智慧管网建设：站场风险全面感知实践

西气东输公司以站场设备设施本质安全、风险智能管控为目标，针对站场天然气泄漏等主要风险，结合压缩机组、计量设备、空压机等关键设备的健康管理，持续开展泄漏监测，引进智能巡检机器人提升巡检质量，站场运行风险显著降低；大力研发设备故障在线诊断技术应用，关键设备设施故障预警能力持续提升。

1、站场泄漏全面监测

多年来，天然气站场露天工艺区泄漏检测是站场风险管控的技术难题之一。尽管 GB 50183—2004《石油天然气工程设计防火规范》明确规定“露天工艺区可不设置可燃气体检测装置”，但在无人值守站场或站场的非巡检时段，始终存在对泄漏进行实时检测的需求。目前常用的固定点式、远程对射式可燃气体探测器存在设置成本高、易受露天环境影响的缺点，现场应用效果欠佳。

针对传统的点式可燃气体探测器难以有效监测站场露天工艺区域天然气泄漏的难题，西气东输公司通过对比分析基于超声波检测原理与基于气体光谱吸收检测原理的两类技术在天然气站场的适用性，提出了综合运用超声波、激光技术的露天工艺区泄漏检测方案。其中，超声波探测器适用于站场中大型泄漏，其覆盖半径达 20 m、压力为 4 MPa、泄漏孔径为2mm、泄漏量为 0.02 kg/s ；同时，激光检测类产品基于半导体激光器的光谱吸收技术，灵敏度较高。将激光探测器与防爆摄像机、云台相集成，研制适用于站场露天工艺区的泄漏检测设备，实现全面覆盖站场工艺区的微小气体泄漏检测。目前，西气东输公司已在 145 座站场安装 268 台超声波探测器、24 台云台式激光可燃气体探测器，实现了对站场工艺区微量泄漏的实时检测监测。

2、站场智能综合巡检

为提高站场巡检工作效率，降低操作人员的劳动强度，使站场巡检更加智能化，西气东输公司在中卫站、海原站启动站场工艺区防爆、变电所智能巡检机器人的试点应用。通过整合机器人技术、非接触检测技术、多传感器融合技术、图像识别技术、导航定位技术以及无线通信技术等多个学科技术，主要实现了以下功能：气体泄漏定位定量检测，仪表、阀门识别记录， 红外热成像检测，声波检测故障诊断功能，系统数据分析与报告生成。根据监测得到的温度、压力、湿度等数据信息，与 SCADA 平台数据进行分析比对，可及时发现工艺设备超温、泄漏等异常情况。采用智能巡检机器人代替巡检员到危险区域执行巡检任务，保障了巡检人员的人身安全，在此基础上，逐步搭建形成站场运维检巡智能化管控体系。

3、压缩机组智能监测与诊断

西气东输公司长期致力于压缩机组技术的创新与管理提升，通过持续技术攻关，先后建成了压缩机组在线分析诊断与视情维修系统和 iEM 智能管理系统。

西气东输公司压缩机组在线分析诊断及视情维修系统包括远程监视系统（Remote Monitoring System， RMS）、在线分析诊断及视情维修系统（Compressor Equipment Health Management，CEHM）。通过压缩机组远程监视系统，上海远程端与现场值班室机组的HMI 保持完全一致，实时监视机组运行参数、报警事件等关键信息。技术人员可以进行远程数据分析， 及时发现现场机组故障隐患，指导现场及时处理，提升了压缩机组的安全可靠性。在线分析诊断及视情维修系统的主要功能为：动态监测压缩机组健康状态，预测燃气轮机热端部件剩余使用寿命，实时预警压缩机组性能退化风险，指导现场开展各类维检修作业，为压缩机组的预防性维护维修提供精准依据。

iEM 智能管理系统针对压缩机组的海量数据，采用超球建模技术，通过数据挖掘技术建立压缩机组智能健康感知模型，生成设备健康状态量化评估综合指标，实时监视、分析、预测压缩机组的健康与安全状态， 为压缩机组的优化运行、高效管理提供技术支撑。目前，西气东输已经建立了西一线、西二线及上海支干线压缩机组 iEM 智能管理系统，精准诊断出潼关压气站压缩机喘振、高陵压气站干气密封等多起压缩机组重大故障隐患。

西气东输公司研发的压缩机组智能监测与诊断平台的多个系统功能互补，形成了较为完善的压缩机组远程监测与诊断体系。通过对压缩机组运行数据进行关联性分析，挖掘关键信息，建立智能健康感知模型， 生成健康状态量化评估指标，实时分析与预测压缩机组健康状态，为压缩机组的优化运行、高效管理提供了技术支撑，显著提升了压缩机组智能化运维水平。

4、流量计与空压机远程诊断

为了提高关键设备运行可靠性，西气东输公司建立了覆盖 140 座分输站场、512 路超声计量回路、116 路涡轮计量回路的监控网络，实现在上海生产调度中心直接对现场设备的诊断、测试及监控。通过自动诊断单回路设备状态，智能分析色谱分析仪数据，形成数据历史趋势与报警记录图，定时对比测量数据与历史趋势之间的差异。计量远程诊断系统的建立，缩短了故障处理时间，计量专业人员无需到现场即可及时发现现场计量设备的问题，节约了运行维护人员差旅费用， 进一步提高了计量设备完好率，减少了计量纠纷，提升了计量管理水平。计量远程诊断系统可应用于超声流量计的检验工作，将超声流量计检定周期从 2 年延长至 6 年，缩短了超声流量计无备用时间，减少了流量计送检工作量，节约了送检成本。

同时，通过建立覆盖 17 座站场、49 台阿特拉斯空压机的远程诊断系统，可以远程查看全线空压机运行界面，分析机组运行数量、完好率、报警等。根据历史参数及实时变化趋势，实现故障预测预警、设备预测性维护与维修成本的优化。

光子瑞利科技（北京）有限公司，自主研发的光纤侦听传感技术，可以通过对已有或新建的普通光缆中的任意一根备用纤芯进行监测，单台单路设备可以实现最长50公里光缆沿线周围振动声音的采集和还原，单台双路设备监测长度可长达100公里的分布式实时在线监听。同时结合大数据及智能AI识别技术，通过对声音的智能识别与复核，弥补传统振动光纤预警误报高的缺点，在油气管道防入侵、防破坏、防盗采等方面有极好监测效果；另有管道地埋光缆定位仪，可对地埋非金属光缆的断纤点、光衰点、盘纤长度、盘纤位置、路由走向、地埋接头盒等实际地下位置精准定位，解决了OTDR只能探测光缆皮长位置，无法快速找到地埋位置的难题，普通光缆都可实现，不受金属铠装光缆的条件限制，不需要电子标识器的配合识别，仅需对地面进行多次敲击，即可快速找到故障点。该技术在军事国防、煤矿、电力、铁路等领域也都有广泛的使用需求。

编辑：fqj