鄭瑞

遼寧盛永鑫自動化工程有限公司

摘要：針對油氣管道因第三方損壞、打孔盜油盜氣、陰極保護失效等造成的傷害，介紹了智能化在線監測預警系統的技術特點，探討其實時報警和定位效果。經在某次高壓管網安裝應用，并進行“破壞性”監測驗收，結果表明，系統可監測并預警第三方活動等因素對管道的潛在威脅，為同行提供有益參考。

關鍵詞：油氣管網；預警系統；第三方損壞；陰極保護

油氣管道由于第三方施工、打孔盜油盜氣、管道腐蝕、電流干擾等造成的傷害日益嚴重，如何利用新方法新技術，在管網泄漏之前對潛在風險進行準確定位及預警，采取有效措施保護管道安全就十分必要。據統計，我國油氣管道事故率平均為3次/1000 km·a，遠高于美國、歐洲的0.5次/1000 km·a和0.25次/1000 km·a，管道安全預警形勢更為緊迫。

1  管道外部危害因素

（1）第三方施工作業。如2017年7月4日，吉林松原市道路改造過程中，在實施旋噴樁基坑支護施工時發生燃氣管網嚴重泄漏事故，共造成 7人死亡，85人受傷，直接經濟損失4419萬元，給人民生命財產造成巨大損失。如今，國內城鎮建設發展較快，不少油氣管網隨著城鎮面積的不斷擴大已處于城鎮中心地帶，面臨著較大的第三方施工損壞風險。

（2）打孔盜油盜氣行為。不法分子受利益驅使，瘋狂偷盜油氣，給管網輸送帶來巨大的安全風險和經濟損失。如“蘭成渝輸油管道”曾發生最大的一起成品油打孔盜油事件，導致大量油氣泄漏，迫使寶成鐵路停運達7小時，蘭成渝管道停輸14小時，附近的108國道關閉10小時，直接經濟損失高達數百萬元。

（3）陰極保護潛在威脅。陰極保護技術是防止或抑制管道腐蝕、延長管道壽命的重要方法和手段。如山東濟南濟青高速公路華山出口以西2 km道路北側中石化濟南天然氣管道爆燃事故，原因是陰極保護過保護電位在﹣1.7 V，管道表面析氫，致使高強度鋼氫脆，在管道劃傷處開裂，造成天然氣泄漏，引發爆燃。陰極保護失效是管道安全潛在威脅因素。

2  安全預警系統應用

（1）應用流程。以第三方活動或施工作業為例，在管道上方安裝智能數據信息采集站，采集管道周邊土壤振動數據與陰保數據，現場通過GPS遠程客戶端傳輸到人工智能平臺進行集成與分析、過濾與篩選，將篩選數據與數據庫數據進行識別對比，出現異常發出預警提示。系統軟件平臺實時在線監測數據還包括金屬管道的電流、電位、腐蝕數據，與已設定的數值進行對比，對異常信息提示預警與定位。詳見圖 1。

圖 1 監測預警系統應用流程及功能

（2）設備安裝。地上檢測設備安裝間距為1000 m左右（圖 2設備1與設備2水平間距）， 智能數據信息采集站（圖 2設備1）埋設深度距地面不少于1 m，采集站樁底用水泥固定，地埋振波采集設備距地面0.35 m～0.45 m，采集站外觀選用防腐、防水、防爆的標識性警示牌等（圖 2下圖為采集站設計圖與智能采集設備站示意）。

圖 2 設備安裝平面圖與智能采集站設計圖

（3）預警功能。系統造價低，新舊管網無需大面積挖掘均可安裝，每公里安裝一個點位，監測距離無限制。無論有無施工作業，信息采集站持續進行工作，安裝后正常展示界面，現場安裝的信息采集站主要采集第三方信息與陰保數據。當發生第三方活動或施工作業時，信息采集站檢測到管道上方與管道本體自身的異常信息，現場通過物聯網遠傳技術傳送到智能平臺。平臺接收到不同數據信息后進行識別，篩選后反饋到平臺。圖 3紅色方框曲線臨時出現峰谷值變化后恢復正常黑色方框直線段顯示，表明此時有移動物體通過管網上方或安全范圍內。若監控平臺顯示圖 3紅色方框持續性峰谷值曲線變化時，表明此時管網存在潛在威脅隱患，同時人工智能系統據此及時報警，并實時定位。

圖 3 機械移動物體通過

信息采集站還兼有管網陰極保護在線監測功能，其與人工陰保檢測結果對比見圖 4。當自然環境、電力高壓線、電氣化鐵路等設施對金屬管道造成干擾后，管網陰保電勢降低，智能監測平臺數據會出現明顯的曲線變化，表明該段存在安全隱患，采集站會定點報警。

圖 4 人工檢測與遠傳監測對比圖

3  驗收結果

安全預警系統安裝在現役DN300 mm次高壓管網周邊綠化帶內，安裝間距為900 m左右。調試運行后，選取不同點位進行管道“破壞性”監測驗收，選不同地理位置進行移動機械“破壞性”挖掘監測驗收4次，選23處間斷進行挖掘與臨時通過監測驗收。結果表明，系統每200 ms采集一次管網數據，每60 s將數據上傳至云平臺，可實現全天24 h不間斷監控，系統誤報率有效控制在低于8%，可監測第三方施工作業、盜油盜氣、環境因素對管道造成的潛在威脅，顯示施工作業活動范圍預警提示，可滿足管網監控需求。

4  結語

油氣管道安全預警系統在管道受到第三方損壞或陰極保護威脅時發出預警信息，并準確定位，大大提升管道企業安全管理水平，以保障管道安全運行。目前，系統包含第三方施工挖掘破壞預警、管網模擬仿真技術、智能陰保遠程監測等，能實現“一張網”管理系統平臺全天候在線監測。未來，將實現透明化管理模式，達到預警監控、在線報警、風險預測、自檢自改自報、全過程記錄和評價，實現動態分析、實時掌控和防止漏報。

作者簡介：鄭瑞，高級工程師，遼寧盛永鑫自動化工程有限公司總經理，曾從事管道管理工作近10年，目前從事管道安全監管技術、管道完整性管理和管網模擬仿真技術研究工作。聯系方式：15201515551， LNSYX705@163.com。