沉井技术在水电站埋藏式压力管道工程施工中的应用

第一篇：沉井技术在水电站埋藏式压力管道工程施工中的应用

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沉井技术在水电站埋藏式压力管道工程施工中的应用

作者：王葵华

来源：《科技创新导报》2012年第20期

摘 要:本文介绍西里水电站埋藏式压力管道施工过程中,采取沉井施工技术进行施工,确保了工程安全和施工安全。

关键词:沉井 水电站 埋藏式 压力管道

中图分类号:TV7 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)07(b)-0121-02引言

西里水电站位于四川省阿坝州黑水县境内,是黑水河左岸一级支流毛尔盖河水电梯级规划的最末一级电站。电站为引水式开发,电站闸址位于俄多沟与毛尔盖河汇口下游,厂址位于西里村毛尔盖河右岸,电站装机容量为3×26MW,多年平均年发电量3.634亿kW·h。

电站由首部枢纽、引水系统和地面发电厂房等组成。电站从闸址右岸侧向取水,引水隧洞沿毛尔盖河右岸布置,全长12556.52m。隧洞断面型式平底马蹄型。

厂址为三叠系上统侏倭组(T3zh)深灰～灰色变质砂岩夹砂质板岩及炭质片岩,岩体结构类型为层状,岩层产状N10～30°E/SE∠40～60°,为外倾坡,岩层走向与河流流向呈小～中等角度相交,倾向左岸偏下游。第四系松散堆积层主要分布于河床、阶地和谷坡及坡脚,为冲积、冲洪积、崩坡积及冰水堆积层,谷坡上部及坡顶还分布有残积土。厂址覆盖层厚度44.9～57.6m。厂址区位于占提克至工段倒转向斜东南翼,区内无区域性断裂通过,次级小断层随机分布。据现场调查,物理地质现象主要表现为较强烈的风化卸荷,推测强卸荷水平深度15～25m,弱卸荷水平深度35～55m。

压力管道为地下埋藏式,采用一条主管,经二个卜形岔管分为两条支管分别向厂房内两台机组供水的联合供水布置方式。压力管道内径4.5m,总长375.96m。压力管道与厂房连接段覆盖层埋深为16m。沉井施工技术介绍

沉井是修筑深基础和地下构筑物的一种新型施工工艺。施工时先在地面或基坑内制作开口的钢筋混凝土井身,待其达到规定强度后,在井身内部分层挖土运出,随着挖土和土面的降低,沉井井身靠其自重或在其他工程措施协助下克服与土壁间的摩阻力和刃脚反力,不断下沉,直至设计标高就位,然后进行封底。

沉井施工工艺的优点是:可在场地狭窄情况下施工较深(可达50m以上)的地下工程,且对周围环境影响较小;可在地质、水文条件复杂地区施工;施工不需复杂的机具设备;与大开挖相比,可减少挖、运和回填工程量。沉井工艺一般适用于工业建筑的深坑(料坑、铁皮坑、翻车机室等)、设备基础、水泵房、桥墩、顶管的工作井、深地下室、取水口等工程施工。

西里水电站沉井位于埋藏式压力管道与地面厂房连接处,压力管道从其中间穿过。该沉井平面形状为矩形,断面形式为8m×8.2m,井壁钢筋混凝土厚60cm,顶面设计标高为2135.30m,刃脚底部设计标高为2119.00m,沉井总深度为16.3m。该沉井根据地质和现场实际情况,采用“井中人工干挖取土法”施工,排水下沉,干封底。设计下沉起始标高为2134.8m。沉井制作

3.1 基础

沉井刃脚范围以外30cm基础要夯实,夯实后满铺50cm砂石垫层,整平后用平板振捣器振捣密实。在刃脚基础范围以外30cm做15cm的C10混凝土垫层。

3.2 钢筋制安

a钢筋加工

(1)钢筋现场钢筋制作场加工。

(2)钢筋的表面洁净无损伤,油漆污染和铁锈等在使用前清除干净。带有颗粒或片状老锈的钢筋不得使用。

(3)钢筋平直,无局部弯折,钢筋的调直遵守以下规定:

①采用冷拉方法调直钢筋时,Ⅰ级钢筋的冷拉率不宜大于4％;Ⅱ、Ⅲ级钢筋的冷拉率不宜大于1％;

②冷拔低炭钢丝在调直机上调直后,其表面不得有明显擦伤,抗拉强度不得低于施工图纸的要求。

(4)钢筋加工的尺寸符合施工图纸的要求,加工后钢筋的允许偏差不得超过表1和表2的数值。

钢筋的安装位置、间距、保护层及各部分钢筋大小、尺寸均按照施工图纸的规定进行,其允许偏差控制在《水工混凝土施工规范》(DL/T5144－2001)要求的范围内。为确保混凝土保护层的必要厚度,在钢筋和模板之间设置强度不小于结构设计强度的混凝土垫块,垫块中埋设铁丝与钢筋扎紧,垫块位置互相错开,分散布置。各排钢筋之间用短钢筋支撑,以保证位置准确。

c钢筋连接

现场钢筋的连接采用手工电弧焊焊接或机械连接,为提高工效,节约材料,对于能够采用机械连接的部位,优先考虑机械连接。钢筋接头分散布置,并符合设计及相关规范要求。现场所有焊接接头均由持有相电焊合格证件的电焊工进行焊接,以确保质量。

