繆宏

北京百世通管道科技有限公司

有人認(rèn)為，油氣管道從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、安裝、到運(yùn)營(yíng)，每個(gè)階段都是嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的，不大會(huì)出問題。但是我國(guó)西南某管線，在一年時(shí)間里，同一區(qū)域連續(xù)兩次發(fā)生燃爆事故，說明管道安全管理確實(shí)存在重大問題，需要深刻反省。

1 山地管道安全管理要從實(shí)際出發(fā)

西南山地管道途經(jīng)崇山峻嶺，溝壑縱橫，環(huán)境氣候條件復(fù)雜，雨水充沛。地質(zhì)沉降、山體滑坡、暴雨沖刷、塌方等嚴(yán)重威脅管道安全，要將防范地質(zhì)災(zāi)害破壞作為山地管道安全管理的重中之重。

改進(jìn)完善設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在管材的選擇上，降低鋼管的含碳量，提高管道的壁厚，增加鋼管的柔性，以確保在設(shè)計(jì)的形變范圍內(nèi)管道不開裂、不折斷。如西南地區(qū)地質(zhì)不穩(wěn)，特別是汶川地震以后，地質(zhì)構(gòu)造情況已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化。所以規(guī)劃管道路由時(shí)要加強(qiáng)勘查，設(shè)計(jì)時(shí)管道安全系數(shù)要提高，要按照實(shí)際情況考慮管道壽命周期內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害概率。

嚴(yán)把管材生產(chǎn)運(yùn)輸關(guān)。鋼管從生產(chǎn)到安裝現(xiàn)場(chǎng)，中間過程的質(zhì)量控制很重要，鋼管生產(chǎn)質(zhì)量如果參差不齊，不合格的鋼管被采用，運(yùn)輸環(huán)節(jié)對(duì)管體和防腐層造成損壞，必將會(huì)導(dǎo)致管道發(fā)生失效事故。

科學(xué)施工非常關(guān)鍵。在西南山區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件下，長(zhǎng)輸管線應(yīng)按照S形走向敷設(shè)，避免長(zhǎng)距離管線應(yīng)力集中；管線和大型定向鉆兩端的管道連接時(shí)，要設(shè)計(jì)過渡管段吸收應(yīng)力，避免熱膨脹、應(yīng)力集中導(dǎo)致接頭被頂壞、開焊。管道該加固的地方要加固，防止被河水或者山洪沖蝕導(dǎo)致管道架空、裸露；該柔性安裝的地方要在管溝里鋪墊回填沙子，以便發(fā)生小幅度的地質(zhì)形變時(shí)管道在管溝里能夠自由調(diào)整位置，避免發(fā)生管道受力焊縫開裂之類的安全事故。

做好山地管道應(yīng)急預(yù)案。安全才是最大的效益。企業(yè)要擺正安全和效益的關(guān)系，保證安全投入，在管道上下游增加截止閥、排空閥等安全裝置，以備不時(shí)之需。在管道經(jīng)過水系的關(guān)鍵位置預(yù)備攔油毛氈等物資，做好事故環(huán)保應(yīng)急預(yù)案。

2 提升山地管道安全水平的技術(shù)路徑

管道安全監(jiān)測(cè)包括以下三方面：一是管道自身的腐蝕穿孔泄漏、爆管；二是開挖、人為破壞（打孔偷盜）等第三方行為；三是地質(zhì)災(zāi)害（地震、地質(zhì)沉降、山體滑坡、泥石流等）。

長(zhǎng)期以來，由于受技術(shù)條件的制約，管道外部安全監(jiān)測(cè)主要靠人工巡檢。但是，山地不比平原，讓工人常年累月不分春夏秋冬跋山涉水，非常危險(xiǎn)。一旦管道發(fā)生事故，必將巡檢人員置于危險(xiǎn)之中，而且人工巡檢不能實(shí)現(xiàn)時(shí)間與空間維度上的無盲區(qū)巡檢。目前一些管道采用了負(fù)壓波技術(shù)，但事實(shí)證明該技術(shù)未能給發(fā)生事故的管線提供預(yù)警，因此需要尋找更適合的新技術(shù)。

（1）準(zhǔn)分布式管道泄漏爆管監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)

