俄羅斯PetroLight公司研發(fā)專用于天然氣管道的泄漏監(jiān)控系統(tǒng)

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俄羅斯PetroLight公司研發(fā)專用于天然氣管道的泄漏監(jiān)控系統(tǒng)

2010年，俄羅斯PetroLight公司與Transneft合作了創(chuàng)立OMEGA公司，并通過(guò)該公司為5500多公里的管道配備了光纖泄漏檢測(cè)與活動(dòng)控制系統(tǒng)（Leak Detection and Activity Control System，簡(jiǎn)稱 OMEGA LDACS）。2015年，PetroLight公司啟動(dòng)了OptoMonitoring項(xiàng)目，旨在生產(chǎn)一種專用于天然氣管道的監(jiān)控系統(tǒng)（OptoMonitoring SMEO）。SMEO最多可以同時(shí)使用三種測(cè)量技術(shù)：分布式聲傳感 ( DAS )、分布式溫度傳感 ( DTS ) 和分布式應(yīng)變傳感(DSS)。

SMEO組件由邏輯模塊(LM)、光纖電纜(FOC)、計(jì)算服務(wù)器(CS)和自動(dòng)化操作員工作站(AOW)組成。LM通過(guò)FOC發(fā)送激光脈沖，F(xiàn)OC沿線的溫度、振動(dòng)或應(yīng)變信息會(huì)返回到LM中進(jìn)行解釋。此外，解釋后的信號(hào)會(huì)發(fā)送到CS中進(jìn)行處理。處理后的信號(hào)會(huì)發(fā)送到AOW，而操作人員將根據(jù)檢測(cè)到的事件的性質(zhì)做出決定。

圖5 光纖甲烷傳感器（左）和特種光纖結(jié)構(gòu)示意圖（右）

SMEO可選擇部署光纖甲烷報(bào)警器（FOMA），如圖5（左）所示。該報(bào)警器可在特別關(guān)注的位置檢查實(shí)時(shí)甲烷濃度，例如管道過(guò)渡區(qū)和管道通過(guò)區(qū)以及與鐵路、公路和水下通道相交匯的區(qū)域。一個(gè)SMEOLM能夠承載200多個(gè)FOMA，這些FOMA具有極高的靈敏度，可以監(jiān)控甲烷的實(shí)時(shí)濃度，并在濃度達(dá)到危險(xiǎn)水平之前提醒設(shè)施操作人員。

SMEO采用由光纖、惰性氣體、鋼模塊、鋁殼、鋼鎧以及聚合物涂覆層組成的特種光纖電纜（FOC），如圖5（右）。其中，光纖是傳輸光的部件，外徑最小可達(dá)5至10微米，周圍由二氧化硅包層裹覆，折射率略低于纖芯，旨在將光信號(hào)約束在纖芯內(nèi)。光纖四周充滿惰性氣體，旨在防止光纖接觸氫氣，進(jìn)而避免可能由此導(dǎo)致的光纖暗化。鋼、鋁和鋼鎧層則可為FOC提供防護(hù)、魯棒性和剛性。最后，添加涂覆層是為了防止鋼氧化。根據(jù)SMEO的特定項(xiàng)目或應(yīng)用，涂覆層的材質(zhì)可以是丙烯酸酯，某些情況下還可以是聚酰亞胺，而對(duì)于某些特殊應(yīng)用（例如惡劣環(huán)境、高溫），則需采用其他材料（例如碳、鋁、金等）制作涂覆層。特種光纖電纜提高了光纖的架設(shè)成本和施工難度，相比對(duì)現(xiàn)有光纖預(yù)警系統(tǒng)升級(jí)，更適用于新建管道和中短長(zhǎng)度天然氣管道。

SMEO的LM可控制50公里長(zhǎng)的電纜，DTS可在其中5米長(zhǎng)的電纜傳感區(qū)域上執(zhí)行1°C的溫度變化自動(dòng)檢測(cè)。具體系統(tǒng)性能參數(shù)如表1所示。

表1 SMEO性能參數(shù)表

祝愨智 孫巍 編譯自《Pipeline Technology Journal》雜志2016年8月