焊接方法包括:现场竖向或斜向(1∶0.5范围内)钢筋焊接:直径在22mm以下,主要采用搭接手工电弧焊;直径在22mm以上,主要采用接触帮条焊,单面焊10d,双面焊5d,钢筋中心线必须尽量保持一致;直径22mm以下考虑采用搭接接头,同一断面处的钢筋接头数量刃脚处不超过25%,其余区域不超过50%。

3.3 模板施工

首先在垫层上画出刃脚的外围尺寸线,并用木模支模,为保证砼成型质量,木模必须要经过挑选,表面毛糙或不平的不得使用且尽量使用大板的木模以减少接缝。筒内用钢管架做四壁支撑,四周搭设钢管架做外壁支撑,并做环形钢管箍固定木模防止爆模,墙内采用直径12mm的钢筋做间距500×500mm的对拉杆。刃脚模板在砼强度达到75%后方可进行拆除,其余在砼强度达到50%后进行拆除。模板拆除后要分类堆码,方便下次使用。

3.4 混凝土施工

此沉井分三节浇筑,第一节高5.55m,第二节高5.30,第三节高5.45m。混凝土强度:井壁、横梁、拱墙为C25,封底砼垫层为C15,找平层为C20。混凝土总方量为363.93m3。第一节为

112.2m3,第二节为107.74m3,第三节为144.02m3。混凝土采用现场搅拌,砼强度严格按设计挂牌施工,用塔吊吊运至仓位下料。

(1)混凝土分层

由于每节沉井较高,为了避免因下料高度过大造成砼离析,混凝土浇筑采用分层浇筑,每层厚度控制在30～50cm,用窜筒下料。

(2)混凝土振捣

由于沉井井壁较长,为了保证混凝土浇筑质量,混凝土振捣采用2～3台高频率插入式φ50电动振捣器振捣,振动棒各插点的间距均匀,中间不超过振动棒有效作用半径的1.5倍,为保证分层间的结合紧密振捣器插入下一层的深度不得小于50cm;振捣时,振捣器尽量避免接触模板,以防止模板变位。

(3)施工缝面处理

施工缝面处理方法为:在混凝土初凝后至终凝前,使用4～6kg/cm2压力水冲或人工去乳皮和灰浆,直到混凝土表面积水由浑变清,露出粗砂粒或小石为止。冲毛后,清冼干净,保持清洁、湿润,在浇筑上层混凝土前,层面松动物及积水清除干净后均匀铺设一层2～3cm厚的水泥砂浆,砂浆标号比同部位混凝土标号高一级,以铺设砂浆后30min内被覆盖为限,确保新老混凝土结合良好。

(4)砼养护:砼养护采用铺麻袋或薄膜覆盖养护28d。

(5)低温季节浇筑混凝土温控措施。

由于很快就进入冬季浇筑混凝土要采取保温措施,确保混凝土不被冻坏,措施如下:

对骨料设顶棚防雨、防雪和防霜,防止骨料结冰,提高骨料入机口温度,混凝土拌和时用热水拌和,提高混凝土出机口温度;

掺用早强剂,提高混凝土早期强度,增强抗冻能力;

运输过程中用保温薄膜覆盖,防止热量损失;拆模后立即用保温薄膜覆盖表面。并临时封堵孔洞,间歇层面保温至上层混凝土覆盖前为止。沉井下沉施工工艺

此沉井分三节第一节高5.55m,第二节高5.30,第三节高5.45m,分多次下沉到位。

4.1 下沉施工前的准备工作

(1)沉井下沉须对沉井办完验收工作,砼强度应达到设计强度的100%方可就位下沉。

(2)下沉前,先将沉井壁内外底部的模板拆除,保证沉井内外壁平整光滑,无影响下沉的障碍物。

(3)搭设钢质手扶梯,布设照明系统。

(4)沉井四周外测设标高控制点的轴线控制线,按序编号,以便于沉井下沉时进行观测。

(5)沉井下沉所需设备完好到位。

(6)劳动组织分工安排。

(7)测量水准点,技术复核确。

(8)下沉前安全检查,确认无隐患。

4.2 沉井下沉施工

(1)沉井就位后首先在井壁四角设置高程控制点,在井壁中心线内外壁对称设置中线及垂线控制线,便于在下沉过程中及时观测、测量控制。

(2)第一节下沉前先挖去刃脚下方的垫层,四周均匀掏空,中间留1～2m(视地质情况而定)的台,挖土顺序为先中间后四周,待大部分的土都挖完后才挖去台,要均匀的挖,不能一次把一个挖完否则会导致井偏斜,直至井下沉到开挖位置。每次开挖深度及下沉深度控制在20～30cm。后照此循环下沉到设计标高。如发现沉井下沉太慢则可以采取在井壁顶部增加荷载的方法使之下沉。

