天然氣集輸管線安全現(xiàn)狀與風(fēng)險分析-資料下載頁

　　

【正文】 系統(tǒng)（SCADA）已經(jīng)廣泛應(yīng)用于天然氣處理及管道工業(yè)。目前國內(nèi)普遍采用SCADA系統(tǒng)，而且接近同期國外生產(chǎn)過程自動的先進(jìn)水平。川渝地區(qū)，長慶氣田及塔里木氣田的集輸管線都先后采用了比較完整的綜合性自動控制系統(tǒng)。長輸凈化天然氣的陜京輸氣管道工程也采用了相應(yīng)的技術(shù)實現(xiàn)全線的分散控制和集中管理，并應(yīng)用了優(yōu)化軟件處理。自動化水平較高的輸氣管道在有關(guān)站場一般均設(shè)置有自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用來調(diào)節(jié)管道工藝運行參數(shù)，保證管道在設(shè)置的允許工況范圍內(nèi)安全平穩(wěn)地運行。自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要由調(diào)節(jié)鬧與調(diào)節(jié)閥配套的電動、氣動、電液聯(lián)動或氣液聯(lián)動執(zhí)行機構(gòu)以及檢測被調(diào)參數(shù)的儀表等組成。②輸氣管道的系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)過程1)天然氣管道調(diào)度控制中心的操作員從控制系統(tǒng)的人機界面（簡稱監(jiān)控終端）上設(shè)置被調(diào)壓力設(shè)定值。2)調(diào)度控制中心主機系統(tǒng)模擬量數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)于設(shè)置設(shè)定值的一個模擬量輸出（Analog Output，簡稱 AO）點，將該設(shè)定值輸出傳送給站控系統(tǒng)（PLC,RTU）。3)站控系統(tǒng)PLC（或RTU）中的PID（比例—積分—微分）自動調(diào)節(jié)程序?qū)⒔邮盏降脑O(shè)定值與通過壓力變送器檢測到的壓力現(xiàn)行值進(jìn)行比較，再根據(jù)兩數(shù)值之差（偏差）的大小和PID特性參數(shù)設(shè)置情況確定調(diào)節(jié)輸出信號的大小。4)站控系統(tǒng)PLC（或RTU）將調(diào)節(jié)信號（一般為4~20mA直流電流信號）通過模擬量輸出,輸出傳送給壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，該執(zhí)行機構(gòu)根據(jù)收到的調(diào)節(jié)信號大小決定壓力調(diào)節(jié)閥的開度大小，從而進(jìn)行開閥調(diào)節(jié)或關(guān)閥調(diào)節(jié)。5)一旦壓力調(diào)節(jié)設(shè)定值設(shè)置完成，上述第3和第4項將由站控PLC（或RTU）連續(xù)不斷地執(zhí)行，從而實現(xiàn)實時自動調(diào)節(jié)。在管道自動化系統(tǒng)的控制權(quán)限設(shè)置為由站控系統(tǒng)控制的情況下，壓力調(diào)節(jié)設(shè)定值只能由站控系統(tǒng)的操作員從站控系統(tǒng)的監(jiān)控終端上設(shè)置，設(shè)定值直接進(jìn)入站控PLC（或RTU）的PID調(diào)節(jié)程序。在控制權(quán)限設(shè)置為由調(diào)度控制中心控制的情況下，壓力調(diào)節(jié)設(shè)定值只能由調(diào)度控制中心的操作員在調(diào)度控制中心的監(jiān)控終端上設(shè)置。在管道天然氣管道不同站場的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)略有不同，主要有四種情況。