俄罗斯PetroLight公司研发专用于天然气管道的泄漏监控系统

2016-09-12

管道行业观察 2016年9期

2010年，俄罗斯PetroLight公司与Transneft合作了创立OMEGA公司，并通过该公司为5500多公里的管道配备了光纤泄漏检测与活动控制系统（Leak Detection and Activity Control System，简称 OMEGA LDACS）。2015年，PetroLight公司启动了OptoMonitoring项目，旨在生产一种专用于天然气管道的监控系统（OptoMonitoring SMEO）。SMEO最多可以同时使用三种测量技术：分布式声传感 ( DAS )、分布式温度传感 ( DTS ) 和分布式应变传感(DSS)。

SMEO组件由逻辑模块(LM)、光纤电缆(FOC)、计算服务器(CS)和自动化操作员工作站(AOW)组成。LM通过FOC发送激光脉冲，FOC沿线的温度、振动或应变信息会返回到LM中进行解释。此外，解释后的信号会发送到CS中进行处理。处理后的信号会发送到AOW，而操作人员将根据检测到的事件的性质做出决定。

图5 光纤甲烷传感器（左）和特种光纤结构示意图（右）

SMEO可选择部署光纤甲烷报警器（FOMA），如图5（左）所示。该报警器可在特别关注的位置检查实时甲烷浓度，例如管道过渡区和管道通过区以及与铁路、公路和水下通道相交汇的区域。一个SMEOLM能够承载200多个FOMA，这些FOMA具有极高的灵敏度，可以监控甲烷的实时浓度，并在浓度达到危险水平之前提醒设施操作人员。

SMEO采用由光纤、惰性气体、钢模块、铝壳、钢铠以及聚合物涂覆层组成的特种光纤电缆（FOC），如图5（右）。其中，光纤是传输光的部件，外径最小可达5至10微米，周围由二氧化硅包层裹覆，折射率略低于纤芯，旨在将光信号约束在纤芯内。光纤四周充满惰性气体，旨在防止光纤接触氢气，进而避免可能由此导致的光纤暗化。钢、铝和钢铠层则可为FOC提供防护、鲁棒性和刚性。最后，添加涂覆层是为了防止钢氧化。根据SMEO的特定项目或应用，涂覆层的材质可以是丙烯酸酯，某些情况下还可以是聚酰亚胺，而对于某些特殊应用（例如恶劣环境、高温），则需采用其他材料（例如碳、铝、金等）制作涂覆层。特种光纤电缆提高了光纤的架设成本和施工难度，相比对现有光纤预警系统升级，更适用于新建管道和中短长度天然气管道。

SMEO的LM可控制50公里长的电缆，DTS可在其中5米长的电缆传感区域上执行1°C的温度变化自动检测。具体系统性能参数如表1所示。