(3)此沉井土方开挖量为1070m3。沉井下沉中挖土必须均匀对称,挖土主要采用人工开挖,松散部分采用十字镐、钢钎等工具,如遇比较坚硬的基岩或大的孤石即采用钻孔爆破的方法开挖,爆破采用人工钻孔,用YT-28手风钻,造孔直径32mm,药卷直径25mm,为了爆破对沉井产生影响和破坏,爆破采取浅孔松动爆破。采用塔吊或搭设井架提升出土,运至指定地点或临时堆场,沉井周围严禁堆土。

(4)沉井下沉过程中必须严密检测,发现沉井倾偏及时纠正,每次下沉前和下沉后都要做观测记录和施工记录,记录下沉深度,偏移情况,开挖面地质情况。高程观测可用水准仪,垂直度和位移情况可用经纬仪或全站仪观测。及时分析观测记录,便于随时掌握沉井下沉情况,如发现问题便于及时采取措施。

(5)当沉井接近设计标高时须做稳定观测,观测24小时下沉量小于10cm即可。沉井至设计标高时偏差不超过下列值:

(a)水平位移与下沉深度之比不大于1/100,且不大于100mm;

(b)沉井刃脚平均标高与设计标高的偏差不大于80mm。

(6)施工排水

施工排水采用离心式水泵抽水,水排至施工区域外。坑内采用挖集水坑(初步计划

1.5m×1.5m×1m,视渗水情况而定)。

(7)对沉井偏移的控制及补救措施

在下沉过程中对沉井要及时观测,发现沉井偏移要采取补救措施。

在下沉过程中要使沉井均匀的下沉,防止因为多次下沉不均匀而沉井倾偏从而导致轴线偏移。当发现某一方下沉过慢时即沉井沉井有倾偏现象时则开挖时先挖那一侧,使之保持垂直下

沉。当发现轴线已经偏移则在开挖过程中有意识的把偏移轴线一侧多挖,使之倾偏再校正,反复多次使之回到原来的轴线上。沉井封底施工

待沉井下沉稳定后,将底部挖成锅盖形状,将刃脚部位填实。填铺15cm的砂石垫层并夯实后浇筑20cm厚C20砼。在浇筑砼之前底部要保持干燥,不能有积水。封底施工前在基坑底部打入钢管接离心泵抽水,随后将集水坑填实后进行封底施工。待封底砼达到一定强度后用快硬性砼将钢管封堵后填土。土方回填及拱墙施工

封底后,待砼达到一定强度后开始土方回填,填至标高2125m时开始进行拱墙的施工,拱墙施工后砼达到100%强度后开始2125m以上的土方回填。回填土要随填随夯实。每层厚度控制在30～40cm。结语

第二篇：阴极保护在埋地天燃气管道中的应用

阴极保护在埋地天燃气管道中的应用

(2011-08-10 12:25:10)

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杂谈

摘要：天然气管线在施工及运行过程中防腐层产生破损在所难免，导致管材与土壤电位存在差异，产生电化学腐蚀，因此管网应采取防止电化学腐蚀的措施——阴极保护法。埋地防腐管线在确保防腐层质量良好、施工及运行中防止破损外，牺牲阳极的保护是必不可少的。关键词：牺牲阳极；阴极保护；施工方法工作原理

在土壤等电解质环境中，牺牲阳极因其电极电位比被保护体的电位更负，当与被保护体连接后将优先腐蚀溶解，释放出的电子在被保护体表面发生阴极还原反应，抑制了被保护体的阳极溶解过程，从而对被保护体提供了有效的阴极保护。

2牺牲阳极的主要特点

(1)适用范围广，尤其适用于中短距离和复杂的管网。

(2)阳极输出电流小，发生阴极剥离的可能性小。

(3)随管道安装一起施工时，工程量较小。运行期问，维护工作简单。

(4)阳极输出电流不能调节，可控性较小。

(5)无需外部电源，对外界干扰少，安装维护费用低，无需征地或占用其他建(构)筑物，保护电流利用率高。

3牺牲阳极的作用

(1)防止防腐层破损处的腐蚀，也就是对被保护钢管进行阴极极化，将其电位转移到保护电位，使钢管上所有的防腐层破损点都呈现阴极倾向。

(2)判断钢管是否有腐蚀危险，即在管线沿线隔一定距离设置检测桩，定期测试管地电位以检测管线防腐层是否存在破损并遭到腐蚀。如果存在腐蚀就应采取措施，将管线的穿孔泄露问题消灭在萌芽中。4牺牲阳极的设计与施工方法

4．1牺牲阳极的设计

(1)电防护法在选用时应符合以下要求：当土壤电阻率>100~2·m时不宜使用牺牲阳极牺牲阳极的使用寿命与天然气管道相匹配，一般为15a左右；所有被保护的埋地钢质管道应根据需要设置绝缘接头或绝缘法兰。

(2)采用牺牲阳极法时，选用阳极的保护准则为：相对硫酸铜参比电极的阴极极化电位应达到一0．85V或更负；管道表面与接触电解质的稳定饱和铜／硫酸铜参比电极之问的阴极极化电位差值最小为100mV。

