繆宏

北京百世通管道科技有限公司

有人認為，油氣管道從規劃、設計、安裝、到運營，每個階段都是嚴格按照標準執行的，不大會出問題。但是我國西南某管線，在一年時間里，同一區域連續兩次發生燃爆事故，說明管道安全管理確實存在重大問題，需要深刻反省。

1 山地管道安全管理要從實際出發

西南山地管道途經崇山峻嶺，溝壑縱橫，環境氣候條件復雜，雨水充沛。地質沉降、山體滑坡、暴雨沖刷、塌方等嚴重威脅管道安全，要將防范地質災害破壞作為山地管道安全管理的重中之重。

改進完善設計標準。在管材的選擇上，降低鋼管的含碳量，提高管道的壁厚，增加鋼管的柔性，以確保在設計的形變范圍內管道不開裂、不折斷。如西南地區地質不穩，特別是汶川地震以后，地質構造情況已經發生了巨大的變化。所以規劃管道路由時要加強勘查，設計時管道安全系數要提高，要按照實際情況考慮管道壽命周期內地質災害概率。

嚴把管材生產運輸關。鋼管從生產到安裝現場，中間過程的質量控制很重要，鋼管生產質量如果參差不齊，不合格的鋼管被采用，運輸環節對管體和防腐層造成損壞，必將會導致管道發生失效事故。

科學施工非常關鍵。在西南山區地質環境條件下，長輸管線應按照S形走向敷設，避免長距離管線應力集中；管線和大型定向鉆兩端的管道連接時，要設計過渡管段吸收應力，避免熱膨脹、應力集中導致接頭被頂壞、開焊。管道該加固的地方要加固，防止被河水或者山洪沖蝕導致管道架空、裸露；該柔性安裝的地方要在管溝里鋪墊回填沙子，以便發生小幅度的地質形變時管道在管溝里能夠自由調整位置，避免發生管道受力焊縫開裂之類的安全事故。

做好山地管道應急預案。安全才是最大的效益。企業要擺正安全和效益的關系，保證安全投入，在管道上下游增加截止閥、排空閥等安全裝置，以備不時之需。在管道經過水系的關鍵位置預備攔油毛氈等物資，做好事故環保應急預案。

2 提升山地管道安全水平的技術路徑

管道安全監測包括以下三方面：一是管道自身的腐蝕穿孔泄漏、爆管；二是開挖、人為破壞（打孔偷盜）等第三方行為；三是地質災害（地震、地質沉降、山體滑坡、泥石流等）。

長期以來，由于受技術條件的制約，管道外部安全監測主要靠人工巡檢。但是，山地不比平原，讓工人常年累月不分春夏秋冬跋山涉水，非常危險。一旦管道發生事故，必將巡檢人員置于危險之中，而且人工巡檢不能實現時間與空間維度上的無盲區巡檢。目前一些管道采用了負壓波技術，但事實證明該技術未能給發生事故的管線提供預警，因此需要尋找更適合的新技術。

（1）準分布式管道泄漏爆管監測預警技術

安全監測的重點是在線運行、且超設計壽命周期運行的老舊管道。一條幾百上千公里的管線，可能只需要針對高后果區或者局部存在安全隱患的區域實施安全監測。源自軍工技術的準分布式光纖聲傳感技術在這種情況下具有先天優勢，只需按照合適的間距 （幾百到幾千米）在管道沿線挖坑黏貼安裝傳感器（無需動火、開焊），如果沿途有通信光纜，可用富余的光纖連接傳感器，也可通過無線網絡把采集到的信號上傳至監控中心。無須沿著管道全線開挖敷設光纜，工程施工量較小、工期短，組網靈活方便，綜合性價比高。準分布式光纖聲傳感系統結構見圖 1。

傳感器負責對管道泄漏產生的聲信號進行收集，上傳至信號預處理系統，由于管道泄漏產生的聲信號頻率低、聲源級小，傳感器一般采用相位干涉型光纖傳感器，該類型傳感器探測靈敏度高、抗電磁干擾、耐腐蝕可靠性強，同時采用全光結構，針對易燃易爆物質的輸送監測無安全隱患，便于大規模空分和波分使用，一套主機可監測100 km管道。

（2）管道第三方行為監測預警技術

光纖集傳感和傳輸功能于一身，解決了長輸油氣管道開挖、人為破壞（打孔偷盜）等第三方行為實時在線監測的難題。但是早期建設的管道沿途沒有敷設傳感光纜，甚至連通信光纜都沒有，即便敷設了通信光纜，光纜的纖芯數較少，而且多年下來光纖的損耗較高，就算有光纖可用，也因通信光纜離管道較遠，僅能監測第三方行為，不適合監測管道泄漏。因此，多數情況下分布式光纖傳感技術適用于新建管道的泄漏監測（圖 2）。

（3）分布式管道地質災害監測技術

基于布里淵原理的分布式光纖應變監測技術，近兩年有了長足的發展，實際工程測量精度≤5με。BOTDA采用布里淵光時域分析技術，系統連接兩根遠端環接的單模光纖作為分布式傳感器，實現對被監測對象的應變/溫度信號實時采集和分析處理。在BOTDA傳感系統中，配備了一個用于測量分布式應變和溫度的電光調制器。該技術基于布里淵散射原理（SBS），利用了光纖中的布里淵散射光頻率變化量（頻移量）與光纖軸向應變或環境溫度之間的線性關系來實現傳感（圖 3）。

分布式光纖應變監測技術可以實現長距離大范圍的地質災害監測預警，克服了傳統點式傳感器存在的布點少了會漏掉信號、布點多了成本太高、傳感器安裝困難、現場需要供電、維護困難等問題，在地質災害、橋梁隧道等監測預警方面有著廣泛的應用。

3 結語

在實際工程中，應根據管線不同地理環境、不同安全等級要求，采用以上一種或幾種技術，有針對性的實施實時分布式安全監測和預警，真正讓管線智能化，提升山地管線的安全管理水平，提高企業經濟效益的同時，保障員工和周圍群眾的生命財產安全，增強企業凝聚力，創造更好的社會效益。

作者：繆宏，現任北京百世通管道科技有限公司董事長，從事光通信行業25年，從事光傳感行業7年。