1)壓氣站進(jìn)、出站壓力及輸氣流量調(diào)節(jié)2)進(jìn)氣支線進(jìn)入主干線的氣壓調(diào)節(jié)3)分輸重線分輸壓力的自動調(diào)節(jié)4)輸氣干線或分輸支線未站氣壓的自動調(diào)節(jié)③SCADA系統(tǒng)應(yīng)用SCADA系統(tǒng)即監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（Supervisory Control and Data Acquisition）。目前廣泛用于電網(wǎng)、水網(wǎng)、輸油氣管網(wǎng)、智能建筑等領(lǐng)域，通過主機和以微處理器為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程終端裝置RTU、PLC(或其它輸入/輸出設(shè)備的通信收集數(shù)據(jù)，實現(xiàn)整個工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控，從而保證系統(tǒng)的安全運作及優(yōu)化控制。SCADA系統(tǒng)通常按三級設(shè)計。第一級：控制中心集中監(jiān)視與控制；第二級：站控；第三級：就地手動控制。在一般情況下，使用第一級控制（站內(nèi)無人值守），這是SCADA系統(tǒng)設(shè)計的目的控制級。當(dāng)通信（如微波通信。光纖通信等）出現(xiàn)故障或控制中心主計算機發(fā)生故障時，可使用第二級控制，這是一種后備手段。當(dāng)發(fā)生緊急事故或設(shè)備檢修時，可使用第三級控制。SCADA系統(tǒng)主要組成部分有：1)遠(yuǎn)程終端設(shè)備(RTU)、主站計算機(包括硬件和軟件)、操作人員數(shù)據(jù)顯示和控制盤及有關(guān)的外圍設(shè)備。2)RTU是系統(tǒng)中的關(guān)鍵性裝置，是對運行著的生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控的最通用的設(shè)備，具有對現(xiàn)場工況進(jìn)行最佳控制的能力，目前正朝著分散型智能方向發(fā)展。3)SCADA系統(tǒng)已由集中控制、集中管理發(fā)展成集散控制、集中管理的方式。主機更多地用作數(shù)據(jù)采集與分析，常常不必以實時的方式運行。而由“智能”遠(yuǎn)程終端裝置（RTU）配上先進(jìn)的軟件在現(xiàn)場進(jìn)行集散式控制。4)SCADA系統(tǒng)是不能夠購買定型的，對任何一條管道都存在一個新開發(fā)的過程，包括它的硬件組成及軟件系列[4][5]。SCADA系統(tǒng)的控制功能有多種，主要概述為：1)監(jiān)測流量、壓力和溫度2)啟／停泵3)開、關(guān)調(diào)節(jié)閥4)執(zhí)行邏輯／順序控制5)泄漏檢測及清管控制6)一些較先進(jìn)的SCADA系統(tǒng)還具有偶然事故分析；費用風(fēng)險管理；流體質(zhì)量組分跟蹤；合同監(jiān)督，銷售時機分析以及儀器校正等功能 新型SCADA系統(tǒng)圖①管道內(nèi)檢測管道內(nèi)檢測技術(shù)是將各種無損檢測設(shè)備加載到清管器上，將原來用作清掃的非智能設(shè)備改為有信息采集、處理、存儲等功能的智能型管道缺陷檢測器，達(dá)到檢測管道缺陷的目的。管道缺陷的無損檢測技術(shù)分為管道內(nèi)電視攝像和“管道豬”智能檢測兩大類。帶自推進(jìn)軸向攝像機的電視監(jiān)控系統(tǒng)適用于多種生產(chǎn)管道和排污管道。該系統(tǒng)利用攝像技術(shù)對管道內(nèi)壁和管內(nèi)流體進(jìn)行檢測，可用于內(nèi)徑60~900mm管道的內(nèi)部診斷以及上述管道網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部修復(fù)。