(3)通常根据土壤电阻率选取牺牲阳极的种类(见表1)，根据保护电流的大小选取阳极的规格。

(4)牺牲阳极的埋设分为轴向和径向，埋设位置与被保护的燃气管

道的距离宜为3～5m，但不宜小于一0．3m；埋设深度在冰冻线以下，且埋设在潮湿的土壤中；埋没形式可采用立式或卧式。在阳极与被保护管道之间，严禁没置其他金属构筑物。

(5)牺牲阳极检测桩、检测头在设置时应符合下列要求：牺牲阳极的阴极保护测试系统应能提供被保护体的自然电位、阳极性能、保护电位的功能；检测桩、检测头宜没置在燃气主干管沿线；宜每五组牺牲阳极或至少lkm处设置1个检测桩；检测桩应设置在两组牺牲阳极的管段中间部位，且宜安装在管道沿线中土壤腐蚀性强、湿度大、地下水位高或管道绝缘防腐层薄弱的地点；宜在每个检测桩附近设置1个检i受0头。

(6)设置检测桩和检测头的目的：检测桩是为了监测牺牲阳极装置的保护电位。检测头是为了检测、掌握阴极保护系统运行后管道被保护状态。

4．2牺牲阳极的施工要求

(1)阳极的埋设：填包料要按比例调拌均匀，不得混入泥土等杂物，装入?300mm×1000mm的棉或麻布袋中，将经过铁砂纸打光及表面清洁处理的阳极及时插入填包料中心位置并压实，此时填包料的厚度不得小于50mm，且厚薄均匀、密实；包外用铁线缠绕绑实平卧或竖直埋设在管道侧边的2～3m处，埋深应与管道埋深相同，并要在冰冻线以下，用细原土分层浇水湿润后回填土。

(2)所有的电缆与阳极、铜鼻子、管道、加强板的连接采用锡焊(分线盒内的连接除外)，焊接前都要剥去防腐绝缘层，清洁、打磨光焊

接处；在焊接处及电缆的外裸部位必须做好绝缘防腐处理；电缆加PVC保护套管松缓自然埋设，埋深与管道埋深相同。

(3)在防护罩内的电缆要有0．8m左右的冗余长度(电缆冗余部分不加PVC保护套管)，以便将分线盒提出地面以检测参数；分线盒的两个出线孔用浸过沥青的麻丝填实，再用沥青填平做防水处理。

(4)连接管道的电缆颜色应与其它电缆颜色区分开，以便辩认检测。

(5)分线盒在施工安装、检测完毕后，盖子必须拧紧以防水。

(6)电缆与管道联接完毕后做防腐密封一直是工程施工中的难点，根据实践采用牛油胶布密封外包PE带的方法。牛油胶布国内外厂家都有销售，它是一种浸满矿脂的带状无纺毡，具有很好的塑性，能紧密粘附在任意复杂的表面，矿脂可填充在细小的缝隙中。PE带是类似电工胶布的聚乙烯薄膜，包缠在牛油胶布外，可防止回填土污染和土壤应力破坏，使矿脂历经数年也不会干涸，从而保持长期有效的密封。

(7)阳极的埋设点必须做永久性标志，永久性标志可以包括周围建筑物。

5结语

从实践中得出结论：如果埋地钢管没有良好的防腐措施，2～4年就可能腐蚀穿孑L，而天然气管网在市区内，一旦漏气就可能导致爆炸、火灾、中毒等恶性事故，因此埋地防腐管线在确保防腐层质量良好、施工及运行中防止破损外，牺牲阳极的保护是必不可少的。

第三篇：CAD技术在水电预留预埋中的应用

CAD技术在水电预留预埋施工中的应用

目前住宅楼智能化程度越来越高，预埋电气管线越来越复杂，包括分户进户干线、照明、插座、电视、电话、网络、煤气探测器、紧急报警、窗磁门磁、可视对讲、消防探测器、消防广播、手动报警、控制模块、应急照明等各种类型的管线交叉施工。并且强电井、弱电井、管道井、风道、电梯井集中设臵，因此更加增强了管线预埋的施工难度，结果通常是在强电井、弱电井集中部分的管线布臵密集、交叉严重，有时管线将整个楼板布满甚至出现三层以上交差，并且户内存在强、弱电插座间距过小、插座和散热器位臵重合等问题。不仅不符合规范要求，更严重的是严重影响了后道工序的施工、影响了结构了强度。另外，管线成品保护难度大，在后面的工序施工时会将管线交叉部位压坏，管线变形严重，导致穿线时线管不通。

在水电施工图纸尤其是电气图纸的设计中，通常是穿线导管、开关插座、照明灯具、弱电末端、散热器等的位臵在图纸上是不明确定位的，只是示意了线路的连接走向，但是在施工的过程中，必须严格按照规范要求施工，比如：开关距门边150mm—200mm，强、弱电插座间距300mm以上，插座和散热器间距200mm以上，和侧墙间距200mm以上，感烟探头和灯具距离200mm以上，穿线导管预埋尽量走直线并不得出现三层以上交叉，成排线管间距25mm以上等等。CAD平面制图技术作为现代办公软件的一部分，简单易学，通常每个人都可以很好的掌握并熟练的应用，因此利用CAD技术解决预埋管线多而复杂的问题是个很好的办法。

