長(zhǎng)輸天然氣管道泄漏原因分析及對(duì)策

黃保亮(江西省天然氣管道有限公司，江西 南昌 330096)

0 引言

管道安全運(yùn)行是涉及到社會(huì)安全的重要方面，其不但需要傳統(tǒng)流體力學(xué)、傳感技術(shù)以及微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)的輔助，同時(shí)也是一個(gè)信號(hào)多元處理的復(fù)合型學(xué)科。當(dāng)前全球超過半數(shù)的石油管網(wǎng)的總運(yùn)行時(shí)間超過了30年，其中不可避免的出現(xiàn)了大量的磨損、腐蝕甚至人為破壞導(dǎo)致的管線問題，由此引發(fā)的區(qū)域問題甚至世界性的問題頻頻出現(xiàn)。為了進(jìn)一步闡述長(zhǎng)輸原油管道泄漏檢測(cè)定位技術(shù)的相關(guān)技術(shù)特征，現(xiàn)就輸油管線泄漏的相關(guān)問題介紹如下。

1 天然氣長(zhǎng)輸管道安全管理存在的問題

1.1 原材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

天然氣長(zhǎng)輸管道施工的管道質(zhì)量是第一要?jiǎng)?wù)，會(huì)直接影響最后的運(yùn)輸效果和使用年限，所以管道原材料質(zhì)量十分重要。現(xiàn)階段對(duì)于施工材料的選擇均有很大差異，主要體現(xiàn)在建材、管道成型等方面，有的甚至不符合國(guó)家質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。所以天然氣長(zhǎng)輸管道鋪設(shè)之前，進(jìn)行原材料的實(shí)時(shí)檢測(cè)對(duì)于整個(gè)建筑工程來說具有重要作用。

1.2 環(huán)境氣候?qū)е碌膯栴}

天然氣具有的高要求和特殊性導(dǎo)致天然氣長(zhǎng)輸管道建筑工程施工周期普遍較長(zhǎng)，而在這一段時(shí)間里出現(xiàn)的各種特殊氣候現(xiàn)象對(duì)天然氣長(zhǎng)輸管道施工增加了很大的難度，冬季寒冷、夏季高溫對(duì)施工都有影響，也帶來了施工風(fēng)險(xiǎn)。做好預(yù)防措施，對(duì)施工工程有著重大的意義。

1.3 地形特征引起的問題

地形地貌的也會(huì)影響天然氣長(zhǎng)輸管道建設(shè)施工。我國(guó)的“西氣東輸”工程施工范圍內(nèi)橫跨多個(gè)省份，管道建設(shè)過程中會(huì)遇到各種各樣的地質(zhì)、地形等問題。這種地形地貌會(huì)對(duì)施工人員造成威脅，如果遇到雷雨天氣，容易發(fā)生雷電以及泥石流滑坡等地質(zhì)威脅，這是天然氣管道建設(shè)十分不利的影響因素。所以說地形地貌也是天然氣長(zhǎng)輸管道建設(shè)的一個(gè)大問題[1]。

2 管內(nèi)流體狀態(tài)泄漏檢測(cè)與定位方法

2.1 以信號(hào)處理為基礎(chǔ)的泄漏檢測(cè)定位法

利用實(shí)時(shí)模型法來進(jìn)行輸油管線的流量處理是一項(xiàng)成本較高且維護(hù)難度較大的技術(shù)，所以該技術(shù)在推廣過程中勢(shì)必會(huì)遇到較大的阻力。目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)的中間站都沒有設(shè)計(jì)相應(yīng)的流量計(jì)。在依靠壓力信號(hào)管理方面，不需要建立相應(yīng)的管線數(shù)學(xué)模型就可以完成信號(hào)處理的技術(shù)更適應(yīng)于目前管道建設(shè)的實(shí)際需求。當(dāng)出現(xiàn)管道突然泄漏的情況時(shí)，相應(yīng)的壓力也會(huì)下降，從而出現(xiàn)瞬態(tài)負(fù)壓波，該壓力的降低會(huì)導(dǎo)致上下游傳播的變化。從泄漏點(diǎn)的速度變化情況上來看，兩端的傳播負(fù)壓會(huì)經(jīng)歷一定周期的變化后被傳導(dǎo)到多個(gè)壓力傳感器上，進(jìn)而通過特定的負(fù)壓波實(shí)現(xiàn)壓力傳感器的捕捉與定位，由此可以判斷泄漏的實(shí)際位置。