安全監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)是在線運(yùn)行、且超設(shè)計(jì)壽命周期運(yùn)行的老舊管道。一條幾百上千公里的管線，可能只需要針對(duì)高后果區(qū)或者局部存在安全隱患的區(qū)域?qū)嵤┌踩�監(jiān)測(cè)。源自軍工技術(shù)的準(zhǔn)分布式光纖聲傳感技術(shù)在這種情況下具有先天優(yōu)勢(shì)，只需按照合適的間距 （幾百到幾千米）在管道沿線挖坑黏貼安裝傳感器（無需動(dòng)火、開焊），如果沿途有通信光纜，可用富余的光纖連接傳感器，也可通過無線網(wǎng)絡(luò)把采集到的信號(hào)上傳至監(jiān)控中心。無須沿著管道全線開挖敷設(shè)光纜，工程施工量較小、工期短，組網(wǎng)靈活方便，綜合性價(jià)比高。準(zhǔn)分布式光纖聲傳感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖 1。

傳感器負(fù)責(zé)對(duì)管道泄漏產(chǎn)生的聲信號(hào)進(jìn)行收集，上傳至信號(hào)預(yù)處理系統(tǒng)，由于管道泄漏產(chǎn)生的聲信號(hào)頻率低、聲源級(jí)小，傳感器一般采用相位干涉型光纖傳感器，該類型傳感器探測(cè)靈敏度高、抗電磁干擾、耐腐蝕可靠性強(qiáng)，同時(shí)采用全光結(jié)構(gòu)，針對(duì)易燃易爆物質(zhì)的輸送監(jiān)測(cè)無安全隱患，便于大規(guī)模空分和波分使用，一套主機(jī)可監(jiān)測(cè)100 km管道。

（2）管道第三方行為監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)

光纖集傳感和傳輸功能于一身，解決了長(zhǎng)輸油氣管道開挖、人為破壞（打孔偷盜）等第三方行為實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)的難題。但是早期建設(shè)的管道沿途沒有敷設(shè)傳感光纜，甚至連通信光纜都沒有，即便敷設(shè)了通信光纜，光纜的纖芯數(shù)較少，而且多年下來光纖的損耗較高，就算有光纖可用，也因通信光纜離管道較遠(yuǎn)，僅能監(jiān)測(cè)第三方行為，不適合監(jiān)測(cè)管道泄漏。因此，多數(shù)情況下分布式光纖傳感技術(shù)適用于新建管道的泄漏監(jiān)測(cè)（圖 2）。

（3）分布式管道地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)

基于布里淵原理的分布式光纖應(yīng)變監(jiān)測(cè)技術(shù)，近兩年有了長(zhǎng)足的發(fā)展，實(shí)際工程測(cè)量精度≤5με。BOTDA采用布里淵光時(shí)域分析技術(shù)，系統(tǒng)連接兩根遠(yuǎn)端環(huán)接的單模光纖作為分布式傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)被監(jiān)測(cè)對(duì)象的應(yīng)變/溫度信號(hào)實(shí)時(shí)采集和分析處理。在BOTDA傳感系統(tǒng)中，配備了一個(gè)用于測(cè)量分布式應(yīng)變和溫度的電光調(diào)制器。該技術(shù)基于布里淵散射原理（SBS），利用了光纖中的布里淵散射光頻率變化量（頻移量）與光纖軸向應(yīng)變或環(huán)境溫度之間的線性關(guān)系來實(shí)現(xiàn)傳感（圖 3）。

分布式光纖應(yīng)變監(jiān)測(cè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離大范圍的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警，克服了傳統(tǒng)點(diǎn)式傳感器存在的布點(diǎn)少了會(huì)漏掉信號(hào)、布點(diǎn)多了成本太高、傳感器安裝困難、現(xiàn)場(chǎng)需要供電、維護(hù)困難等問題，在地質(zhì)災(zāi)害、橋梁隧道等監(jiān)測(cè)預(yù)警方面有著廣泛的應(yīng)用。

3 結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)管線不同地理環(huán)境、不同安全等級(jí)要求，采用以上一種或幾種技術(shù)，有針對(duì)性的實(shí)施實(shí)時(shí)分布式安全監(jiān)測(cè)和預(yù)警，真正讓管線智能化，提升山地管線的安全管理水平，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，保障員工和周圍群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，增強(qiáng)企業(yè)凝聚力，創(chuàng)造更好的社會(huì)效益。

作者：繆宏，現(xiàn)任北京百世通管道科技有限公司董事長(zhǎng)，從事光通信行業(yè)25年，從事光傳感行業(yè)7年。