在每层楼板施工前，利用CAD制图将各个专业的图纸画在同一个图纸上，每个专业的图纸分为不同的图层，并且所有前端（配电箱、弱电箱）、末端（开关、插座、灯具、弱电插座、煤气探测器、紧急报警按钮、窗磁门磁、可视对讲分机、感烟探测器、消防广播、手动报警按钮、控制模块）利用标注定位，各个专业的标注也分为不同的图层，所有图层分为不同的颜色。所有专业的图纸画完以后，打开所有的图层，就可以明显的看出线管交叉位臵，末端间距、重合情况，然后根据规范要求和结构布臵，重新调整末端位臵，确实无法调整的可以及时和设计院联系。另外根据结构布臵和管线情况可以适当调整管线走向，不但可以解决管线交叉，还可以在不影响功能的前提下改变管线走向，尽量缩短管线长度，有效节约成本。在所有位臵调整完毕后，标注所有末端的标高，方便施工，方便检查。这样画图工作就结束了。

画图的目的就是要指导施工，因此，就要所有的人都看得懂。然而现在是将每个专业的图纸放到了同一张图上，必然的结果是图非常乱，施工的人无法理清头绪。在打印出图的时候就要分图层打印，因为设臵了图层，所以每个专业可以单独打印。打印最好用A3的图纸，不但可以看的清楚，而且便于携带。在施工的过程中可以放弃设计院的图纸，严格按照修改后的小图施工。在施工的过程中发现不合理的地方及时沟通，重新调整局部布局。CAD技术在水电预留预埋中应用的过程就是一个合并分析——分解控制的过程。

CAD技术在水电预留预埋中应用取得的效果：

1、保证了强、弱电插座的间距；

2、保证了感烟探头和照明灯具的间距；

3、解决了插座和散热器的位臵冲突的问题；

4、解决了管线三层交叉问题；

5、明确的标明了所有隐蔽内容的具体位臵，方便了后续的施工；

6、避免了漏埋、错埋现象；

7、合理的布臵了管线，保证了结构的施工，有效的节约了成本；

8、优化了楼板预埋布臵，提升了企业形象。

第四篇：输油管线泄漏监测技术在胜利油田油气管道输送中应用

输油管线泄漏监测技术在胜利油田油气管道输送中应用

发布时间：2005.11.07 阅览次数：1657 作者：曹志阳 单位：

摘要：文章对国内外输油管道泄漏检测方法进行了分析，对油田输油管道防盗监测的方法进行了探讨。针对油田输油管道防盗监测问题，指出了油田输油管道防盗监测系统的关键技术是管道泄漏检测报警及泄漏点的精确定位，并介绍了胜利油田输油管道泄漏监测系统的应用情况。

主题词：输油 管道 泄漏 监测 防盗

泄漏是输油管道运行的主要故障。特别是近年来，输油管道被打孔盗油以及腐蚀穿孔造成泄漏事故屡有发生，严重干扰了正常生产，造成巨大的经济损失，仅胜利油田每年经济损失就高达上千万元。因此，输油管道泄漏监测系统的研究与应用成为油田亟待解决的问题。先进的管道泄漏自动监测技术，可以及时发现泄漏，迅速采取措施，从而大大减少盗油案件发生，减少漏油损失，具有明显的经济效益和社会效益。国内外输油管道泄漏监测技术的现状

输油管道泄漏自动监测技术在国外得到了广泛的应用，美国等发达国家立法要求管道必须采取有效的泄漏监测系统。

输油管道检漏方法主要有三类：生物方法、硬件方法和软件方法。

1.1 生物方法

这是一种传统的泄漏检测方法，主要是用人或经过训练的动物（狗）沿管线行走查看管道附件的异常情况、闻管道中释放出的气味、听声音等，这种方法直接准确，但实时性差，耗费大量的人力。

.2 硬件方法

主要有直观检测器、声学检测器、气体检测器、压力检测器等，直观检测器是利用温度传感器测定泄漏处的温度变化，如用沿管道铺设的多传感器电缆。声学检测器是当泄漏发生时流体流出管道会发出声音，声波按照管道内流体的物理性质决定的速度传播，声音检测器检测出这种波而发现泄漏。如美国休斯顿声学系统公司（ASI）根据此原理研制的声学检漏系统（wavealert），由多组传感器、译码器、无线发射器等组成，天线伸出地面和控制中心联系，这种方法受检测范围的限制必须沿管道安装很多声音传感器。气体检测器则需使用便携式气体采样器沿管道行走，对泄漏的气体进行检测。

1.3 软件方法

它采用由SCADA系统提供的流量、压力、温度等数据，通过流量或压力变化、质量或体积平衡、动力模型和压力点分析软件的方法检测泄漏。国外公司非常重视输油管道的安全运行，管道泄漏监测技术比较成熟，并得到了广泛的应用。壳牌公司经过长期的研究开发生产出了一种商标名称为ATMOS Pine的新型管道泄漏检测系统，ATMOS