2.2 小波變換法

小波變換法是一種時(shí)間尺度相結(jié)合的分析方法，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)表征信號(hào)的局部控制，實(shí)現(xiàn)頻率方面的信號(hào)特征展示。在極值的獲取過程中，不但可以標(biāo)定信號(hào)的邊沿位置，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)噪音的良好控制。小波變換法實(shí)現(xiàn)了瞬態(tài)負(fù)壓波的下降與檢測(cè)技術(shù)變換，同時(shí)其泄漏點(diǎn)也能夠依靠負(fù)壓波實(shí)現(xiàn)壓力點(diǎn)時(shí)間差的變化，所以其對(duì)于流量信號(hào)的依賴程度不高，并且不需要建立管線的數(shù)學(xué)模型，同時(shí)定位也十分靈活可靠，能夠迅速地進(jìn)行響應(yīng)，在精準(zhǔn)度與靈敏度方面都具有不錯(cuò)的優(yōu)勢(shì)。其缺點(diǎn)在于不能有效的進(jìn)行抗干擾，因此會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤報(bào)警的情況[2]。

2.3 相關(guān)分析法

相關(guān)分析法的核心在于信號(hào)之間函數(shù)關(guān)系的分析。事實(shí)上，任何兩鐘信號(hào)之間都會(huì)存在一定的函數(shù)關(guān)系，通過分析其相關(guān)性就可以在一定程度上得到檢測(cè)的結(jié)果。相關(guān)分析技術(shù)是建立在函數(shù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算的框架范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)類型，其本身具有極值延時(shí)的特征。在不出現(xiàn)泄漏問題時(shí)，相關(guān)函數(shù)可以在一定的浮動(dòng)條件下變化，當(dāng)泄漏問題出現(xiàn)時(shí)，則可以通過沿管壁向兩端的傳播分析實(shí)現(xiàn)數(shù)值的監(jiān)控與分析。在對(duì)于不同類型和位置的管道泄漏點(diǎn)進(jìn)行信息的采集時(shí)，不同的信號(hào)在延遲的時(shí)間上往往存在較大的差異，所以信號(hào)的函數(shù)相關(guān)值也會(huì)發(fā)生一定的變化，跟隨其變化的情況來得到管道泄漏檢測(cè)結(jié)果，這樣相關(guān)分析法就完成了分析任務(wù)。

2.4 基于模型檢測(cè)法

所謂模型法，其主要是通過泄漏故障診斷的方式來建立實(shí)時(shí)的管道模型，并通過壓力與流量的實(shí)測(cè)值來進(jìn)行在線的估算，整個(gè)過程需要結(jié)合管線的壓力與流量進(jìn)行對(duì)比控制。根據(jù)相關(guān)狀態(tài)特點(diǎn)來看，系統(tǒng)的辨識(shí)度以及濾波器的設(shè)備精準(zhǔn)度是該技術(shù)應(yīng)用的核心。在實(shí)時(shí)模型建立過程中，盡管其建立時(shí)的模型準(zhǔn)確度尚可，但是隨著時(shí)間的推移，管道的工況條件與實(shí)際鋪設(shè)環(huán)境都會(huì)發(fā)生一定的變化，所以檢測(cè)壓力信號(hào)與流量計(jì)的信號(hào)管理是提升檢測(cè)精準(zhǔn)性的主要途徑。

3 天然氣長(zhǎng)輸管道的安全對(duì)策

3.1 堅(jiān)定落實(shí)安全事故責(zé)任制

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，政府部門必須站在長(zhǎng)遠(yuǎn)角度對(duì)待天然氣長(zhǎng)輸管道建設(shè)的重要性。首先，制定完善的安全事故責(zé)任制度。根據(jù)國(guó)家制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及行業(yè)規(guī)范，分析天然氣長(zhǎng)輸管道建設(shè)的關(guān)鍵，并以此為基礎(chǔ)制定切實(shí)可行的安全責(zé)任制度，同時(shí)將相關(guān)制度落實(shí)到實(shí)處。其次，安全事故責(zé)任的分配。由于天然氣的應(yīng)用事關(guān)城市居民的生產(chǎn)、生活能否順利進(jìn)行，所以不管是突然中斷還是突然維修，都會(huì)造成巨大的損失。作為政府部門必須在深入分析各個(gè)地方站點(diǎn)以及站點(diǎn)內(nèi)部工作人員、工作團(tuán)隊(duì)的基礎(chǔ)上，制定科學(xué)合理的事故責(zé)任分配制度，以便于在維修工作開始前，將責(zé)任落實(shí)到具體負(fù)責(zé)人，確保天然氣長(zhǎng)輸管道維修工作的順利進(jìn)行。最后，在天然氣長(zhǎng)輸管道發(fā)生安全事故后，相關(guān)部門必須嚴(yán)格的按照制度規(guī)定的內(nèi)容和要求，確定具體責(zé)任人，同時(shí)調(diào)查了解事故發(fā)生的原因、波及范圍、短期處理和長(zhǎng)期處理的方法，并在安全事故處理結(jié)束后，及時(shí)的對(duì)相關(guān)責(zé)任人走出處置。

