智慧管網(wǎng)建設(shè)：站場風(fēng)險(xiǎn)全面感知實(shí)踐

西氣東輸公司以站場設(shè)備設(shè)施本質(zhì)安全、風(fēng)險(xiǎn)智能管控為目標(biāo)，針對(duì)站場天然氣泄漏等主要風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)合壓縮機(jī)組、計(jì)量設(shè)備、空壓機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備的健康管理，持續(xù)開展泄漏監(jiān)測，引進(jìn)智能巡檢機(jī)器人提升巡檢質(zhì)量，站場運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)顯著降低；大力研發(fā)設(shè)備故障在線診斷技術(shù)應(yīng)用，關(guān)鍵設(shè)備設(shè)施故障預(yù)警能力持續(xù)提升。

1、站場泄漏全面監(jiān)測

多年來，天然氣站場露天工藝區(qū)泄漏檢測是站場風(fēng)險(xiǎn)管控的技術(shù)難題之一。盡管 GB 50183—2004《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》明確規(guī)定“露天工藝區(qū)可不設(shè)置可燃?xì)怏w檢測裝置”，但在無人值守站場或站場的非巡檢時(shí)段，始終存在對(duì)泄漏進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的需求。目前常用的固定點(diǎn)式、遠(yuǎn)程對(duì)射式可燃?xì)怏w探測器存在設(shè)置成本高、易受露天環(huán)境影響的缺點(diǎn)，現(xiàn)場應(yīng)用效果欠佳。

針對(duì)傳統(tǒng)的點(diǎn)式可燃?xì)怏w探測器難以有效監(jiān)測站場露天工藝區(qū)域天然氣泄漏的難題，西氣東輸公司通過對(duì)比分析基于超聲波檢測原理與基于氣體光譜吸收檢測原理的兩類技術(shù)在天然氣站場的適用性，提出了綜合運(yùn)用超聲波、激光技術(shù)的露天工藝區(qū)泄漏檢測方案。其中，超聲波探測器適用于站場中大型泄漏，其覆蓋半徑達(dá) 20 m、壓力為 4 MPa、泄漏孔徑為2mm、泄漏量為 0.02 kg/s ；同時(shí)，激光檢測類產(chǎn)品基于半導(dǎo)體激光器的光譜吸收技術(shù)，靈敏度較高。將激光探測器與防爆攝像機(jī)、云臺(tái)相集成，研制適用于站場露天工藝區(qū)的泄漏檢測設(shè)備，實(shí)現(xiàn)全面覆蓋站場工藝區(qū)的微小氣體泄漏檢測。目前，西氣東輸公司已在 145 座站場安裝 268 臺(tái)超聲波探測器、24 臺(tái)云臺(tái)式激光可燃?xì)怏w探測器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)站場工藝區(qū)微量泄漏的實(shí)時(shí)檢測監(jiān)測。

2、站場智能綜合巡檢

為提高站場巡檢工作效率，降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，使站場巡檢更加智能化，西氣東輸公司在中衛(wèi)站、海原站啟動(dòng)站場工藝區(qū)防爆、變電所智能巡檢機(jī)器人的試點(diǎn)應(yīng)用。通過整合機(jī)器人技術(shù)、非接觸檢測技術(shù)、多傳感器融合技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)、導(dǎo)航定位技術(shù)以及無線通信技術(shù)等多個(gè)學(xué)科技術(shù)，主要實(shí)現(xiàn)了以下功能：氣體泄漏定位定量檢測，儀表、閥門識(shí)別記錄， 紅外熱成像檢測，聲波檢測故障診斷功能，系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析與報(bào)告生成。根據(jù)監(jiān)測得到的溫度、壓力、濕度等數(shù)據(jù)信息，與 SCADA 平臺(tái)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對(duì)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)工藝設(shè)備超溫、泄漏等異常情況。采用智能巡檢機(jī)器人代替巡檢員到危險(xiǎn)區(qū)域執(zhí)行巡檢任務(wù)，保障了巡檢人員的人身安全，在此基礎(chǔ)上，逐步搭建形成站場運(yùn)維檢巡智能化管控體系。

3、壓縮機(jī)組智能監(jiān)測與診斷

西氣東輸公司長期致力于壓縮機(jī)組技術(shù)的創(chuàng)新與管理提升，通過持續(xù)技術(shù)攻關(guān)，先后建成了壓縮機(jī)組在線分析診斷與視情維修系統(tǒng)和 iEM 智能管理系統(tǒng)。

西氣東輸公司壓縮機(jī)組在線分析診斷及視情維修系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)（Remote Monitoring System， RMS）、在線分析診斷及視情維修系統(tǒng)（Compressor Equipment Health Management，CEHM）。通過壓縮機(jī)組遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)，上海遠(yuǎn)程端與現(xiàn)場值班室機(jī)組的HMI 保持完全一致，實(shí)時(shí)監(jiān)視機(jī)組運(yùn)行參數(shù)、報(bào)警事件等關(guān)鍵信息。技術(shù)人員可以進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)分析， 及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場機(jī)組故障隱患，指導(dǎo)現(xiàn)場及時(shí)處理，提升了壓縮機(jī)組的安全可靠性。在線分析診斷及視情維修系統(tǒng)的主要功能為：動(dòng)態(tài)監(jiān)測壓縮機(jī)組健康狀態(tài)，預(yù)測燃?xì)廨啓C(jī)熱端部件剩余使用壽命，實(shí)時(shí)預(yù)警壓縮機(jī)組性能退化風(fēng)險(xiǎn)，指導(dǎo)現(xiàn)場開展各類維檢修作業(yè)，為壓縮機(jī)組的預(yù)防性維護(hù)維修提供精準(zhǔn)依據(jù)。

