繆宏

北京百世通管道科技有限公司

有人認為，油氣管道從規(guī)劃、設計、安裝、到運營，每個階段都是嚴格按照標準執(zhí)行的，不大會出問題。但是我國西南某管線，在一年時間里，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存在重大問題，需要深刻反省。

1 山地管道安全管理要從實際出發(fā)

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

改進完善設計標準。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，以確保在設計的形變范圍內管道不開裂、不折斷。如西南地區(qū)地質不穩(wěn)，特別是汶川地震以后，地質構造情況已經發(fā)生了巨大的變化。所以規(guī)劃管道路由時要加強勘查，設計時管道安全系數(shù)要提高，要按照實際情況考慮管道壽命周期內地質災害概率。

嚴把管材生產運輸關。鋼管從生產到安裝現(xiàn)場，中間過程的質量控制很重要，鋼管生產質量如果參差不齊，不合格的鋼管被采用，運輸環(huán)節(jié)對管體和防腐層造成損壞，必將會導致管道發(fā)生失效事故。

科學施工非常關鍵。在西南山區(qū)地質環(huán)境條件下，長輸管線應按照S形走向敷設，避免長距離管線應力集中；管線和大型定向鉆兩端的管道連接時，要設計過渡管段吸收應力，避免熱膨脹、應力集中導致接頭被頂壞、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)生小幅度的地質形變時管道在管溝里能夠自由調整位置，避免發(fā)生管道受力焊縫開裂之類的安全事故。

做好山地管道應急預案。安全才是最大的效益。企業(yè)要擺正安全和效益的關系，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，以備不時之需。在管道經過水系的關鍵位置預備攔油毛氈等物資，做好事故環(huán)保應急預案。

2 提升山地管道安全水平的技術路徑

管道安全監(jiān)測包括以下三方面：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；三是地質災害（地震、地質沉降、山體滑坡、泥石流等）。

長期以來，由于受技術條件的制約，管道外部安全監(jiān)測主要靠人工巡檢。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。一旦管道發(fā)生事故，必將巡檢人員置于危險之中，而且人工巡檢不能實現(xiàn)時間與空間維度上的無盲區(qū)巡檢。目前一些管道采用了負壓波技術，但事實證明該技術未能給發(fā)生事故的管線提供預警，因此需要尋找更適合的新技術。

（1）準分布式管道泄漏爆管監(jiān)測預警技術

安全監(jiān)測的重點是在線運行、且超設計壽命周期運行的老舊管道。一條幾百上千公里的管線，可能只需要針對高后果區(qū)或者局部存在安全隱患的區(qū)域實施安全監(jiān)測。源自軍工技術的準分布式光纖聲傳感技術在這種情況下具有先天優(yōu)勢，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，也可通過無線網絡把采集到的信號上傳至監(jiān)控中心。無須沿著管道全線開挖敷設光纜，工程施工量較小、工期短，組網靈活方便，綜合性價比高。準分布式光纖聲傳感系統(tǒng)結構見圖 1。

傳感器負責對管道泄漏產生的聲信號進行收集，上傳至信號預處理系統(tǒng)，由于管道泄漏產生的聲信號頻率低、聲源級小，傳感器一般采用相位干涉型光纖傳感器，該類型傳感器探測靈敏度高、抗電磁干擾、耐腐蝕可靠性強，同時采用全光結構，針對易燃易爆物質的輸送監(jiān)測無安全隱患，便于大規(guī)模空分和波分使用，一套主機可監(jiān)測100 km管道。

（2）管道第三方行為監(jiān)測預警技術

光纖集傳感和傳輸功能于一身，解決了長輸油氣管道開挖、人為破壞（打孔偷盜）等第三方行為實時在線監(jiān)測的難題。但是早期建設的管道沿途沒有敷設傳感光纜，甚至連通信光纜都沒有，即便敷設了通信光纜，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，僅能監(jiān)測第三方行為，不適合監(jiān)測管道泄漏。因此，多數(shù)情況下分布式光纖傳感技術適用于新建管道的泄漏監(jiān)測（圖 2）。

（3）分布式管道地質災害監(jiān)測技術

基于布里淵原理的分布式光纖應變監(jiān)測技術，近兩年有了長足的發(fā)展，實際工程測量精度≤5με。BOTDA采用布里淵光時域分析技術，系統(tǒng)連接兩根遠端環(huán)接的單模光纖作為分布式傳感器，實現(xiàn)對被監(jiān)測對象的應變/溫度信號實時采集和分析處理。在BOTDA傳感系統(tǒng)中，配備了一個用于測量分布式應變和溫度的電光調制器。該技術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）與光纖軸向應變或環(huán)境溫度之間的線性關系來實現(xiàn)傳感（圖 3）。

分布式光纖應變監(jiān)測技術可以實現(xiàn)長距離大范圍的地質災害監(jiān)測預警，克服了傳統(tǒng)點式傳感器存在的布點少了會漏掉信號、布點多了成本太高、傳感器安裝困難、現(xiàn)場需要供電、維護困難等問題，在地質災害、橋梁隧道等監(jiān)測預警方面有著廣泛的應用。

3 結語

在實際工程中，應根據(jù)管線不同地理環(huán)境、不同安全等級要求，采用以上一種或幾種技術，有針對性的實施實時分布式安全監(jiān)測和預警，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)經濟效益的同時，保障員工和周圍群眾的生命財產安全，增強企業(yè)凝聚力，創(chuàng)造更好的社會效益。

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