智慧管網(wǎng)建設(shè)：站場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)全面感知實(shí)踐

西氣東輸公司以站場(chǎng)設(shè)備設(shè)施本質(zhì)安全、風(fēng)險(xiǎn)智能管控為目標(biāo)，針對(duì)站場(chǎng)天然氣泄漏等主要風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)合壓縮機(jī)組、計(jì)量設(shè)備、空壓機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備的健康管理，持續(xù)開(kāi)展泄漏監(jiān)測(cè)，引進(jìn)智能巡檢機(jī)器人提升巡檢質(zhì)量，站場(chǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)顯著降低；大力研發(fā)設(shè)備故障在線(xiàn)診斷技術(shù)應(yīng)用，關(guān)鍵設(shè)備設(shè)施故障預(yù)警能力持續(xù)提升。

1、站場(chǎng)泄漏全面監(jiān)測(cè)

多年來(lái)，天然氣站場(chǎng)露天工藝區(qū)泄漏檢測(cè)是站場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)管控的技術(shù)難題之一。盡管 GB 50183—2004《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》明確規(guī)定“露天工藝區(qū)可不設(shè)置可燃?xì)怏w檢測(cè)裝置”，但在無(wú)人值守站場(chǎng)或站場(chǎng)的非巡檢時(shí)段，始終存在對(duì)泄漏進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)的需求。目前常用的固定點(diǎn)式、遠(yuǎn)程對(duì)射式可燃?xì)怏w探測(cè)器存在設(shè)置成本高、易受露天環(huán)境影響的缺點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果欠佳。

針對(duì)傳統(tǒng)的點(diǎn)式可燃?xì)怏w探測(cè)器難以有效監(jiān)測(cè)站場(chǎng)露天工藝區(qū)域天然氣泄漏的難題，西氣東輸公司通過(guò)對(duì)比分析基于超聲波檢測(cè)原理與基于氣體光譜吸收檢測(cè)原理的兩類(lèi)技術(shù)在天然氣站場(chǎng)的適用性，提出了綜合運(yùn)用超聲波、激光技術(shù)的露天工藝區(qū)泄漏檢測(cè)方案。其中，超聲波探測(cè)器適用于站場(chǎng)中大型泄漏，其覆蓋半徑達(dá) 20 m、壓力為 4 MPa、泄漏孔徑為2mm、泄漏量為 0.02 kg/s ；同時(shí)，激光檢測(cè)類(lèi)產(chǎn)品基于半導(dǎo)體激光器的光譜吸收技術(shù)，靈敏度較高。將激光探測(cè)器與防爆攝像機(jī)、云臺(tái)相集成，研制適用于站場(chǎng)露天工藝區(qū)的泄漏檢測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)全面覆蓋站場(chǎng)工藝區(qū)的微小氣體泄漏檢測(cè)。目前，西氣東輸公司已在 145 座站場(chǎng)安裝 268 臺(tái)超聲波探測(cè)器、24 臺(tái)云臺(tái)式激光可燃?xì)怏w探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)站場(chǎng)工藝區(qū)微量泄漏的實(shí)時(shí)檢測(cè)監(jiān)測(cè)。

2、站場(chǎng)智能綜合巡檢

為提高站場(chǎng)巡檢工作效率，降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，使站場(chǎng)巡檢更加智能化，西氣東輸公司在中衛(wèi)站、海原站啟動(dòng)站場(chǎng)工藝區(qū)防爆、變電所智能巡檢機(jī)器人的試點(diǎn)應(yīng)用。通過(guò)整合機(jī)器人技術(shù)、非接觸檢測(cè)技術(shù)、多傳感器融合技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)、導(dǎo)航定位技術(shù)以及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)等多個(gè)學(xué)科技術(shù)，主要實(shí)現(xiàn)了以下功能：氣體泄漏定位定量檢測(cè)，儀表、閥門(mén)識(shí)別記錄， 紅外熱成像檢測(cè)，聲波檢測(cè)故障診斷功能，系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析與報(bào)告生成。根據(jù)監(jiān)測(cè)得到的溫度、壓力、濕度等數(shù)據(jù)信息，與 SCADA 平臺(tái)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對(duì)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)工藝設(shè)備超溫、泄漏等異常情況。采用智能巡檢機(jī)器人代替巡檢員到危險(xiǎn)區(qū)域執(zhí)行巡檢任務(wù)，保障了巡檢人員的人身安全，在此基礎(chǔ)上，逐步搭建形成站場(chǎng)運(yùn)維檢巡智能化管控體系。