Pine是基于统计分析原理而设计出来的，利用优化序列分析法（序列概率比试验法）测定管道进出口流量和压力总体行为变化以检测泄漏，同时兼有先进的图形识别功能。该系统能够检测出1.6kg/s的泄漏而不发生误报警。

目前国内油田长距离输油管道大都没有安装泄漏自动检测系统，主要靠人工沿管线巡视，管线运行数据靠人工读取，这种情况对管道的安全运行十分不利。我国长距离输油管道泄漏监测技术的研究从九十年代开始已有相关报道，但只是近两年才真正取得突破，在生产中发挥作用。清华大学自动化系、天津大学精密仪器学院、北京大学、石油大学等都在这一方面做过研究。如：中洛线（中原—洛阳）濮阳首站到滑县段安装了天津大学研制的管道运行状态及泄漏监测系统（压力波法），东北管道局1993年应用清华大学研制的检漏系统（以负压波法为主，结合压力梯度法）进行了现场试验。管道泄漏监测技术的研究

通过对国内外各种管道泄漏检测技术的分析对比，结合油田输油管道防盗监测的特殊要求，胜利油田油气集输公司等单位组织开展了广泛深入的调查研究。

防盗监测系统的技术关键解决两方面的问题：一是管道泄漏检测的报警，二是泄漏点的精确定位。针对这两项关键技术胜利油田采用的技术思路是：以压力波（负压波）检测法为主，和流量检测法相结合。2.1 系统硬件构成

① 计算机系统:在管道的上下游两端各安装了一套工业控制计算机,用于数据采集及软件处理。

② 一次仪表: 压力变送器 温度变送器 流量传感器

③ 数据传输系统:两套扩频微波设备，用于实时数据传输。

2.2 检漏方法

2.2.1负压波法

当长输管道发生泄漏时，泄漏处由于管道内外的压差，使泄漏处的压力突降，泄漏处周围的液体由于压差的存在向泄漏处补充，在管道内产生负压波动，这样过程从泄漏点向上、下游传播，并以指数律衰减，逐渐归于平静，这种压降波动和正常压力波动大不一样，具有几乎垂直的前缘。管道两端的压力传感器接收管道的瞬变压力信息，而判断泄漏的发生，通过测量泄漏时产生的瞬时压力波到达上游、下游两端的时间差和管道内的压力波的传播速度计算出泄漏点的位置。为了克服噪声干扰，可采用小波变换或相关分析、基于随机变量之间差异程度的kullback信息测度检测等方法对压力信号进行处理。前苏联从20世纪70年代开始研究和使用自动检漏技术，负压波检漏系统的普及，使输油管线泄漏事故减少88%。负压波的传播规律跟管道内的声音、水击波相同，其速度取决于管壁的弹性和液体的压缩性。国内曾经实测过大庆原油管道在平均油温44℃、密度845kg/m3时的水击波传播速度为1029m/s。对于一般原油钢质管道，负压波的速度约为1000～1200m/s，频率范围0.2～20kHz。负压波法对于突发性泄漏比较敏感，能够在3min内检测到，适合于监视犯罪分子在管道上打孔盗油，但是对于缓慢增大的腐蚀渗漏不敏感。

负压波法具有较快的响应速度和较高的定位精度。其定位公式为

上下游分别设置压力测点p1、p2，当管线在X处发生泄漏时，泄漏产生 的负压波即以一定的速度α向两边传播，在t和t+τ0时刻被传感器p1、p2检测到，对压力信号进行相关处理，式中α为波速，L为p1、p2之间的距离

未发生泄漏时，相关系数Φ（τ）维持在某一值附近；当泄漏发生时，Φ（τ）将发生变化，而且当τ＝τ0时，Φ（τ）将达到最大值。

理论上：

解出定位公式如下：

式中：X 泄漏点距首端测压点的距离 m

L 管道全长m

a 压力波在管道介质中的传播速度 m/s

上、下游压力传感器接收压力波的时间差 s

由以上公式可知要实现准确的定位，必须精确的计算压力波在管道介质中的传播速度a和上、下游压力传感器接收压力波的时间差。

① 压力波在管道介质中传播速度的确定

压力波在管道内传播的速度决定于液体的弹性、液体的密度和管材的弹性：

式中 α——管内压力波的传播速度，m/s；

K——液体的体积弹性系数，Pa；

ρ——液体的密度，kg/m ；

E——管材的弹性，Pa；

D——管道的直径，m；

e——管壁厚度，m；

C ——与管道约束条件有关的修正系数；

式中弹性系数K和密度ρ随原油的温度变化而变化，因此，必须考虑温度对负压波波速的影响，对负压波波速进行温度修正。在理论计算的基础上，结合现场反复试验，可以比较准确的确定负压波的波速。

② 压力波时间差 的确定

要确定压力波时间差，必须捕捉到两端压力波下降的拐点，采用有效的信号处理方法是必须的，如：Kullback信息测度法、相关分析法和小波变换法。

③ 模式识别技术的应用

正常的泵、阀、倒罐作业等各种操作也会产生负压波。为了排除这些负压波干扰，在系统中采用了先进的模式识别技术，依据泄漏波与生产作业产生的负压波波形等特征的差别,经过现场反复模拟试验，提高了系统报警准确率,减少了系统误报警。

