油气管道运输中的工艺设备与自动化控制探讨

油气管道运输中的工艺设备与自动化控制探讨

张涛  

山东石油天然气股份有限公司   山东省济南市  250000

摘要：管道输送天然气和石油等能源物资的优势较为突出，具有运量大、安全性强、物损低、运费便宜的特点。为更加有效的监控油气管道的运行状态，提高自动化运行水平，降低人工成本，工作人员需要从油气管道的工艺设备和自动化控制方法入手，结合自动化控制技术模块保证管道设备稳定运行。基于此，本文从油气管道工艺设备的特征入手进行分析，根据石油管道运行特点提出应用自动化控制技术的策略，以期为现代化油气资源运输自动化系统的建立提供具备一定可用性的参考意见。

关键词：油气管道；工艺设备；自动化控制；技术应用要点

石油和天然气能源是支撑国家工业发展的重要能源类型，其高温、高压、易燃、易爆的特征给油气运输带来了一定的困难。管道输送石油、天然气资源具有稳定性高、可靠性高、成本较低的优势特点，管道运输受气候和地形的影响较小，如何保证运输安全，降低油气管道发生泄漏事故的概率，是油气管道运输自动化技术需要解决的问题。

1油气管道工艺设备特征

油气管道运输系统主要有管道构成，包括油气处理厂、输油干线、穿越站、中间输油站、穿越站和油气集输管道共同构成，多个部分共同注册呢个的油气运输管道系统，影响着管道的质量安全。石油管道运输距离相对较长，单位时间内的运量较大，分输送点相对较少，点对点输送类型较多，在油气资源输送过程中，管体内部需要保持稳定压力实现资源的输送，这也对管道的密封性提出了一定的要求，一旦管道外部结构出现开裂等情况且无法及时得到维修，容易出现油气泄漏情况，事故能量波及范围较大，容易对周围环境造成较大影响[1]。

2油气输送管道常见故障

油气输送管道常见事故为管道开裂和管体破损为主，导致管道出现运输事故的成因类型较多，部分事故原因与管道焊接不良存在一定关联性，焊接质量把控不严格，导致管体表面存在气孔、夹渣、咬边等情况，致使焊缝位置连接紧密性受到影响，管道本身处于高压运行状态，在压力的作用下缺陷位置不断扩大，最终导致油气管道发生安全事故，影响管道运行质量。

此外，外部环境因素同样会影响管体质量，导致油气管道发生运输事故。由于管道埋设在土壤环境中，土壤当中的电化学物质、沉淀物和细菌等物质都会腐蚀管道，日积月累腐蚀作用逐渐加深导致管道性能下降，相比以往更容易出现开裂情况。管道本身长期处于高压运行状态，且运输油气管道内部本身存在一定腐蚀气体，管道材质本身的材质在长期运行过程中受到影响，最终导致管道发生脆性开裂、蠕变开裂、应力开裂和疲劳开裂等，影响管道质量。部分管道在敷设安装过程中质量把控不严格，管道表面受机械力作用的影响表面出现凹坑和划痕，部分管线与输电线路距离较近，电流导入地下时部分电弧接触到管道，导致管道发生电弧烧伤事故，影响管道运输安全[2]。

3油气管道工艺设备应用自动化控制技术要点

3.1应用数据采集与监视控制系统，实时掌握管道运行状况

数据采集和监视控制系统是管道自动化控制系统的重要组成部分，数据采集和监视控制系统可以对现有的系统进行管控，根据管理人员的需求提供管道检测信息以及定位信息，对传感器发回的数字信号进行解析处理，帮助工作人员了解管道的运行状态，管道内部的流量和压力一旦发生变化，数据采集与监视控制系统会及时预警并提醒工作人员查看相关情况，保证管道内部的压力变化能够被及时掌握，工作人员可以及时将管道泄漏信息和泄漏点位置发送给终端系统和执行程序，终端系统将信息发送给数据库，方便后续下发管道维护任务，为管道维护工作的展开提供明确的方向。

