輕烴管道泄漏監測系統集成技術

孫 瑩 大慶油田天然氣分公司

輕烴管道泄漏監測系統集成技術

孫 瑩 大慶油田天然氣分公司

大慶油田天然氣分公司原有監測系統具有分散、安裝時期不同、無集成的缺點，導致管道監測系統管理難度大，通過集成技術將安裝的系統統一集成后，使全部系統納入統一管理，對提高管道監測系統的整體管理水平具有重要意義。整個系統采用獨特的分散式主從結構設計，上位機和下位機合理負擔任務，使系統更加穩定可靠。開發和升級后的系統通過網絡集成技術，成功地將監測系統與天然氣分公司生產指揮系統連接，用戶可在生產指揮系統客戶端瀏覽系統監測信息，實時掌握管道壓力和流量的動態變化。集成后的監測系統運行正常，報警反應時間和數據采集頻率均達到了標準指標的要求。

輕烴集輸管道；泄漏監測；數據集成；報警；現場試驗

大慶油田天然氣分公司擁有輕烴輸送管道39條，是國內唯一的規模化、網絡化的輕烴集輸管網，為大慶油田所特有。近年來，社會上一些不法分子使用較先進的通信交通工具和作案手段，盜竊集輸管線中的輕烴，泄漏事故頻繁發生。因此，研究已有管道泄漏監測報警定位系統的軟件和設備升級以及管道的統一管理是十分必要的。

1 實施方案

1.1 方案的編制

通過現場實地勘察調研，對所涉及到的21條管線的基本情況進行重新統計。依靠管線平面圖、實地測量、GPS定位等高科技手段，對管線實際走向、長度、拐點進行了重新標定和記錄；掌握管線工作壓力、瞬間流量等基礎數據；對現場儀器、儀表安裝情況進行了合理優化，對最初安裝的3套舊系統的軟件進行升級，與已安裝的系統相匹配。

2011年新安裝5套防盜泄漏監測報警系統：安裝在北I-1至中三1#輕烴管道（?114 mm×7 mm，9 km）等5條共計36 km管線上，與先前安裝的16套系統一并納入天然氣分公司生產指揮系統。監測中心設在儲運大隊調度室，并通過局域網與天然氣分公司指揮系統客戶端相連。利用變送器對壓力及流量信號進行采集后上傳并統一集中處理，成功地對微弱信號進行了處理，對負壓波的傳播速度進行了必要的修正，并開發抗干擾信號軟件，以達到精確定位管線泄漏位置的目的。

1.2 方案與實施

1.2.1 系統及功能

整個系統采用獨特的分散式主從結構設計，如圖1所示。上位機以儲一、儲二的服務器為核心對所有管線的數據進行實時顯示、分析、預警、定位，并具有數據儲存、系統維護等功能；下位機以一體化嵌入式RTU為核心，內置C語言應用程序，對采集信號預處理及通信設備進行管理和數據發送等。上位機和下位機合理負擔任務，使系統更加穩定可靠。泄漏報警定位系統主要由數據采集分析系統、數據通信系統、中央數據監視處理系統和遠程瀏覽系統四大部分組成，完成分路采集、兩級集中監測的目的[1]。

圖1 系統集成結構

1.2.2 系統集成技術開發

（1）中心數據庫的數據查詢。大型網絡數據庫配合其前端開發工具，可方便地訪問、操作Web型數據庫。常用技術或語言有ASP、PHP等，最終可實現網絡數據庫中所有指定信息的瀏覽、查詢、打印等功能[2]。

（2）與其他異構數據庫的接口。由于系統中心數據庫為大型通用的網絡數據庫，因此，泄漏監測系統與其他數據管理系統或應用程序之間的接口即為中心數據庫與其他數據管理系統或應用程序之間的接口。數據庫系統均為符合C語言標準的關系型數據庫管理系統，可以通過應用程序查看、分析和報告數據庫中的實時、歷史和其他數據。

