——從福建漳州PX工廠爆炸事故看光纖滲漏監(jiān)測的重要性
2015年4月6日18時(shí)56分左右，福建漳州古雷騰龍芳烴乙?guī)炷鲇屯獬槭?span lang="EN-US">41單元發(fā)生爆炸。這是時(shí)隔不到2年的時(shí)間里，福建漳州古雷PX項(xiàng)目第二次發(fā)生爆炸。事故起因是由于33號騰龍芳烴裝置和周邊的常壓渣油儲(chǔ)罐發(fā)生漏油著火所致。
類似這種事故發(fā)生是否可以有效的監(jiān)測、控制甚至避免呢？答案是肯定的。目前國外已經(jīng)有了比較成熟的方法即分布式光纖監(jiān)測技術(shù)，用分布式光纖傳感器對可能誘發(fā)事故的風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行監(jiān)測，通過監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對油氣設(shè)備的24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控、在線預(yù)報(bào)警等功能，有效監(jiān)控油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的運(yùn)行，避免類似事故的發(fā)生。
分布式光纖監(jiān)測技術(shù)是目前最可靠的在線監(jiān)測技術(shù)；分布式光纖傳感器可實(shí)現(xiàn)對整個(gè)被監(jiān)測主體系統(tǒng)24小時(shí)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，精確定位泄漏點(diǎn)或損壞點(diǎn)，提供管道網(wǎng)絡(luò)的整體運(yùn)行狀況的可視化查詢，提供系統(tǒng)異常情況的在線預(yù)報(bào)警功能，確保主體系統(tǒng)穩(wěn)定、高效、安全的運(yùn)行。
接下來我們來看分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)對油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測的。
1、為什么要對油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備布設(shè)滲透監(jiān)測系統(tǒng)？
石油化工產(chǎn)品（如原油、成品油、天然氣、煤氣、氨氣或氯氣等）的泄漏可能會(huì)給項(xiàng)目所在地的人員財(cái)產(chǎn)安全、生態(tài)環(huán)境等造成嚴(yán)重的后果。
油氣泄漏可能有不同的原因，如管道、設(shè)備的腐蝕、疲勞、材料缺陷、振動(dòng)、溫度異常、高壓或地面運(yùn)動(dòng)引起的過度變形等等。一旦發(fā)生油氣的泄露，則極易誘發(fā)火災(zāi)、爆炸、環(huán)境破壞等，因此有效的對油氣設(shè)備進(jìn)行全方位、全時(shí)段的實(shí)時(shí)監(jiān)測，對可能出現(xiàn)的滲漏做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)甚至預(yù)報(bào)預(yù)測，對于整個(gè)油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的運(yùn)行有著極其重要的意義。
2、為什么有些布設(shè)了監(jiān)測系統(tǒng)的油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備還會(huì)發(fā)生泄漏、爆炸事故呢？
目前我國相關(guān)領(lǐng)域現(xiàn)有監(jiān)測技術(shù)主要存在以下不足：
- 監(jiān)測響應(yīng)滯后，監(jiān)測設(shè)備只有在泄漏量足夠大時(shí)，才能監(jiān)測到風(fēng)險(xiǎn)，但這時(shí)環(huán)境已經(jīng)被明顯破壞或者事故往往已經(jīng)發(fā)生；
- 滲漏點(diǎn)定位精度不夠，即使傳統(tǒng)系統(tǒng)探測到了泄漏，但系統(tǒng)無法準(zhǔn)確定位泄漏點(diǎn)——造成響應(yīng)延時(shí)，無法及時(shí)采用有效的應(yīng)急措施；
- 部分監(jiān)測手段性價(jià)比差，應(yīng)用嗅探器和熱成像儀等設(shè)備，需要較高的維護(hù)成本，并需要安裝大量的設(shè)備，卻只能檢測到小范圍的泄漏；
- 無法做到全時(shí)段實(shí)時(shí)監(jiān)測，一些泄漏檢測和監(jiān)測系統(tǒng)是間歇性使用的。當(dāng)泄漏發(fā)生在檢測或監(jiān)測空隙時(shí)，將可能無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，從而造成嚴(yán)重的安全事故。
3、分布式光纖數(shù)字式泄漏監(jiān)測系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)監(jiān)測并改進(jìn)前文提到的傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)的不足呢？
相對于現(xiàn)有的大部分監(jiān)測系統(tǒng)存在的不足和缺陷，瑞士SMARTEC公司成功研發(fā)了基于分布式光纖監(jiān)測技術(shù)的監(jiān)測系統(tǒng)，彌補(bǔ)了目前存在的不足，實(shí)現(xiàn)了對油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的全方位、全時(shí)段在線實(shí)時(shí)監(jiān)測，此系統(tǒng)在歐美亞等多個(gè)油氣項(xiàng)目中得到成功的應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
監(jiān)測原理
分布式光纖數(shù)字式管道泄漏或滲漏監(jiān)測的基本原理是：采用分布式光纖傳感器對管道進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)管道上的某點(diǎn)發(fā)生泄漏或滲漏時(shí)，管道周圍的溫度會(huì)發(fā)生變化（焦耳湯姆遜效應(yīng)），監(jiān)測系統(tǒng)可及時(shí)監(jiān)測到這個(gè)變化，并可在空間（泄漏點(diǎn)周邊的幾米范圍內(nèi)）和時(shí)間（泄漏發(fā)生時(shí)間點(diǎn)）上精確定位異常的變化。
系統(tǒng)運(yùn)行原理示意圖
滲漏異常判別示意圖
系統(tǒng)組成
Smartec的管線監(jiān)測系統(tǒng)由光纖傳感器、測量設(shè)備和數(shù)據(jù)處理軟件組成。不同的光纖可用于不同的溫度傳感監(jiān)測（常規(guī)和高溫環(huán)境）。光纖可設(shè)計(jì)成安裝在管線表面或其附近區(qū)域。