3.2 加大天然氣管道的管理力度

由于天然氣長(zhǎng)輸管道鋪設(shè)完成后并不能直接投入運(yùn)營(yíng)，還需要經(jīng)過相關(guān)部門的檢驗(yàn)和驗(yàn)收，并在確定驗(yàn)收質(zhì)量合格后才能正式的投入運(yùn)營(yíng)。通過對(duì)天然氣長(zhǎng)輸管道發(fā)生的安全事故的分析發(fā)現(xiàn)，大約有70%左右的安全事故，都是由于管道管理工作方面引發(fā)的小問題沒有得到及時(shí)有效的解決，而釀成的重大安全事故。所以，相關(guān)部門必須加強(qiáng)天然氣長(zhǎng)輸管道安全管理的力度，才能從根本上降低安全事故發(fā)生的幾率。首先，天然氣長(zhǎng)輸管道的建設(shè)中需要對(duì)管道的施工質(zhì)量加以嚴(yán)格的把控，同時(shí)要保證管道建設(shè)的安全，建立天然氣長(zhǎng)輸管道的安全責(zé)任制，保證責(zé)任到人，并落實(shí)到位，更好的保證天然氣長(zhǎng)輸管道的整體施工質(zhì)量。強(qiáng)化施工人員的安全意識(shí)，科學(xué)合理的選用天然氣長(zhǎng)輸管道技術(shù)，提升管道施工質(zhì)量。其次，保證人為操作安全，加強(qiáng)操作風(fēng)險(xiǎn)防范，對(duì)操作人員以及調(diào)度人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)其的培訓(xùn)，保證一線人員可以熟練操作，遇到事故能夠有應(yīng)急處理的能力，以此打造竟敢、高效的維搶修隊(duì)伍，操作搶修工具應(yīng)當(dāng)配備齊全，保證事故出現(xiàn)可以在最短時(shí)間內(nèi)加以搶修。同時(shí)，對(duì)于尋線隊(duì)伍的建設(shè)也要加以重視，保證隊(duì)伍的細(xì)心、負(fù)責(zé)，制定完善的尋線制度，可以通過GPS定位儀等設(shè)備，進(jìn)行管線的巡查，對(duì)天然氣長(zhǎng)輸管線的埋藏深度、內(nèi)外檢測(cè)以及重點(diǎn)段都予以定時(shí)的巡查，防止出現(xiàn)違章建筑壓占管道的現(xiàn)象，最大程度的保證外界對(duì)長(zhǎng)輸管線的破壞。最后，對(duì)于長(zhǎng)輸管線而言，還應(yīng)當(dāng)建立應(yīng)急事故預(yù)案的制定，一方面，需要培訓(xùn)工作人員的安全意識(shí)，保證工作人員按照電氣設(shè)備的操作規(guī)程進(jìn)行操作，并做好定時(shí)的清管工作。另一方面，長(zhǎng)輸管道安全應(yīng)急預(yù)案需要不斷的完善，定期組織工作人員學(xué)習(xí)和演練應(yīng)急預(yù)案，必須使相關(guān)工作人員達(dá)到熟練掌握安全事故應(yīng)急預(yù)案的水平，一旦發(fā)生事故確保能夠及時(shí)采取標(biāo)準(zhǔn)化操作進(jìn)行處理，最大限度控制安全風(fēng)險(xiǎn)[3]。

3.3 強(qiáng)化對(duì)天然氣管道的執(zhí)法監(jiān)督

加大天然氣長(zhǎng)輸管道安全管理工作的力度，可以促進(jìn)了天然氣長(zhǎng)輸管道安全水平的提升，降低了安全事故發(fā)生的頻率。但是，管理人員在進(jìn)行天然氣長(zhǎng)輸管道的安全管理過程中，還應(yīng)該根據(jù)管道運(yùn)營(yíng)的實(shí)際情況，進(jìn)一步加大安全監(jiān)督力度以及執(zhí)法的力度，確保天然氣長(zhǎng)輸管道的安全穩(wěn)定運(yùn)行不受影響。另外，管理人員必須將管道安全運(yùn)營(yíng)作為其安全管理工作的首要內(nèi)容，并以此為基礎(chǔ)加強(qiáng)長(zhǎng)輸管道的監(jiān)督與管理工作，定期的開展長(zhǎng)輸管道安全會(huì)議，分析和研究長(zhǎng)輸管道運(yùn)營(yíng)過程中可能存在的安全隱患，同時(shí)制定切實(shí)可行的改進(jìn)策略，為天然氣長(zhǎng)輸管道的安全運(yùn)營(yíng)提供強(qiáng)全面的保護(hù)。

4 結(jié)語(yǔ)

天然氣長(zhǎng)輸管道的安全管理是確保天然氣資源持續(xù)、穩(wěn)定輸送的重要條件。結(jié)合我國(guó)目前實(shí)際情況，對(duì)天然氣長(zhǎng)輸管道安全管理方面存在的問題進(jìn)行深入分析，及時(shí)采取有效防止措施，切實(shí)提升安全管理水平，確保天然氣長(zhǎng)輸管道的安全效益。