馬振軍

摘要：我國油氣管道建設(shè)進入高峰期，中國地下正埋藏著長達10萬多公里的油氣管道，可以環(huán)繞地球兩周，單條油氣管道在地下穿越距離高達幾千公里，如何保證油氣管道的安全運行問題越發(fā)嚴(yán)峻。文章首先簡要介紹了油氣管道安全現(xiàn)狀，其次介紹了光纖傳感技術(shù)的特點，最后重點分析了光纖傳感技術(shù)在監(jiān)測油氣管道安全方面的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：油氣管道；安全監(jiān)測；光纖傳感

中圖分類號：TE973 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）14-0049-02

我國的能源來源分布比較集中，而能源消耗卻比較分散，從運輸成本和安全性上對比分析，能源運輸方式首選油氣管道。油氣管道被比喻為“地下長城”，隨著我國能源需求量的增加，在未來幾年內(nèi)，我國的“地下長城”主干線、支線增加的長度將可能再繞地球一到兩周。每條油氣管道都有幾十萬個管道焊口，如果任何一道焊口在環(huán)境敏感區(qū)或者人口稠密區(qū)出現(xiàn)泄露，就會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，會使管道上下游用戶“斷氣”，甚至造成人員傷亡事故。比如：2007年，沙特一條天然氣管道發(fā)生泄漏并引發(fā)特大火災(zāi)，造成至少28人死亡。

1 油氣管道安全現(xiàn)狀

影響油氣管道安全的因素有很多，如：管道腐蝕、自然災(zāi)害以及人為破壞等，油氣管道日常承載的輸送量大、壓力負(fù)荷高，經(jīng)過長時間運行后，管道焊縫只要存在絲毫問題，后果將不堪設(shè)想。尤其是大慶至撫順、撫順至鞍山等油氣管道是20世紀(jì)70年代建設(shè)投產(chǎn)的管道，運行時間長，輸油量大，焊縫缺陷以及管道腐蝕老化，加之沿線的打孔盜油等行為，存在安全隱患較多，加大了泄漏風(fēng)險。目前，新建的長距離油氣管道，大多具有施工地質(zhì)條件惡劣、管線施工難度大、自然環(huán)境惡劣等特點，一旦遇見諸如洪水、泥石流滑坡、地震等自然災(zāi)害都有可能出現(xiàn)管道泄漏的可能，因此，新建管線的自身質(zhì)量以及能否長時間安全運營是一個值得思考的問題。

近幾年，“打孔盜油”、“打孔盜氣”等人為破壞因素導(dǎo)致油氣管道事故頻發(fā)。2009年9月中旬，中石化魯皖成品油管道柴油泄漏，方圓百里的老百姓搶油，其原因就是盜油分子所致。2003年“12·19”蘭成渝輸油管道打孔盜油案中，噴發(fā)的油柱高達40余米，導(dǎo)致寶成鐵路停運6小時，管線停輸近15小時。事后，主犯被處以死刑。

目前，很多管線鋪設(shè)好之后，地方隨即開建高速公路等基礎(chǔ)設(shè)施，直接導(dǎo)致管道與公路的交叉，增加了眾多安全隱患。

2 光纖傳感技術(shù)的特點

（1）抗電磁干擾，電絕緣，耐腐蝕：光纖傳感技術(shù)是將信息通過光波進行傳輸，主要載體是具有電絕緣、耐腐蝕特征的光纖傳輸介質(zhì)。因此，該技術(shù)在信號傳播過程中不會受到任何的電磁干擾，也不會給外界的電磁場造成影響，非常安全可靠。這些特點使光纖傳感技術(shù)在惡劣環(huán)境中、油氣管道中、高壓高溫和強腐蝕環(huán)境中能進行快速準(zhǔn)確地傳感信號。

（2）具有較高的靈敏度：長光纖和光波干涉技術(shù)的靈敏度要比一般的傳感器高，實踐證明，在測量轉(zhuǎn)動、水聲、加速度、位移、溫度、磁場等物理量時，光纖傳感技術(shù)具有較高的靈敏度。

