清管器運行過程動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)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(chǎn)運行的重要組成部分，能夠清除管道內(nèi)的殘留污物雜質(zhì)，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(xiàn)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(xiàn)清管器卡堵事故。清管過程監(jiān)測系統(tǒng)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(tǒng)方式多采用簡單公式計算結(jié)合人工在管道沿途監(jiān)聽。隨著天然氣管道建設(shè)的快速發(fā)展，清管頻率的增加，使得這種原始手段難以適應(yīng)清管作業(yè)的要求。因此，研發(fā)一套適合我國輸氣管道實際情況的清管監(jiān)測系統(tǒng)至關(guān)重要。

一、清管器運行過程動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成

通過對管道清管過程的深入研究，發(fā)現(xiàn)采用“清管過程動態(tài)監(jiān)測模型+清管通過信號監(jiān)測設(shè)備”相結(jié)合的監(jiān)測方式，是目前較好的監(jiān)測手段。清管過程監(jiān)測模型主要是通過對清管過程中管道內(nèi)的壓力、進氣量以及壓差等重要參數(shù)進行實時分析，得出影響清管器運行過程的關(guān)鍵參數(shù)與清管器運行位置之間的相關(guān)度，結(jié)合相應(yīng)的預(yù)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(tài)監(jiān)測模型。清管通過信號監(jiān)測設(shè)備則是對清管器在管道中運行位置定點監(jiān)測的一種方式，同時也是實現(xiàn)清管動態(tài)模型的準確性驗證及修正的重要保障。

清管過程動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)主要由清管過程動態(tài)監(jiān)測模型、清管通過信號監(jiān)測設(shè)備與GPRS數(shù)據(jù)采集模塊以及數(shù)據(jù)中心組成。

二、清管過程動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)功能

1.GPRS數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

GPRS（General Packet Radio Service）為通用分組無線業(yè)務(wù)，GPRS 通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在清管器運行過程監(jiān)測系統(tǒng)中有下列特點：①可充分利用現(xiàn)有資源中國移動全國范圍的電信網(wǎng)絡(luò)GSM，可方便、快速、低建設(shè)成本地為用戶數(shù)據(jù)終端提供遠程接入網(wǎng)絡(luò)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(tài)，這使訪問服務(wù)變得非常簡單、快速；⑤按流量計費，按照用戶接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量來收取費用，沒有數(shù)據(jù)流量的傳遞時，用戶即使掛在網(wǎng)上是不收費的。

清管器運行過程動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸以中國移動GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)為通信平臺，采用GPRS、SMS等承載方式，通過無線數(shù)據(jù)傳輸終端設(shè)備（GPRS DTU）提供數(shù)據(jù)傳輸通道，滿足數(shù)據(jù)傳輸需求。

2.數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集模塊由清管通過信號監(jiān)測設(shè)備和GPRS數(shù)據(jù)通訊模塊組成，清管通過信號監(jiān)測設(shè)備可在清管器通過時準確判斷并記錄其通過時間、次數(shù)等信息，做出相應(yīng)的聲光指示。其相關(guān)數(shù)據(jù)可通過GPRS網(wǎng)絡(luò)上傳至數(shù)據(jù)中心，使相關(guān)人員及時了解清管器運行的實時狀態(tài)，為清管工作的順利進行提供技術(shù)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(jiān)測設(shè)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(jiān)測設(shè)備的液晶顯示屏查詢清管器通過的信息，并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)和控制中心聯(lián)絡(luò)。

3.數(shù)據(jù)中心

數(shù)據(jù)中心的清管器運行過程監(jiān)測系統(tǒng)軟件可人工輸入SCADA 系統(tǒng)采集到的收、發(fā)球站的進、出氣量和壓力等參數(shù)，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(jiān)測點的預(yù)測時間，并在計算機屏幕上顯示出來。根據(jù)清管器通過各監(jiān)測點的實際時間和預(yù)測時間之差，清管器運行過程動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)軟件不斷地校正、優(yōu)化其理論計算公式，提高預(yù)報時間的準確性。清管器運行過程動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)軟件將通過完善接口功能，可實現(xiàn)通過SCADA 網(wǎng)絡(luò)獲取實時數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)軟件計算的全自動化過程。

在線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)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(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上下游兩端數(shù)據(jù)采集平臺生成的數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)條件具備時，在線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將數(shù)據(jù)集中到服務(wù)器端，且可實現(xiàn)更為便捷的B/S模式。

結(jié)束語

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

[1]張洋.氣液兩相流管線清管過程模擬研究[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2011，06：269.

[2]張劍鋒.GPRS的基本技術(shù)淺談[J].才智.2008(04).

[3]徐孝軒，宮敬，鄧道明.多項流管道模擬研究概況[J];中國海上油氣，工程2003年08期.