iEM 智能管理系統(tǒng)針對(duì)壓縮機(jī)組的海量數(shù)據(jù)，采用超球建模技術(shù)，通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)建立壓縮機(jī)組智能健康感知模型，生成設(shè)備健康狀態(tài)量化評(píng)估綜合指標(biāo)，實(shí)時(shí)監(jiān)視、分析、預(yù)測壓縮機(jī)組的健康與安全狀態(tài)， 為壓縮機(jī)組的優(yōu)化運(yùn)行、高效管理提供技術(shù)支撐。目前，西氣東輸已經(jīng)建立了西一線、西二線及上海支干線壓縮機(jī)組 iEM 智能管理系統(tǒng)，精準(zhǔn)診斷出潼關(guān)壓氣站壓縮機(jī)喘振、高陵壓氣站干氣密封等多起壓縮機(jī)組重大故障隱患。

西氣東輸公司研發(fā)的壓縮機(jī)組智能監(jiān)測與診斷平臺(tái)的多個(gè)系統(tǒng)功能互補(bǔ)，形成了較為完善的壓縮機(jī)組遠(yuǎn)程監(jiān)測與診斷體系。通過對(duì)壓縮機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，挖掘關(guān)鍵信息，建立智能健康感知模型， 生成健康狀態(tài)量化評(píng)估指標(biāo)，實(shí)時(shí)分析與預(yù)測壓縮機(jī)組健康狀態(tài)，為壓縮機(jī)組的優(yōu)化運(yùn)行、高效管理提供了技術(shù)支撐，顯著提升了壓縮機(jī)組智能化運(yùn)維水平。

4、流量計(jì)與空壓機(jī)遠(yuǎn)程診斷

為了提高關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行可靠性，西氣東輸公司建立了覆蓋 140 座分輸站場、512 路超聲計(jì)量回路、116 路渦輪計(jì)量回路的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)在上海生產(chǎn)調(diào)度中心直接對(duì)現(xiàn)場設(shè)備的診斷、測試及監(jiān)控。通過自動(dòng)診斷單回路設(shè)備狀態(tài)，智能分析色譜分析儀數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)歷史趨勢與報(bào)警記錄圖，定時(shí)對(duì)比測量數(shù)據(jù)與歷史趨勢之間的差異。計(jì)量遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)的建立，縮短了故障處理時(shí)間，計(jì)量專業(yè)人員無需到現(xiàn)場即可及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場計(jì)量設(shè)備的問題，節(jié)約了運(yùn)行維護(hù)人員差旅費(fèi)用， 進(jìn)一步提高了計(jì)量設(shè)備完好率，減少了計(jì)量糾紛，提升了計(jì)量管理水平。計(jì)量遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)可應(yīng)用于超聲流量計(jì)的檢驗(yàn)工作，將超聲流量計(jì)檢定周期從 2 年延長至 6 年，縮短了超聲流量計(jì)無備用時(shí)間，減少了流量計(jì)送檢工作量，節(jié)約了送檢成本。

同時(shí)，通過建立覆蓋 17 座站場、49 臺(tái)阿特拉斯空壓機(jī)的遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，可以遠(yuǎn)程查看全線空壓機(jī)運(yùn)行界面，分析機(jī)組運(yùn)行數(shù)量、完好率、報(bào)警等。根據(jù)歷史參數(shù)及實(shí)時(shí)變化趨勢，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)測預(yù)警、設(shè)備預(yù)測性維護(hù)與維修成本的優(yōu)化。

光子瑞利科技（北京）有限公司，自主研發(fā)的光纖偵聽傳感技術(shù)，可以通過對(duì)已有或新建的普通光纜中的任意一根備用纖芯進(jìn)行監(jiān)測，單臺(tái)單路設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)最長50公里光纜沿線周圍振動(dòng)聲音的采集和還原，單臺(tái)雙路設(shè)備監(jiān)測長度可長達(dá)100公里的分布式實(shí)時(shí)在線監(jiān)聽。同時(shí)結(jié)合大數(shù)據(jù)及智能AI識(shí)別技術(shù)，通過對(duì)聲音的智能識(shí)別與復(fù)核，彌補(bǔ)傳統(tǒng)振動(dòng)光纖預(yù)警誤報(bào)高的缺點(diǎn)，在油氣管道防入侵、防破壞、防盜采等方面有極好監(jiān)測效果；另有管道地埋光纜定位儀，可對(duì)地埋非金屬光纜的斷纖點(diǎn)、光衰點(diǎn)、盤纖長度、盤纖位置、路由走向、地埋接頭盒等實(shí)際地下位置精準(zhǔn)定位，解決了OTDR只能探測光纜皮長位置，無法快速找到地埋位置的難題，普通光纜都可實(shí)現(xiàn)，不受金屬鎧裝光纜的條件限制，不需要電子標(biāo)識(shí)器的配合識(shí)別，僅需對(duì)地面進(jìn)行多次敲擊，即可快速找到故障點(diǎn)。該技術(shù)在軍事國防、煤礦、電力、鐵路等領(lǐng)域也都有廣泛的使用需求。

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