2.2.2流量检测

管道在正常运行状态下，管道输入和输出流量应该相等，泄漏发生时必然产生流量差，上游泵站的流量增大，下游泵站的流量减少。但是由于管道本身的弹性及流体性质变化等多种因素影响，首末两端的流量变化有一个过渡过程，所以，这种方法精度不高，也不能确定泄漏点的位置。德国的阿尔卑斯管道公司（TAL）原油管道上安装使用了该系统，将超声波流量计，夹合在管道外进行测量，然后根据管道温度、压力变化，计算出管道内总量，一旦出现不平衡，就说明出现泄漏。日本在《石油管道事业法》中也规定使用这种检漏系统，并且规定在30s中检测到泄漏量在80L以上时报警。流量差法不够灵敏，但是可靠性较高，它跟压力波结合使用，可以大大减少误报警。应用效果与推广情况

经过胜利油田组织的专家验收和现场试验，系统达到的主要技术指标：

①最小泄漏量监测灵敏度：单位时间总输量的0.7％；

②报警点定位误差：≦被测管长的2％；

③报警反应时间：≦200秒。

胜利油田输油管道泄漏监测报警系统整体水平在国内居于领先地位，应用效果和推广规模都是较好的，目前胜利油田油气集输公司输油管道上已经推广应用检漏系统，取得了明显的效益，多次抓获盗油破坏分子，有力地打击了盗油犯罪，为油田每年减少经济损失1000多万元，为管道的安全运行提供了保证。

４结论

4.1 采用负压波与流量相结合的方法监测输油管道的泄漏是有效的、可靠的；

4.2 依靠油田局域网进行实时数据传输能够提高泄漏监测系统的反应速度，能够实现全自动的泄漏监测报警与定位；

4.3

在油田输油管道安装管道泄漏监测系统能够确保管道安全运行,明显减少管道盗油事故的发生,具有明显的社会效益和经济效益。

参考文献

1、《管线状态监测与泄漏诊断》 化工自动化与仪表 王桂增等

2、《原油管道泄漏检测与定位》 仪器仪表学报 靳世久等

3、Designing a cost-effective and reliable pipeline

leak-detection system Dr JunZhang Pipes & Pipelines

International January-February 1997

4、W Al-Rafai and R J Barnes Underlying the performance

of real-time software-based pipeline leak-detection

修大队（一队）

systems Pipes & Pipelines International Nov-Dec.1999

作者单位：胜利油田海洋石油开发公司

地址：山东省东营市河口区胜利油田海洋石油开发公司维254273

Email：czybh@sina.com

第五篇：管道防腐技术在油气储运中的全程控制与应用分析

管道防腐技术在油气储运中的全程控制与应用分析

[摘要]油气运输主要依靠管道运输系统，影响管道运输安全的主要因素是管道腐蚀，其中防腐层失效、油气成分、温度等都与管道腐蚀相关，因此需要采取科学的防腐技术，确保管道系?y的安全性。本文对管道腐蚀问题进行了简单分析，然后对防腐工程的质量控制、防腐技术在油气储运中的应用进行了论述，希望能引起相关人士的关注。

[关键词]管道防腐技术；油气储运；全程控制；应用分析

中图分类号：TE988.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）17-0051-01

导言

随着我国经济的不断发展，各行业对能源的需求将不断增加。油气能源分布和需求区域存在很大不平衡性，这就需要建设更加完善的油气储运系统，确保油气运输的安全性和畅通性。管道运输是油气运输的主要形式，而腐蚀是影响管道安全的主要问题，要解决该问题，需要对管道周边环境进行认真勘测，编制合理的施工工艺，严格控制工程质量，确保防腐工程的有效性，保障油气能源的安全运输。

油气储运中管道问题现状分析

目前储运输送管道主要的问题包括设备本身的问题和外部环境的问题，有关部门要对两方面进行全方位的研究和整改。

2.1 内部问题

在储运过程中，最直接的使用媒介就是基础管道，其产生锈蚀的基本原因就在于管道表面原有的防腐蚀涂层失效，没有继续产生基本的保护作用。因为管道使用一段时间后，由于各种因素影响了管道原有的性能，基本的防腐涂层和实体管道产生了分离，涂层没有从根本上保证管道免受空气、水等基本物质的侵蚀，形成管道腐蚀的情况。另外，还有基本油气的问题。我国储运过程中的油气不尽相同，由于不同油气的基本组成不同，导致其基本的性质有所差异，对管道产生的侵蚀作用也具有不可控性。在实际运输过程中，大气中的二氧化碳经过化学反应会生成具有一定酸性的物质。不仅助推了管道的侵蚀，还由于碳酸的电化学特质，形成的离子会对基本的金属物质产生不同程度的破坏，造成管道内壁的锈蚀。除了二氧化碳以外的很多气体还有不同程度的化学分解和合成，这就造成了油气对储运管道的必然侵蚀，如果没有有效可行的办法，腐蚀的程度只会越来越恶化。