3、壓縮機(jī)組智能監(jiān)測(cè)與診斷

西氣東輸公司長(zhǎng)期致力于壓縮機(jī)組技術(shù)的創(chuàng)新與管理提升，通過(guò)持續(xù)技術(shù)攻關(guān)，先后建成了壓縮機(jī)組在線(xiàn)分析診斷與視情維修系統(tǒng)和 iEM 智能管理系統(tǒng)。

西氣東輸公司壓縮機(jī)組在線(xiàn)分析診斷及視情維修系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)（Remote Monitoring System， RMS）、在線(xiàn)分析診斷及視情維修系統(tǒng)（Compressor Equipment Health Management，CEHM）。通過(guò)壓縮機(jī)組遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)，上海遠(yuǎn)程端與現(xiàn)場(chǎng)值班室機(jī)組的HMI 保持完全一致，實(shí)時(shí)監(jiān)視機(jī)組運(yùn)行參數(shù)、報(bào)警事件等關(guān)鍵信息。技術(shù)人員可以進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)分析， 及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)組故障隱患，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)處理，提升了壓縮機(jī)組的安全可靠性。在線(xiàn)分析診斷及視情維修系統(tǒng)的主要功能為：動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)壓縮機(jī)組健康狀態(tài)，預(yù)測(cè)燃?xì)廨啓C(jī)熱端部件剩余使用壽命，實(shí)時(shí)預(yù)警壓縮機(jī)組性能退化風(fēng)險(xiǎn)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展各類(lèi)維檢修作業(yè)，為壓縮機(jī)組的預(yù)防性維護(hù)維修提供精準(zhǔn)依據(jù)。

iEM 智能管理系統(tǒng)針對(duì)壓縮機(jī)組的海量數(shù)據(jù)，采用超球建模技術(shù)，通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)建立壓縮機(jī)組智能健康感知模型，生成設(shè)備健康狀態(tài)量化評(píng)估綜合指標(biāo)，實(shí)時(shí)監(jiān)視、分析、預(yù)測(cè)壓縮機(jī)組的健康與安全狀態(tài)， 為壓縮機(jī)組的優(yōu)化運(yùn)行、高效管理提供技術(shù)支撐。目前，西氣東輸已經(jīng)建立了西一線(xiàn)、西二線(xiàn)及上海支干線(xiàn)壓縮機(jī)組 iEM 智能管理系統(tǒng)，精準(zhǔn)診斷出潼關(guān)壓氣站壓縮機(jī)喘振、高陵壓氣站干氣密封等多起壓縮機(jī)組重大故障隱患。

西氣東輸公司研發(fā)的壓縮機(jī)組智能監(jiān)測(cè)與診斷平臺(tái)的多個(gè)系統(tǒng)功能互補(bǔ)，形成了較為完善的壓縮機(jī)組遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與診斷體系。通過(guò)對(duì)壓縮機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，挖掘關(guān)鍵信息，建立智能健康感知模型， 生成健康狀態(tài)量化評(píng)估指標(biāo)，實(shí)時(shí)分析與預(yù)測(cè)壓縮機(jī)組健康狀態(tài)，為壓縮機(jī)組的優(yōu)化運(yùn)行、高效管理提供了技術(shù)支撐，顯著提升了壓縮機(jī)組智能化運(yùn)維水平。

