数字化管道在输油管线运行管理中的应用_数字化管道

　　摘?要 本文介绍了数字化管道在输油管线运行管理中应用的意义，也阐述了数字化管道在输油管线运行管理中要把握好的几个方面：检测管道泄露、石油管线运行的完整管理、输油管线仿真分析技术、输油管线腐蚀检测与监测。
　　关键词 数字化管道；输油管线；运行管理；应用
　　中图分类号 TE973 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)072-0122-01
　　输油管线是国民经济重要的组成部分，是石油化工产业的命脉，输油管线的运行管理牵涉到我国政治、社会、经济、技术、安全与生态环境等多个方面。如何实现输油管线的安全运行、节能、低耗、保护环境及提高经济效益，是我国输油管线运行管理的终极目标，而数字化管道的应用恰好解决了这个难题。数字化管道就是指通过计算机技术将管道设计、施工的整个过程的信息、数据及图片记录下来，利用计算机建立管道数据库，为管道的运行与管理提供可靠的数据，从而达到信息化的动态管理。数字化管道在输油管线运行管理中的应用，不仅改变了传统的工作模式，也极大地促进了输油管线运行管理的安全性、低耗节能性、环境保护及经济效益的提高。
　　1 数字化管道在输油管线运行管理中应用的意义
　　1）数字化管道基础数据和在输油管线运行管理中生产运行的管理数据实现集中统一管理，在输油管线生命周期里，数字化管道能够为相关单位及人员提供真实、准确的数据，能够明显提高服务及资料管理的质量与效率。
　　2）数字化管道能够推动和实现输油管线数据的共享，在数字管理体系下，能够及时地提供标准的、准确的数据信息，能有效解决各部门之间的沟通和协调的问题，进一步简化资料的共享流程与环节。
　　3）数字化管道在输油管线运行管理中的应用过程中具有直观的、丰富的数据信息展现于分析功能；在长度的带状图或者数据表的基础上，可以准确地体现输油管线的各类设施、属性情况、经济地理要素的位置和相互的关系；在数据库基础上快速生成的图表，可以更方便地获得所需要的数据信息；数字化管道的预测分析，使在传统技术下不能完成的管理手段变为可能，比如泄露点分析、负荷预测、管道的腐蚀的时态分析、事故源的判断等，大大提高了输油管线运行管理中的决策水平。
　　4）数字化管道让输油管线运行管理中相互孤立的每项专业的信息系统，像电子文档管理系统、企业资源的计划系统等等，可以在管道的空间架构下得到有机整合，市场预测、风险评价及管理等各项数据都可以做到叠加，这样更有利于输油管线完整性管理方案的制定与实施。
　　2 数字化管道在输油管线运行管理中的具体应用
　　2.1 检测管道泄露
　　针对输油管线的泄露检测技术主要有三种：1）信息处理法。它是一种建立在信号基础上的处理办法，像相关分析法、负压波法及统计检漏法等，这种方法是根据所提取的输油管道泄露后管道的两端压力变化的情况去判断并确定输油管道泄露的具体位置。2）物质平衡法。物质平衡法是利用收集到的管道两端流量的信号，凭借计算石油管道流入与流出量和石油管道中残存的石油量判断石油管道是否有泄露。3）模型法。它是建立在模型基础上的方法，像实时模型法、瞬态模型法、故障模型滤波器等，这种方法是利用在石油管道中建立流动的流体模型，依据石油管道两端所采集到的流量、温度及压力数据，运用数据模拟的方法来确定石油管道运行的状态，判断石油管道是否有泄露。
　　2.2 石油管线运行的完整管理
　　当前，对输油管线运行完整性管理主要包含输油管线风险评价、输油管线剩余寿命的预测、输油管线剩余强度的分析三方面。对输油管线风险评价是建立在考虑到输油管线各种风险因素的基础上，利用较为模糊的数学方法来建立风险评价的模型，通过所建立的评价模型对石油管线实施风险评价，从而为石油管线的检测、维修及管理策略提供可靠的依据。对输油管线剩余寿命的预测是依据输油管线内残留石油与管线周边土壤的具体参数，建立输油管线泄漏频率与腐蚀程度统计的预测模型，通过真实可靠的数据及概率统计等办法对输油管线的剩余寿命实施科学预测，从而最终确定输油管线检测的周期和维修的周期。对输油管线剩余强度的评价是依据输油管线的腐蚀情况数据和输油管线工况数据，来确定输油管线表面腐蚀的状况、程度和类型、输油管线内介质的最大压力和压力波动的幅度、周期间相互的关系，利用断裂力学来分析腐蚀输油管线的抗压能力和输油管线破裂的可能性，从而为确保输油管线的安全运行提供有力的条件。
　　2.3 输油管线仿真分析技术
　　在输油管线系统运行时，因为供油和用油量的变化、液压机的启停、阀门的开关，通常会使输油管线系统的运行处于不稳定的状态，对输油管线系统实施仿真分析能够让管理人员及时掌握输油管线的运行状况，从而大大提高输油管线日常运行的质量。当前，这种仿真分析技术应用主要包括输油管线不稳定运行状况的分析、输油管线调峰分析、输油管线系统的改造和维护、新建输油管线的规划等。输油管线系统主要包括石油管道、节点和液压站等元件。在石油经过以上元件时，必须满足能量守恒、动量守恒、质量守恒及热力学等方面的基本方程。在热力学原理和流体力学的基础上，针对输油管线复杂的系统，可以构建封闭非线性方程组，参考初始条件、边界条件与气体状态方程，运用牛顿—拉夫逊法、隐式差分法去求管网方程组，这样就能够实现对输油管线的动态仿真。
　　2.4 输油管线腐蚀检测与监测
　　石油管线腐蚀的检测与监测技术是指利用采集阴极来保护电位、管道壁的变化、缓蚀剂浓度等参数，从而对输油管道、设备腐蚀程度实施科学判断，输油管线管理人员要及时加强腐蚀控制的措施，以便实现延长输油管线的寿命，节约投资的目标。输油管线的外层保护通常由绝缘层与阴极保护构成的防护系统来担承。利用对阴极防护参数的监测，能够判断输油管线防护层损坏的程度，以得到输油管线受腐蚀的具体情况。输油管线发生腐蚀后，往往体现为输油管道壁变薄，产生局部的麻点与凹坑。所以，可以针对输油管道管壁的厚薄变化进行分析与测量，在未开挖状态下对输油管线的管道腐蚀进行检测，我国运用较为广泛的方法是超声波检测法和漏磁通法。
　　总之，数字化管道是我国管道建设可持续发展的必然之路，数字化管道在输油管线运行管理中的应用时，只要认真把握好检测管道泄露、石油管线运行的完整管理、输油管线仿真分析技术、输油管线腐蚀检测与监测等几个方面，就能大大提高输油管线运行管理的效率。
　　参考文献
　　[1]周诗岽.混输原油管道优化运行技术研究[J].管道技术与设备,2010,4.
　　[2]袁先勇,罗刚强,周怡君,郑振兴.数字管道深层探讨[J].油气田地面工程,2008,2.
　　[3]李波,吴疆,王平化.数字管道技术在我国油气管道的应用[J].油气储运,2009,6:28.
　　[4]KSSIDAS A,TAYLOR PA,MACGREGOR J F Off—line Diagnosia of Deterministis Fault in Continuous Processes Using Recognition Methods[J].2009,06.