管道內(nèi)智能檢測器是目前發(fā)展最快、應(yīng)用最廣、最實用的管道內(nèi)檢測技術(shù)設(shè)備。由于其連續(xù)性和全面性，可完整地檢驗管道內(nèi)、外腐蝕及焊縫缺陷，該技術(shù)是目前公認(rèn)最佳檢驗方法。②管道外檢測管道防腐層缺陷的在線檢測是在管道不開挖的前提下采用專用設(shè)備在地面非接觸性地對涂層綜合性能如涂層老化及破損等缺陷進(jìn)行檢測、評價的過程。目前，國內(nèi)對埋地管道外防腐完整性直接檢測評價的方法有：直流電壓梯度（DCVG）/密間隔電位（CIPS）測量法，管中電流測量法PCM，皮爾遜法等。其中，DCVG/CIPS測量技術(shù)是進(jìn)行埋地管道外防腐完整性直接檢測評價的唯一方法，也是其他方法無法替代的，而管中電流測量法PCM，皮爾遜法是無法適用DCVG/CIPS測量技術(shù)時的一種補充。三種檢測方法的特點如下： DCVG/CIPS測量、PCM檢測、皮爾遜法三種檢測方法對比表序號檢測項目DCVG/CIPS測量PCM檢測皮爾遜法①陰極保護(hù)用于評價陰極保護(hù)性能，確定陰極保護(hù)不足、過保護(hù)的管段，確定陰極保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)度無法評價無法評價②防腐層狀況間接用于防腐層質(zhì)量總體評價間接用于防腐層質(zhì)量總體評價無法評價③裸管區(qū)評價裸管陽極區(qū)狀況無法檢測無法檢測④缺陷定位缺陷，判斷缺陷處管體腐蝕電流的流向，確定缺陷處管體的腐蝕狀態(tài)，評估缺陷點的大小，確定缺陷修復(fù)的優(yōu)先級用于定位防腐層缺陷點，但不能區(qū)分其大小和腐蝕狀態(tài)用于定位防腐層缺陷點，但不能區(qū)分其大小和腐蝕狀態(tài)⑤雜散電流判定雜散電流的干擾區(qū)域，確定雜散電流的流出點、流入點，評估雜散電流的干擾強度。在雜散電流或大地電流干擾的區(qū)域，通過安裝智能數(shù)據(jù)記錄器，經(jīng)過對數(shù)據(jù)的處理與分析，可獲得真實的陰極保護(hù)電位無法檢測無法檢測⑥絕緣法蘭狀況可以測量和評價絕緣法蘭的絕緣特性可以測量和評價絕緣法蘭的絕緣特性可以評價絕緣法蘭的絕緣特性③清管技術(shù)輸氣管線在生產(chǎn)過程中，不可避免地會從氣田帶進(jìn)大量的凝析油和污水；輸入管線內(nèi)的脫硫凈化氣中飽和的水蒸氣，由于溫降在管道內(nèi)也會凝析出大量的水形成積液。積液或污水的存在造成管道腐蝕和輸氣能力降低，危害很大。為了保證輸氣管線正常生產(chǎn)的前提下，排除積液，提高輸氣能力和減輕管道腐蝕。必須采取清管技術(shù)處理。清管作用：1)清管以提高管道效率；2)測量和檢查管道周圍變形如凹凸變形；3)從內(nèi)部檢查管道金屬的所有損傷，如腐蝕等；4)對新建管道在進(jìn)行嚴(yán)密性試驗后，清除積液和雜質(zhì)。清管設(shè)備有：清管球；皮碗清管器；智能清管器。磁通檢測清管器；超聲波檢測清管器；攝像機檢測清管器。④漏磁檢測技術(shù)（MFL）在所有管道內(nèi)檢測技術(shù)中，漏磁檢測技術(shù)歷史最長。因其能夠檢測出管道內(nèi)、外腐蝕產(chǎn)生的體積型缺陷，對檢測環(huán)境要求低，可兼用于輸油和輸氣管道，可間接判斷涂層狀況，其應(yīng)用范圍廣泛。漏磁檢測的原理是：對管壁施加強的磁場用以檢測鋼管的金屬損耗，由局部金屬損耗引起的磁場擾動所形成的漏磁，用對漏磁通敏感的傳感器加以探測。漏磁檢測器的端部用了很多交錯的傳感器，從而能提供檢測的周向覆蓋。漏磁檢測器對管道內(nèi)流體不敏感，不論液體氣體或氣液兩相均能檢測。由于漏磁通量是一種相對低噪音過程，即使沒有對數(shù)據(jù)采取任何形式的放大，異常信號在數(shù)據(jù)記錄中也很明顯，應(yīng)用相對比較簡單。值得注意的是使用漏磁檢測器對管道進(jìn)行檢測時需控制清管器的運行速度。漏磁通對對其運載工具的運行速度非常敏感，雖然目前使用的傳感器替代傳感器線圈降低了對速度的敏感性，但不能完全消除速度的影響。