（3）具有較輕的質(zhì)量、較小的體積、容易變形的外觀：光纖在使用過程中給人的第一感覺是重量輕、體積小、方便纏繞。因此，外形各異、尺寸不同的各種光纖傳感器可以方便應(yīng)用于油氣管道的檢測。

（4）功能強大，測量的物理量多：目前已有性能不同的測量溫度、壓力、位移、速度、加速度、液面、流量、振動、水聲、電流、電場、磁場、電壓、雜質(zhì)含量、液體濃度、核輻射等各種物理量、化學(xué)量的光纖傳感技術(shù)應(yīng)用于油氣管道中。

（5）利用該技術(shù)，投入成本較低，方便重復(fù)使用，便于成網(wǎng)。

3 光纖傳感技術(shù)在油氣管道安全監(jiān)測中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，與發(fā)達國家相比較，我國還具有比較落后的油氣管道監(jiān)測技術(shù)，大多管道以人工巡邏為主要的安檢方式。雖然自動化監(jiān)測技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)有所發(fā)展，但實際應(yīng)用過程中卻表現(xiàn)出了靈敏度不高、穩(wěn)定性不好、定位不夠準(zhǔn)確、監(jiān)測誤差大、自動化程度低等問題。光纖傳感技術(shù)是一個新興事物，是一種新型傳感器技術(shù)，它的應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)是光通信技術(shù)和信號處理技術(shù)。

油氣管道安全監(jiān)測技術(shù)采用的是光纖傳感技術(shù)，傳感原件和信號傳輸原件的材料基礎(chǔ)是普通通信光纜，當(dāng)光纖和油氣管道被外界作用遭到破壞以后，光纖會發(fā)生反應(yīng)，主要表現(xiàn)在長度和纖芯折射率發(fā)生變化。光在傳感光纜中通過時，光信號的相位會有所變化，信號處理中心接到相位變化信息以后，系統(tǒng)會處理返回的傳感信息，從而根據(jù)光纖反應(yīng)來判斷故障發(fā)生點，進而判斷事故的發(fā)生。

如圖2，光纖傳感技術(shù)在油氣管道實際應(yīng)用圖，體現(xiàn)出了適合油氣管道的獨特優(yōu)勢，具有很強的耐腐蝕性，可以埋藏在潮濕、水下等惡劣環(huán)境中；安裝方式靈活，可以緊貼油氣管道安裝，具有很強的隱蔽性；能夠精確顯示油氣泄露事故地點，儀器工作過程中僅僅是監(jiān)測終端需要耗電，其他不需要電能。

4 結(jié)語

油氣管道運輸是目前我國油氣運輸?shù)闹饕緩?，既?jīng)濟又高效，但由于油氣的高壓、易燃特性，對運輸管道要求特別高，因為，管道事故一旦發(fā)生就會給社會造成巨大的環(huán)境污染和經(jīng)濟損失，危及人身安全。對油氣管道的安全監(jiān)測、油氣管道安全預(yù)警等技術(shù)始終是研究的重要課題，本文所講述的光纖傳感技術(shù)在油氣管道中的應(yīng)用實踐表明，該技術(shù)能夠?qū)艿朗鹿拾l(fā)生點進行精確定位，具有很好的應(yīng)用前景。

參考文獻

[1] 周詩崠，吳志敏，吳明.輸油管道泄露檢測技術(shù)綜述[J].石油工程建設(shè)，2003，（3）.

[2] 張紅兵，李長俊，羅剛強，崔勇.管道泄漏實時檢測和定位系統(tǒng)[J].石油與天然氣化工，2004，（3）.

[3] 馮健，劉金海，陶洪生，季策.基于LabVIEW的管道泄漏故障診斷系統(tǒng)軟件設(shè)計[A] .第六屆全國信息獲取與處理學(xué)術(shù)會議論文集（1）[C].2008.

[4] 朱建新，王歷軍，張金權(quán)，王小軍.光纖管道安全預(yù)警系統(tǒng)在油氣管道安全防范中的應(yīng)用[J].石油工程建設(shè)，2009，（5）.

（責(zé)任編輯：周 瓊）