清管器運行過程動態監測系統的構建

張圣兵 別沁 楊生紅 陳強 吳小波

中國石油西南油田分公司輸氣管理處 四川成都 610213

清管是管道生產運行的重要組成部分，能夠清除管道內的殘留污物雜質，延長管道的使用壽命，同時減少摩擦阻力，提高管道輸送效率，并確保管道安全運行。但是，由于管道處于埋地狀況，長期受到土層擠壓、外物碾壓等因素的影響，對于管道位移、變形等管道現狀無法準確掌握，這就給清管過程中清管器運行情況帶來不利影響，可能出現清管器卡堵事故。清管過程監測系統是對清管器運行過程的跟蹤，并實時掌握清管器在管道中的運行情況。對于清管器在埋地管道中的運行情況，傳統方式多采用簡單公式計算結合人工在管道沿途監聽。隨著天然氣管道建設的快速發展，清管頻率的增加，使得這種原始手段難以適應清管作業的要求。因此，研發一套適合我國輸氣管道實際情況的清管監測系統至關重要。

一、清管器運行過程動態監測系統的構成

通過對管道清管過程的深入研究，發現采用“清管過程動態監測模型+清管通過信號監測設備”相結合的監測方式，是目前較好的監測手段。清管過程監測模型主要是通過對清管過程中管道內的壓力、進氣量以及壓差等重要參數進行實時分析，得出影響清管器運行過程的關鍵參數與清管器運行位置之間的相關度，結合相應的預測計算公式以及修正公式，編制清管計算程序，從而建立清管過程動態監測模型。清管通過信號監測設備則是對清管器在管道中運行位置定點監測的一種方式，同時也是實現清管動態模型的準確性驗證及修正的重要保障。

清管過程動態監測系統主要由清管過程動態監測模型、清管通過信號監測設備與GPRS數據采集模塊以及數據中心組成。

二、清管過程動態監測系統功能

1.GPRS數據傳輸系統

GPRS（General Packet Radio Service）為通用分組無線業務，GPRS 通信網絡應用在清管器運行過程監測系統中有下列特點：①可充分利用現有資源中國移動全國范圍的電信網絡GSM，可方便、快速、低建設成本地為用戶數據終端提供遠程接入網絡的部署；②傳輸速率高，③接入時間短，；④提供實時在線功能“Always Online”，用戶將始終處于連線和在線狀態，這使訪問服務變得非常簡單、快速；⑤按流量計費，按照用戶接收和發送數據包的數量來收取費用，沒有數據流量的傳遞時，用戶即使掛在網上是不收費的。

清管器運行過程動態監測系統數據傳輸以中國移動GSM/GPRS網絡為通信平臺，采用GPRS、SMS等承載方式，通過無線數據傳輸終端設備（GPRS DTU）提供數據傳輸通道，滿足數據傳輸需求。

2.數據采集模塊

數據采集模塊由清管通過信號監測設備和GPRS數據通訊模塊組成，清管通過信號監測設備可在清管器通過時準確判斷并記錄其通過時間、次數等信息，做出相應的聲光指示。其相關數據可通過GPRS網絡上傳至數據中心，使相關人員及時了解清管器運行的實時狀態，為清管工作的順利進行提供技術支持。

當成功判斷出清管器通過時，處理器將清管器通過的時間和日期記錄在指存儲器中，并通過LCD 顯示出來，同時伴有聲光報警。清管通過信號監測設備的時間通過實時時鐘芯片保存在處理器中，操作人員可以在信號監測設備的液晶顯示屏查詢清管器通過的信息，并通過GPRS網絡和控制中心聯絡。

3.數據中心

數據中心的清管器運行過程監測系統軟件可人工輸入SCADA 系統采集到的收、發球站的進、出氣量和壓力等參數，再通過理論公式計算得出清管器的當前運行位置和通過各監測點的預測時間，并在計算機屏幕上顯示出來。根據清管器通過各監測點的實際時間和預測時間之差，清管器運行過程動態監測系統軟件不斷地校正、優化其理論計算公式，提高預報時間的準確性。清管器運行過程動態監測系統軟件將通過完善接口功能，可實現通過SCADA 網絡獲取實時數據，從而實現軟件計算的全自動化過程。

在線數據采集系統提供分布式和集中式兩種存儲方式：①在分布式存儲方式中，在線數據采集系統上下游兩端數據采集平臺生成的數據文件，被分別存儲在本地計算機的硬盤中；②在集中式存儲方式中，當網絡條件具備時，在線數據采集系統可以利用網絡技術，將數據集中到服務器端，且可實現更為便捷的B/S模式。

結束語

通過建立清管器運行過程動態監測系統，將實現對清管器運行過程的實時監測。通過沿途安裝的清管通過信號監測設備，能夠及時準確掌握清管器通過監測點的時間信號，并驗證和修正清管過程動態監測模型，確保模型的準確性。清管器運行過程監測系統對長輸管道的清管過程的監測工作帶來極大的便利，具有重要的意義。

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