漏磁檢測技術(shù)不如超聲波檢測技術(shù)精度高，對缺陷準(zhǔn)確高度的確定還需要依賴操作人員的經(jīng)驗。⑤超聲波檢測技術(shù)（UT）壓電超聲波檢測技術(shù)原理類似于傳統(tǒng)意義上的超聲波檢測。傳感器通過液體耦合與管壁接觸，從而測出管道缺陷。超聲波檢測對裂紋等平面型缺陷最為敏感，檢測精度很高，是目前發(fā)現(xiàn)裂紋的最好檢測方法。超聲檢測器的優(yōu)點是：伴隨著高精度、顯示出無特定的管壁厚度上限，檢測精度幾乎與壁厚無關(guān)。但由于傳感器晶體性脆，傳感器元件在運行管道環(huán)境中易損壞，且傳感器晶體需通過液體與管壁保持連續(xù)的耦合，對耦合劑清潔度要求較高，因此僅限于液體輸送管道，這對氣液雙相流動的管道無疑是一個缺點。⑥電磁聲波傳感檢測技術(shù)（EMAT）利用電磁聲波傳感檢測技術(shù)（EMAT），超聲波能在一種彈性導(dǎo)電介質(zhì)中得到激勵，而不需要機械接觸或液體耦合。這種技術(shù)是利用電磁物理學(xué)原理以新的傳感器替代了傳統(tǒng)壓電傳感器，當(dāng)電磁聲波傳感器在管壁上激發(fā)出超聲波能時，波的傳播采取以管壁內(nèi)、外表面作為‘波導(dǎo)器“的方式進(jìn)行。當(dāng)管壁是均勻的，波沿管壁傳播只會受到衰減作用，當(dāng)管壁上有異常出現(xiàn)時，在異常邊界處的聲阻抗的突變產(chǎn)生波的反射、折射和漫反射，接受到的波形就會發(fā)生明顯的改變。由于基于電磁聲波傳感器的超聲波檢測最重要的的特征是不需要液體耦合劑來確保其工作性能，因此該技術(shù)提供了輸氣管道超聲波檢測的可行性，是替代漏磁檢測的有效方法[10][21]。 漏磁檢測與超聲檢測器的比較漏磁檢測超聲波檢測設(shè)備相對輕便，通過能力較強設(shè)備相對復(fù)雜，通過能力較漏磁檢測差性能不受管道介質(zhì)的影響必須使用耦合劑，多數(shù)只能在液體內(nèi)運行對管道清潔讀要求低對管道清潔讀要求較高檢測價格相對低廉檢測價格相對較高屬于間接測量需要復(fù)雜的解釋技術(shù)使其量化可直接測量管道壁厚，由于直接、線性壁厚測量，可得到可靠的深度尺寸由于磁飽和的要求對管道最大壁厚有限制對最大管壁厚度無上限要求，對最小壁厚有限制6 提高天然氣集輸管線安全運行探討天然氣管線運輸安全不僅是企業(yè)的事情，也是政府和全社會應(yīng)該重視的事情。它不僅表現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)方面，也表現(xiàn)在社會和政治方面。做好天然氣管線安全工作，應(yīng)樹立“安全第一、預(yù)防為主”的理念，建立健全天然氣管線保護(hù)長效機制。在天然氣管線前期工作中，應(yīng)充分考慮管線沿線地質(zhì)及社會環(huán)境等情況對管線安全的影響，加強管線項目的安全評價工作；管線項目初步設(shè)計應(yīng)包含職業(yè)安全衛(wèi)生專篇，安全設(shè)施應(yīng)與管線主體工程保證“三同時”，即同時設(shè)計、同時施工、同時投入生產(chǎn)和使用。在管線施工建設(shè)過程中，推行QHSE管理體系和工程監(jiān)理制度。對于鋼管等重要設(shè)備，加強資質(zhì)審查和駐廠監(jiān)制制度。在管線運行過程中，嚴(yán)格執(zhí)行安全管理規(guī)章制度和技術(shù)操作規(guī)程，安全合理地組織生產(chǎn)。建立天然氣管線應(yīng)急預(yù)案，在發(fā)生緊急情況時將人員傷亡和財產(chǎn)損失等次生災(zāi)害降到最低，盡可能保證天然氣供應(yīng)，縮短搶修時間。具體的可以從以下幾個方面探討。黨中央、國務(wù)院主要領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)該關(guān)注天然氣管線的運輸安全。