（3）開發遠程瀏覽子系統。在新開發的遠程瀏覽子系統中，充分考慮了與生產指揮系統軟件的兼容性，使泄漏檢測系統能夠非常方便地接入指揮系統。生產指揮平臺上的授權用戶通過系統顯示數據掌握被監測管道的運行情況，實現對管道泄漏報警情況的掌控，但平臺上的用戶只具備對數據的讀取權，不能對系統進行操作，這樣可避免對系統下位機的更多直接訪問，從而實現真正意義上的兩級管理。

1.2.3 系統升級改造及界面整合

天然氣分公司現有的報警定位系統屬不同時期完成，原設計都是針對單一管線的，界面相互獨立，因此本次集成對最早安裝的5套定位系統進行了升級改造，對部分站點所用的設備進行了升級，并進行了界面統一整合，一并接入生產指揮系統。系統整合后界面如圖2所示。改造內容：①對杏一計量間、南一儲庫所用設備進行更換，包括采集系統所有模塊及RTU；②薩南更換采集器RTU，并進行系統升級；③總庫、總外輸、紅壓、杏Ⅴ-1、杏三、杏三丁字口系統升級。

圖2 系統整合后界面

2 現場試驗效果

為檢驗輕烴防盜泄漏監測集成技術的應用效果，從2011年6月開始對21條安裝了輕烴防盜泄漏監測設備的管道進行現場試驗效果跟蹤。

試驗應用的數據采集分析系統采用帶有獨立CPU的緊湊型可編程控制器，能夠進行獨立的數據采集和處理。系統包括模擬量采集模塊和數字量采集模塊，可同時采集8路模擬信號，單路采樣速率可達100 ms，其中模擬量采集模塊精確度可達±0.1%以上，數字量采集模塊有單通道獨立的計數器。

（1）試驗時間及地點。2011年8月18日，在薩南輕烴閥組進行薩南至南一輕烴管道輕烴防盜泄漏監測集成技術現場試驗。

（2）試驗過程及效果。試驗采取關、開薩南輕烴出口閥門模擬輕烴泄漏事故的方式，使管道內產生壓力波動和流量變化，觀察控制室顯示及報警情況。報警條件設置為薩南（首站）與南一（末站）壓降同時達到0.01 MPa時系統報警。通過上述試驗，得到以下結論：①當壓降達到設定報警值時，系統正常報警，報警率達到100%；②系統反應時間最長為58 s，最短為20 s；③數據采集頻率：壓力10 s-1，流量10 s-1。從全部21管道現場試驗結果可知，安裝的監測報警系統運行正常，數據集成系統工作正常，系統最長報警反應時間為76 s，除杏Ⅴ-1至紅壓2#輕烴管道上安裝的系統數據采集頻率為8 s-1，其他系統均達到了10 s-1，與標準指標的報警時間（90 s）和數據采集頻率10 s-1（壓力）、2 s-1（流量）相比，均在計劃指標要求內。

3 結論及建議

（1）大慶油田天然氣分公司原有監測系統具有分散、安裝時期不同、無集成的缺點，導致管道監測系統管理難度大，通過集成技術將安裝的系統統一集成后，使全部系統納入到統一管理，對提高管道監測系統的整體管理水平具有重要意義。

（2）開發和升級后的系統通過網絡集成技術，成功地將監測系統與天然氣分公司生產指揮系統相接，用戶可在生產指揮系統客戶端瀏覽系統監測信息，實時掌握管道壓力和流量的動態變化。

（3）集成后的監測系統運行正常，報警反應時間和數據采集頻率均達到了標準指標的要求。

（4）建議在后續的系統開發中增加實時在線專家分析系統，對干擾系統、引起假報警的因素進行在線分析，排除假報警，使該系統能夠更好地監測偷盜行為，提高管道管理水平，為研究管道防盜、防泄漏方法提供依據。

[1]于殿強．輸油管道泄漏監測技術在勝利油田的應用[J]．石油規劃設計，2004（9）：4．

[2]李惠，周文松，歐進萍，等．大型橋梁結構智能健康監測系統集成技術研究[J]．哈爾濱工業大學土木工程學報，2006（2）：3．

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.9.019

2015-07-10