2.2 外部问题

随着我国油气输送行业的壮大，输送管道的铺设面积也越来越大，并且周边的基础设施和环境具有一定的地域差异，对管道也会产生不同程度的影响。另外，油气储运工程是一项十分繁杂综合的项目，对于工程质量的监督力度如果没有严格提升的话，中间可能出现的问题会更多。整体工程施工前，是否对实际的管道铺设地质进行排查，是否对整体施工设计进行监管，是否对基本的施工材料进行验收，这些问题都亟待解决。在施工过程中，各要素的监管疏松也不利于储运管道的维护和管理。此外，油气的储运设备深埋在底下的部分会受到土壤的侵蚀，土壤中的基本微生物以及水分也会对管道造成一定的影响；而曝露在外面的部分会受到基本温度的影响。无论是内部还是外部的影响，都会对储运管道造成腐蚀，因此需要给予必要的重视。

强化油气储运中管道防腐技术的策略

关于油气运输管道腐蚀防控技术的强化工作中，应该提高相关部门负责人或管理人员对油气运输管道腐蚀情况的认知，增强油气运输管道防腐工作的重视程度，从而制定相关的策略与方法，降低油气储运管道腐蚀问题对油气运输业带来的损害。

3.1 从材料的源头，对油气运输管道的质量进行有效的控制

油气运输管道的质量不仅关系到整个油气运输事业的发展，也关系到广大人民群众的实际生活。因此，在油气运输管道工程项目正式开工以前，要本着严格认真的态度，对到厂的全部材料，尤其是防腐材料的质量确认工作，要确保防腐材料能够达到工程项目设计当中的标准水平，没有达到要求的材料则给予返厂处理，面对激烈的市场竞争以及油气储运管道腐蚀对管道运输事业产生的影响，务必要确保防腐材料的质量达标，为今后的施工打好基础。此外，在实际的施工过程中，要勤于检查，加强管道工程施工的监管力度。在安装与施工的过程中，必须要按照油气输送管道的工序流程来进行，以免对管道内壁或者外壁造成损伤。为了确保油气运输管道防腐层的质量与完整度，可以对检查中存在的漏洞以及安全隐患进行准确的标记，最后将这些隐患与漏洞进行整理，并将其报予上级有关部门，请求上级部门派遣相关技术人员尽快对安全隐患进行排除，对于存在腐化漏洞的位置要尽快展开抢修，以免造成油气资源的浪费。对于油气运输管道补口处的防腐层处理，可以使用剥离测验法对其进行检查，确保油气输送管道的整体在基础组合焊接前能够始终保持完整与安全。在对防腐层存在问题的部分进行修补时，要使用细致化的操作工艺，在修补施工完成后，要对修补结果进行验收，并检查周围是否还存在其他的问题，以便一次性处理完毕。此外，要特别注意油气运输管道工程项目施工结束后的回填工作，管道回填工作是最容易导致管道防腐层发生脱落的环节，如果在回填的过程中，施工人员未按照相关工作流程进行回填，极有可能导致管道防腐涂层破损，使油气运输管道失去防腐涂层的保护而出现损坏。为了有效的做好管道回填工作，避免此类事件的发生，在回填以前，应该对现场的环境进行适当的整修，确保坑道的平整。然后，将管道铺放的步骤进行分解，并加强对各个步骤的监督与管理，从而确保管道铺放的全部过程在监督和管理下完成，使管道回填的质量得到了有效的保障。

3.2 强化油气储运管道整体涂层防腐技术

随着科技不断发展，许多传统工艺为了适应科技时代的需求进行了技术革命，油气运输管道的防腐技术作为保证油气运输管道正常运行的关键性技术，在现代科技的推动下，逐渐走上了技术强化与更新的道路。以我国目前科技水平来看，熔接环氧技术与聚乙烯防腐技术是应用较广的两大现代化防腐技术。例如：西气东输工程，便是使用了聚乙烯防腐技术对管道进行了相应的防腐处理，并在实际的使用过程中，取得了较为理想的效果。除此之外，化学涂层技术在现阶段虽然没有成为管道防腐涂层技术的主流，但随着时代发展，也逐渐步入了更多人的视野。通过对化学中电化学腐蚀原理的运用，通过牺牲电极中的阳极来保证阴极的金属管道不受腐蚀。

结语

随着我国经济的不断发展，各行业对能源的需求将不断增加。油气能源分布和需求区域存在很大不平衡性，这就需要建设更加完善的油气储运系统，确保油气运输的安全性和畅通性。管道运输是油气运输的主要形式，而腐蚀是影响管道安全的主要问题，要解决该问题，需要对管道周边环境进行认真勘测，编制合理的施工工艺，严格控制工程质量，确保防腐工程的有效性，保障油气能源的安全运输。

参考文献

[1] 王琴，李爽，位陈冬，李志平.油气运输管道中腐蚀问题及防护措施分析[J].中国石油和化工标准与质量，2016，36（13）：92-93.[2] 高娟.油气储运管道防腐技术现状与研究进展探讨[J].石油和化工设备，2016，19（03）：58-60.[3] 李青.油气储运中的管道防腐问题探讨[J].石化技术，2015，22（02）：5.[4] 周良栋，孙建波.油气储运中的管道防腐问题分析[J].中国石油和化工标准与质量，2013，33（16）：110.