考虑到传感器数据本身存在一定的错误报警可能，如现场检修未发现管道泄漏情况，工作人员可以将上报的信息数据和测量结果上传到历史数据分析模块当中，为后续软件分析回传参数流程的优化提供必要的数据支持，有效降低故障误报率，为后续的监控分析工作的高质量展开提供必要保障。数据采集与监视控制系统的应用，让信息技术与油气管道维护真正结合在一起，其强调的信息处理功能和执行能力真正让工作人员实现了点对点操作处理，提高管道泄漏和故障问题处理的及时性，在长期的使用中借助采集的数据资料实现了数据采集与监视控制系统的自我升级优化，降低了误判率和漏报率，为油气管道的运行安全提供更加完善的保护[3]。

3.2复用多种检测技术，提高故障定位准确性

由于地下环境较为复杂，单一技术检测带来的故障误判率较高，油气管道维护修理工作需要开挖土方并进行地下作业，维护周期和成本相对较高，为有效控制成本，降低误报率，通常需要在油气管道自动化控制中复用多种检测技术，提高故障检测精准度，管控维护成本，提高维护精准性。

超声波技术应用到油气管道质量检测和泄漏调查过程中，能够对油气输送时产生的声场进行准确计算，利用Duffing方程的间歇混沌与混沌特征检测微弱正弦信号，通过混沌阵子阵列检测信号的最大频率，实现对信号的相位和幅值的精准分析，比对故障信号和现场检测信号确定是否存在泄漏问题

[3]。超声波检测技术成本相对较低，且根据情况可以实现地面检测，为地面作业人员提供必要的数据支持，帮助锁定具体故障点，为油气管道的定期检查工作的展开打下良好基础。

复用负压波管道识别技术，全面了解管道运行状态。这一技术利用负压信号对管道内部运输物质进行测试，通过压力传感器识别管道内部的数字信号，数字信号经过处理后可以得到较为准确的检测信息，工作人员可以以此确定管道内部状态是否正常。与超声波检测技术和管道内部流量检测法相比，负压波检测技术在应用中需要的硬件设备相对较为简单，不需要其他管道和设备的配合即可进行测试，定位监测效果较好，检测精度较高，定位误差小于200米，极大减轻了管道维修作业的工作量，配合数据采集和监视控制系统实现自动报警和定位泄漏点等操作，降低了人力投入成本，因此得到了更为广泛的应用[4]。

3.3多种先进技术组合应用，提高数据信息完整性

油气管道运输自动化控制系统在建设发展过程中，人们逐渐认识到数据信息的优势作用，利用多种先进技术搜集数据信息，保证信息的完整性，为后续的分析和自动化油气管道控制系统的优化打下良好基础。GPS技术的应用让工作人员可以定位管道的详细位置，利用故障点的经纬度信息提高管道运行维护活动的精确性；PLC自动控制技术让检测设备和操作设备能够根据发回的数据信息按照预设参数要求对设备进行自动控制，保证在油气管道运行出现问题的第一时间进行管控，减少油气资源泄漏总量，降低现场安全风险等级，保证油气管道运输安全和质量[5]。

结束语

综上所述，在油气管道运输工艺设备和自动化控制技术应用过程中，相关人员需要积极了解吸收先进技术经验，大胆实践，结合先进技术对油气管道工艺设备的自动化运行控制方式进行升级优化，促进我国经济水平向前发展，为油气管道运输安全提供必要保证。

参考文献

[1]李战杰.油气储运工程中自动化技术的应用[J].化工管理,2020(15):103-104.

[2]赵国辉.中俄东线天然气管道工程SCADA系统的设计与实现[J].油气储运,2020,39(04):379-388.

[3]谭洪伟,陈奔泉.天然气管道输送自动化与自动化控制技术研究[J].化工管理,2020(08):123-124.

[4]姚康,徐峥,应其文.输油气管道自动化系统维护与管理措施[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(19):114-115.

[5]杨社民,张震.中缅油气管道物资自动化系统及供应管理体系的建立[J].中国储运,2019(04):101-104.DOI:10.16301/j.cnki.cn12-1204/f.2019.04.037.