4、流量計(jì)與空壓機(jī)遠(yuǎn)程診斷

為了提高關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行可靠性，西氣東輸公司建立了覆蓋 140 座分輸站場(chǎng)、512 路超聲計(jì)量回路、116 路渦輪計(jì)量回路的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)在上海生產(chǎn)調(diào)度中心直接對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的診斷、測(cè)試及監(jiān)控。通過(guò)自動(dòng)診斷單回路設(shè)備狀態(tài)，智能分析色譜分析儀數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)歷史趨勢(shì)與報(bào)警記錄圖，定時(shí)對(duì)比測(cè)量數(shù)據(jù)與歷史趨勢(shì)之間的差異。計(jì)量遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的建立，縮短了故障處理時(shí)間，計(jì)量專(zhuān)業(yè)人員無(wú)需到現(xiàn)場(chǎng)即可及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量設(shè)備的問(wèn)題，節(jié)約了運(yùn)行維護(hù)人員差旅費(fèi)用， 進(jìn)一步提高了計(jì)量設(shè)備完好率，減少了計(jì)量糾紛，提升了計(jì)量管理水平。計(jì)量遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)可應(yīng)用于超聲流量計(jì)的檢驗(yàn)工作，將超聲流量計(jì)檢定周期從 2 年延長(zhǎng)至 6 年，縮短了超聲流量計(jì)無(wú)備用時(shí)間，減少了流量計(jì)送檢工作量，節(jié)約了送檢成本。

同時(shí)，通過(guò)建立覆蓋 17 座站場(chǎng)、49 臺(tái)阿特拉斯空壓機(jī)的遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，可以遠(yuǎn)程查看全線(xiàn)空壓機(jī)運(yùn)行界面，分析機(jī)組運(yùn)行數(shù)量、完好率、報(bào)警等。根據(jù)歷史參數(shù)及實(shí)時(shí)變化趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)測(cè)預(yù)警、設(shè)備預(yù)測(cè)性維護(hù)與維修成本的優(yōu)化。

光子瑞利科技（北京）有限公司，自主研發(fā)的光纖偵聽(tīng)傳感技術(shù)，可以通過(guò)對(duì)已有或新建的普通光纜中的任意一根備用纖芯進(jìn)行監(jiān)測(cè)，單臺(tái)單路設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)最長(zhǎng)50公里光纜沿線(xiàn)周?chē)駝?dòng)聲音的采集和還原，單臺(tái)雙路設(shè)備監(jiān)測(cè)長(zhǎng)度可長(zhǎng)達(dá)100公里的分布式實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)聽(tīng)。同時(shí)結(jié)合大數(shù)據(jù)及智能AI識(shí)別技術(shù)，通過(guò)對(duì)聲音的智能識(shí)別與復(fù)核，彌補(bǔ)傳統(tǒng)振動(dòng)光纖預(yù)警誤報(bào)高的缺點(diǎn)，在油氣管道防入侵、防破壞、防盜采等方面有極好監(jiān)測(cè)效果；另有管道地埋光纜定位儀，可對(duì)地埋非金屬光纜的斷纖點(diǎn)、光衰點(diǎn)、盤(pán)纖長(zhǎng)度、盤(pán)纖位置、路由走向、地埋接頭盒等實(shí)際地下位置精準(zhǔn)定位，解決了OTDR只能探測(cè)光纜皮長(zhǎng)位置，無(wú)法快速找到地埋位置的難題，普通光纜都可實(shí)現(xiàn)，不受金屬鎧裝光纜的條件限制，不需要電子標(biāo)識(shí)器的配合識(shí)別，僅需對(duì)地面進(jìn)行多次敲擊，即可快速找到故障點(diǎn)。該技術(shù)在軍事國(guó)防、煤礦、電力、鐵路等領(lǐng)域也都有廣泛的使用需求。

編輯：fqj