應用背景
油氣管道儲運的介質是原油、輕油、液化氣等易燃、易爆、易揮發(fā)和易于靜電聚集的流體，有時還含有毒性物質。隨著管線的增多，管齡的增長，管道腐蝕、自然災害和人為損壞等因素使得管道安全問題變得日益嚴重。長輸管道一旦沿途發(fā)生事故，不僅給管道系統(tǒng)本身造成破壞，而且管道泄漏會造成巨大的經(jīng)濟損失、環(huán)境污染和引發(fā)次生災害，特別在人口稠密地區(qū)，此類事故往往會造成嚴重傷亡及重大經(jīng)濟損失，帶來惡劣的社會影響。
管道搶修施工
管道在工作運行中持續(xù)面臨著各種危害，地層移動、地質災害、沖刷與侵蝕、結構變形以及第三方的侵入破壞。隨著時間的推移，每一種未知的侵害都可能造成管道損傷；即使在最佳狀態(tài)下監(jiān)測并定位出危害的早期征兆卻并不容易，在惡劣的環(huán)境中更難以實現(xiàn)。
技術原理
在光纖上大量刻寫反射率低于0.1%的光纖布拉格光柵傳感器，融合光電信號處理及解調技術，通過對波長變化量的解調分析獲取到相應的應力與溫度值，能夠檢測并精準定位到危害的早期跡象并進行預警，降低因延誤造成的后果，能夠避免其升級為重大危害。
光纖應力傳感，是基于光纖本質安全、部署簡便、全天候覆蓋的優(yōu)勢，高精度、連續(xù)性、長距離和高成本效益的效益特性，光纖信息容量大、實時多參量、可分布式感知溫度、應力/應變、變形、振動等信息，是傳感技術發(fā)展史上的重大突破。
解決方案
光纖傳感技術是一種以光為載體、光纖為傳輸介質和傳感器的新型感測技術。將光纖植入工程結構內部，猶如植入“感知神經(jīng)”，可以無源、長距離、長壽命（30年）感知被測對象的內部信息，廣泛應用于工程健康監(jiān)測。
在敷設管道上安裝光纖應變傳感器能夠監(jiān)測并預警管道樞軸或屈曲的發(fā)展變化，同時以米級的定位精度通知閥室的管理人員。為了第一時間檢測出微小的泄漏，最大限度降低對環(huán)境的破壞，根據(jù)管道傳輸物質的不同液體，溫度感測光纜對應敷設在管道的不同位置，通過監(jiān)測周圍土壤溫度的異常，來判斷管道是否發(fā)生泄漏，不管是泄漏引起的還是外界環(huán)境變化造成的都能即時發(fā)現(xiàn)。
分布式振動監(jiān)測：光在光纜傳輸時，產(chǎn)生瑞利散射光。外界振動導致纖芯形變，影響長度和折射率，進而改變散射光相位。這些攜帶振動信息的信號光經(jīng)系統(tǒng)處理，轉換為光強變化，再經(jīng)光電轉換和信號處理，由計算機分析，確定振動地點。
分布式聲波監(jiān)測（DAS）：最前沿的光纖聲場還原技術，實時采集聲波振動的頻率、相位和振幅。相比Φ-OTDR，DAS靈敏度更高，能獲取外界聲場的完整信息。該系統(tǒng)易布設、性價比高、測量范圍廣，廣泛應用于安全防護、土木工程、油氣開采、海洋開發(fā)等領域。
系統(tǒng)使用之后能夠準確地及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場有沒有第三方的施工信息，那么就可以在原有基礎上提前預警，提前發(fā)現(xiàn)提前趕赴現(xiàn)場處置，整套系統(tǒng)應用過程中，根據(jù)系統(tǒng)與我們現(xiàn)有資源的融合程度，實時的進行巡線人員的再配置，通過這種方式有效的降低了整個的運維成本。
因此，不論監(jiān)測管道面臨的低質災害，沖刷與侵蝕或第三方侵入破壞，來自微特的超弱光纖光柵管道完整性監(jiān)測系統(tǒng)都是您的最佳選擇。
方案優(yōu)勢
傳統(tǒng)的管道泄漏監(jiān)測方法，只能在油氣管道泄漏發(fā)生后盡可能地減少泄漏造成的損失，不能預防管道的人為破壞。分布式光纖傳感器利用沿管線鋪設的光纖作為傳感元件，傳感光纖上的任一點都具有傳感能力，利用分布式光纖傳感器獲取管道沿途的振動信號，通過對檢測信號的特征提取和識別，可有效地判斷出管道沿線是否發(fā)生威脅到管道安全的異常事件，隨后一旦系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)管道沿線發(fā)生異常事件，便發(fā)出警報同時對事發(fā)點進行定位，且光纖免維護，能夠滿足對數(shù)十公里管道全線破壞行為的預警、定位。
與傳統(tǒng)的石油管道在線監(jiān)測手段相比，光纖分布式傳感技術在監(jiān)測石油管道方面具有以下顯著特點和優(yōu)勢：
1.?高精度與實時性
光纖分布式傳感技術能夠實現(xiàn)對管道溫度、振動、應變等多參數(shù)的實時監(jiān)測，精度高且響應速度快，能夠及時發(fā)現(xiàn)管道異常。
2.?長距離與廣覆蓋
傳統(tǒng)監(jiān)測手段通常受限于監(jiān)測范圍和布點密度，而光纖分布式傳感技術可以覆蓋數(shù)十公里的管道，實現(xiàn)無縫、連續(xù)的監(jiān)測。
3.?抗干擾能力強
光纖傳感技術不受電磁干擾影響，適用于復雜的工業(yè)環(huán)境，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可靠性。
4.?早期預警與快速定位
分布式光纖系統(tǒng)能夠在管道泄漏、地質災害或人為破壞的早期階段檢測到異常，并通過光時域反射技術快速定位問題位置，為應急處理爭取時間?。
5.?多參數(shù)綜合監(jiān)測
光纖分布式傳感技術可以同時監(jiān)測管道的溫度、振動、應變等多種參數(shù)，全面反映管道的工作狀態(tài)和潛在風險。
6.?智能化與遠程管理
光纖傳感系統(tǒng)支持與計算機和云平臺連接，實現(xiàn)智能化的遠程監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，提高管理效率。
7.?環(huán)保與低功耗
8.光纖傳感技術無需復雜的布線和大量電力支持，具有低功耗、無輻射的特點，符合綠色環(huán)保理念。
9.?延長管道壽命
通過持續(xù)監(jiān)測和預測性維護，光纖傳感技術能夠幫助運營商及時發(fā)現(xiàn)并修復管道問題，顯著延長管道使用壽命。
綜上所述，光纖分布式傳感技術在石油管道監(jiān)測中具有高精度、長距離、抗干擾、多參數(shù)、智能化等多重優(yōu)勢，為管道安全運行提供了全面保障。
2023年3月28日，“超弱光柵 超強感知”技術發(fā)布會暨三峽大學-微特光纖智能傳感實驗室揭牌儀式在微特隆重舉行。宜昌市科技局副局長謝超、三峽大學黨委常委副校長李東升，微特董事長聶道靜、總經(jīng)理高鈺敏出席會議。會議由三峽大學科技發(fā)展研究院院長淡云志主持。
石油管線在線監(jiān)測系統(tǒng)適用于石油管線以及其它類似場景的在線監(jiān)測。
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