地方政府可以頒布實施保護(hù)天然氣管線的地方性法規(guī)，提高天然氣管線保護(hù)意識，消除地方保護(hù)傾向，營造濃厚的天然氣管線保護(hù)氛圍。公安部、安監(jiān)局，環(huán)保局等法制部門要加強合作，綜合治理。要與地方政府緊密配合，完善天然氣管線保護(hù)的執(zhí)法體系。同時，督促地方政府更好地承擔(dān)保護(hù)天然氣管線的責(zé)任。特別是公安部門和地方政府可以深入開展安全生產(chǎn)專項整治活動。管線運行公司應(yīng)全力配合公安部門和地方政府深入開展安全生產(chǎn)專項整治，對破壞天然氣管線生產(chǎn)設(shè)施的犯罪行為予以嚴(yán)厲打擊。依靠各級政府部門采取多種方式解決歷史占壓問題，合作建立預(yù)防新發(fā)非法占壓和違章挖沙取土等危及管線安全運行活動的機制。同時，管線運行公司應(yīng)強化內(nèi)部安全檢查和防衛(wèi)工作。①建立與政府、執(zhí)法部門的緊密聯(lián)系通報機制，加強天然氣管線的巡護(hù)；②采用高技術(shù)電子監(jiān)控手段加強對管線和站場的安全保衛(wèi)；③從制度、機構(gòu)、投入、員工培訓(xùn)等方面完善企業(yè)內(nèi)部安全防衛(wèi)體系的建設(shè)；④制定總體部署規(guī)劃和詳細(xì)安全應(yīng)急預(yù)案。、建設(shè)安全管理①嚴(yán)格執(zhí)行國家石油天然氣行業(yè)的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、規(guī)范和管理規(guī)定。②線路走向安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，充分考慮施工和運行管理的可操作性。③對河流、公路等穿越段管線采用套管保護(hù)、重點設(shè)防。④管線防腐采用外涂層加陰極保護(hù)的聯(lián)合防腐技術(shù)。⑤為提高管線的安全運行可靠性，穿越河流段可增設(shè)氣液聯(lián)動緊急切斷閥，實現(xiàn)壓力急降自動關(guān)閉。⑥結(jié)合管線沿線地質(zhì)情況，增加管線埋深：。⑦采用SCADA系統(tǒng)，對各輸氣站工藝參數(shù)實時監(jiān)控，設(shè)置聯(lián)銷報警系統(tǒng)，實現(xiàn)科學(xué)化、自動化管理。⑧做好工程地質(zhì)勘察，盡量避開不良地質(zhì)地段，采取合理有效的防靜電和雷擊措施，使自然災(zāi)害可能對管線造成的影響降到最低。①組織行業(yè)內(nèi)專家多方面論證，確定主要材料設(shè)備的規(guī)格、型號。②主要材料設(shè)備經(jīng)嚴(yán)格的資質(zhì)審查后，以招投標(biāo)方式確定，并派人配合監(jiān)理駐廠跟蹤檢驗，派專人押運，防止途中損壞。③所有材料設(shè)備使用前須經(jīng)過業(yè)主、監(jiān)理組織的聯(lián)合檢驗，及時處理現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的問題。①嚴(yán)格審查施工單位的各項施工組織方案，確保符合技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和工程實際。②對施工重點工序尤其是管線焊接嚴(yán)格管理。1)組織監(jiān)理對焊工進(jìn)行資質(zhì)審查并現(xiàn)場考核，合格后方可施焊。焊接過程嚴(yán)格按焊接工藝指導(dǎo)書要求進(jìn)行。2)清除坡口及兩側(cè)的水、銹、油、污，正式焊接前在試板上進(jìn)行焊接規(guī)范調(diào)試。3)用風(fēng)速儀、干濕溫度儀測量焊接現(xiàn)場的風(fēng)速、溫度和濕度，有不良影響立即采取有效保護(hù)措施。③管線下溝時嚴(yán)禁損傷防腐層，采用電火花檢漏儀和音頻檢測儀檢查，發(fā)現(xiàn)漏點及時修補。④對穿越段焊口進(jìn)行100％射線和100％超聲波探傷。⑤在嚴(yán)把施工質(zhì)量的同時，堅持“安