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提高输油管道安全生产管理措施
作者：李春伟 王 博 石 斌 满明石
来源：《中国新技术新产品》2010年第01期
摘 要:本文研制了用于监刚输油管道泄漏的自动报警及定位系统,系统具有各种界面简洁直观、功能完善、操作灵活方便稳定可靠等特点,提高输油管道安全生产管理水平和运行效率,最大限度地降低油品泄漏及其导致的环垅污染,降低了生产成本,收到了显著的经济效益和社会效益。
关键词:输油管道;泄漏;报警;安全管理
泄漏是输油管道运行中的主要故障。在输油管道运行过程中,由于腐蚀穿孔及其它外力破坏等原因,泄漏事故时有发生,给油田造成了巨大的经济损失。特别是有组织的打孔盗油活动严重干扰了正常的输油生产,也带来了重大安全隐患。因此,泄漏监测不仅成为输油管道安全生产管理的重要工作内容,也是保证管道正常运行不可缺少的保障。
输油管道检漏方法主要有两类:直接检漏方法和间接方法。直接方法就是利用预置在管道外的检测元件直接测出泄漏介质。这种方法可以检测到微小的渗漏,并能定位,但是要求在管道建设时与管道同时安装。间接方法就是通过检测管道运行参数的变化推断出泄漏的发生,这种方法的灵敏度不如直接方法高,适合检测较大的泄漏(一般1%左右),优点是可在管道建设后不影响生产的情况下安装,并可不断升级。
高精度管道泄漏监测定位技术,是一个多学科结合的集成技术。该系统集成了次声波管道泄漏定位技术、GIS(地理信息管理系统)和GPS(全球卫星定位系统)。它是基于GIS技术的综合管理平台,适合长距离、多管段、复杂条件下的应用。系统以GIS为基础,建立可视化的生产信息管理平台,实现生产数据的集中管理和共享,适合于管道管理中对生产运营管理和安全管理要求。
输油管道泄漏报警及定位系统主要用于监测长输管道上某管段的泄漏情况。一旦某管段发生原油泄漏,系统就会立即报警并准确定位。为油田生产单位及时应对突发事件提供了准确、可靠的依据,使损失降低到最小程度。系统与管道的工况特点相结合,具有很强的针对性和实用性,符合油田生产的实际需要。系统具有各种界面简洁直观、功能完善、操作灵活方便及稳定可靠等特点。
1 系统构成
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1.1 输油管道泄漏报警及定位系统
其硬件包括:管道首端与末端安装的灵敏度高、稳定性好的压力传感器(有条件的最好有流量变送器);以一体化嵌人机为核心的数据采集处理装置;通信装置;管理站(一般是首站)配置的主监控计算机。 1.2 软件构成。
系统的运行平台为Win 2000。数据库采用Pardox或SQL Server2000等。应用软件是在Delphi 6.0环境下开发的,对所采集到的各种信号进行处理、识别、修正和储存等,实现记录曲线的实时显示、泄漏报警和定位及数据查询及参数设置等功能。系统软件构成见图1。
2 系统主要功能
2.1 数据采集及预处理。
实现对现场数据的采集和预处理(压力信号的滤波转换、多台流量计求和及数据编码等);负责、有线MODEM、网络适配器及GPRS等通信装置。 2.2 数据传送功能
将数据传送到主监控用的上位计算机中。 2.3 数据综合处理。
主监控计算机是系统的核心部分,负责各个站点的数据接收、汇总与综合处理,完成动态记录曲线显示、实时监测管道运行状态、分析判断、生成各种记录、保存数据和记录、数据和记录的回查及参数设置等功能。工况正常时,系统处于自动监测状态,当有泄漏发生时,便进人报警状态。
3 系统技术特点
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3.1 数据采集精度和频率
一般的数据采集系统压力采集数据保留到小数点后2位,采样频率为1次/s,输油管道泄漏报警及定位系统对硬件选型和信号处理提出了更高的要求,系统要求压力数据保留到小数点后4位,采样频率最小为10次/s。因此,采用一体化嵌人机作为现场数据采集与处理的核心。相对于板卡而言,其信号的共地矛盾不突出,信号质量容易保证,内置的DOS系统为数据的预处理、管理通信装置及进行数据远传等提供了方便。这种以一体化嵌人机为核心的现场数据采集装置比采用“工控机十采集卡”的模式更加灵活方便和可靠,尤其对无人值守站,更能体现出优越性。 3.2 通信条件的确定
通信质量是决定系统实现各项功能的关键。在满足基本的数据传输速率的前提下,保证通畅稳定的传输是至关重要的,否则将给上位主监测计算机的应用程序编制带来一定的困难。综合比较几种通信方式,无线数传电台相对独立,是比较理想的通信方式;而有线MODEM、网络、GPRS等受公用系统的制约,稳定性较差,影响定位的准确度,采用这些通信方式时,需要进行有针对性的特殊处理。
3.3 原油物理性质差别的影响
压力波的传递受介质成分和物理性质等因素的影响很大。输油管道中从首端到末端的原油,其流动性随温度的降低而变差,压力波的传递速度也会发生变化。不同地区的原油理化性不同,或同一输油管道中不同时段原油的含水发生变化都会对压力波的传递速度产生影响。对于多节点的复杂管网,若各个节点进入的原油品质、温度和含水不同,压力波的波速会变得更加复杂。波速的变化直接影响定位精度,应进行实时的修正。 3.4 信号固有千扰和波形特征处理
在理想的信号波形状态下,要识别一定量的泄漏所产生的负压力波信号并不困难。但在实际生产中,引起管道中原油压力变化的因素很多,如提高或降低排量、倒罐、倒流程、加压泵的抖动(包括供电不稳的影响)等都会造成管道中压力的变化,甚至某些电学干扰也会造成压力变化的假象,干扰了对真正泄漏压力波的识别。因此,系统应具有准确的信号识别能力。要做到这一点首先要合理选择前端数据采集部分的硬件,进行数据采集时要采取隔离和抗干扰措施,尽量减小电干扰对原始数据的影响。对于因工艺流程等引起的固有压力波动,理论上可以采用各种波形变换手段对采集到的信号波形进行变形分析处理,如均值滤波、中值滤波及小波变换等。 3.5 主要技术指标
输油管道泄漏报警及定位系统的主要技术指标为:监测长度每段小于50km;瞬时泄漏速度)管道中原油瞬时输量的1%-5%;定位误差蕊200m;误报率小于2%;漏报率小于1%。
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