分布式溫度測量系統(tǒng)（DiTemp）測量傳感器的長度可達(dá)到2 x 45 km（上行和下行）。
配套軟件可實(shí)現(xiàn)氣體、液體和多相體管線的滲漏在線監(jiān)測及監(jiān)測結(jié)果的顯示，顯示界面友好，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)可生成報(bào)警。
基于GIS地圖的監(jiān)測系統(tǒng)界面截圖
分布式光纖數(shù)字式泄漏監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)勢：
- 實(shí)現(xiàn)了對油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的全方位、全時(shí)段在線實(shí)時(shí)監(jiān)測；
- 可在空間和時(shí)間上快速定位泄漏，最小化操作人的安全風(fēng)險(xiǎn)；
- 監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行基于光信號，在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)不需要電源，特別適合于易燃易爆等危險(xiǎn)區(qū)域的監(jiān)測；
- 光纖采用被動(dòng)式的的傳感光纖，堅(jiān)固耐用，使用壽命超過30年，維護(hù)成本低；
- 可監(jiān)測到毫米級的微小泄漏，在泄漏變大或形成重大災(zāi)害之前及時(shí)采取措施；
- 系統(tǒng)完全自動(dòng)化，降低人員成本和人員危險(xiǎn)性，并實(shí)現(xiàn)了全時(shí)段實(shí)時(shí)監(jiān)測；
- 操作系統(tǒng)可通過通用接口與現(xiàn)有的大部分SCADA系統(tǒng)和工業(yè)控制系統(tǒng)兼容。
Smartec分布式光纖數(shù)字式泄漏監(jiān)測系統(tǒng)成功項(xiàng)目案例（部分，詳見后附表）：
- 某石油管線監(jiān)測項(xiàng)目（Mero Gmbh&CO.KG-Wuerzburg）-德國，2002
- 某海水輸水管線監(jiān)測項(xiàng)目（EWE AG-Oldenburg）-德國，2002
- 多相管線滲漏監(jiān)測項(xiàng)目（Tecnomare SpA-Venezia(Italy)）-北美洲，2004
- 某化肥廠氨氣管道滲漏監(jiān)測項(xiàng)目（圖1，圖2，圖3）（Yara Italia S.P.A）-意大利，2007
- 某輸水和輸油管線監(jiān)測（Shell International Exploration and Production Inc.-Houston(USA)-挪威，2008
- 某天然氣管線的腐蝕監(jiān)測（WINGAS GmbH&CO KG-Kassel(Germany) )-德國，2009
- LNG儲(chǔ)罐監(jiān)測（Gaztransport & Technigaz – Paris (France) )-法國，2010
- 油氣多相管線監(jiān)測（150km）(Indian Oil Corporation Ltd. – New Dehli (India) )-印度，2011
附表： Smartec公司分布式光纖監(jiān)測項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)表
| Veba Oel AG - Gelsenkirchen (Germany) | Ammonia tank | 2001 | Germany |
| Tecnomare SpA - Venezia (Italy) | SPAR platform deepwater production riser | 2002 | Italy |
| Shell International Exploration and Production B.V. - BJ Services Company Ltd. | Power and data Transmission composite coiled tubing for the exploration of hydrocarbons | 2002 | Holland |
| Mero GmbH & CO. KG - Wuerzburg (Germany) | Oil pipeline | 2002 | Germany |
| EWE AG - Oldenburg (Germany) | Brine Water pipeline (55km) | 2002 | Germany |
| SNAM Rete Gas - San Donato Milanese (Italy) | Gas pipeline (500m) | 2003 | Italy |
| Tecnomare SpA - Venezia (Italy) | Multiphase pipeline leakage detection | 2004 | n.a. |
| EDF Electricitè de France - Chatou (France) | Reinforced concrete pipe | 2006 | France |
| Roxar Flow Management AS - Stavanger (Norway) | Fiber Optic cable to be deployed in oil wells | 2005 | Norway |
| Pipelife Nederland BV -Enkhuizen (Holland) | Composite pipe for crude oil | 2005 | Holland |
| Smart Pipe Company, LP - Katy TX (USA) | Reinforced thermoplastic pipeline | 2005 | USA |
| Yara Italia S.p.A. - Polimeri Europa - Ravenna (Italy) | Ammonia pipeline | 2007 | Italy |
| PraOil Oleodotti Italiani - ENI SpA - Sannazzaro de" Burgondi (Italy) | Water pipeline | 2007 | Italy |
| Shell International Exploration and Production Inc. - Houston (USA) | Water and Oil pipeline | 2008 | Norway |
| PraOil Oleodotti Italiani - ENI SpA - Sannazzaro de" Burgondi (Italy) | Oil pipeline | 2008 | Italy |
| GEOPROBER DRILLING LTD. - Aberdeen (UK) | Subsea riser"s re-entry hub | 2008 | UK |
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