探究计算机控制技术在油气管道运输中的应用

2021-06-29贾明王东华吴艳绸朱兰霞

粘接 2021年5期

贾明王东华吴艳绸朱兰霞

摘要：使用管道对油气进行运输，具有诸多优势，能够提高运输安全性、降低成本、增加输送量等，所以我国使用油气管道运输非常普遍。但是在油气管道在运输过程中还是会发生各种故障问题，比如管道腐蚀、破裂等，为了降低这些故障的发生概率，文章将计算机控制技术应用其中。计算机控制技术在工业中具有重要作用，其灵活性较强，能够实现有效控制。所以文章分析了三种计算机控制系统在油气管道运输中的应用。通过计算机控制技术的应用，油气管道运输具有更好的焊接效果，腐蚀检测变得更加精确、高效，运输过程变得更加顺畅、稳定。

关键词：计算机控制技术;油气;管道运输;应用

中图分类号：TE832 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2021）05-0115-04

Explore the Application of Computer Control Technology in Oil and Gas Pipeline Transportation

Jia Ming， Wang Donghua， Wu Yanchou， Zhu Lanxia

（Shaanxi Modern Permanent Safety Technology Co.，Ltd.， Xi an 710000，China）

Abstract：The use of pipelines to transport oil and gas has many advantages， which can improve transportation safety， reduce costs， and increase transportation volume. Therefore， the use of oil and gas pipelines in my country is very common. However， various failures still occur during the transportation of oil and gas pipelines， such as pipeline corrosion and rupture. In order to reduce the probability of these failures， the paper applies computer control technology to it. Computer control technology plays an important role in industry. It has strong flexibility and can realize effective control. So the paper analyzes the application of three computer control systems in oil and gas pipeline transportation. Through the application of computer control technology， oil and gas pipeline transportation has better welding effect， corrosion detection becomes more accurate and efficient， and the transportation process becomes smoother and more sTab.

Key words：computer control technology; oil and gas; pipeline transportation; application

石油和天然气对国家的经济建设有重要作用，由于我國地理位置原因，造成油气分布不均匀，所以在使用过程中必然需要对其进行运输[1]。然而油气具有易燃易爆特征，增加了运输的难度[2]。为了在一定程度降低运输的危险性，选择管道运输更为合适，然而在管道运输中也会存在各种问题[3-4]。计算机控制技术的应用，能够对油气管道运输中可能存在问题进行控制，从而降低运输故障的发生概率。

1 计算机控制技术的简介

1.1 计算机控制技术的发展

1946年世界上第一台计算机于美国研发成功，随着人类对计算机的重视程度越来越高，我国在1959年研发出了第一台国产计算机，并将其应用到实际的生产生活中[5]。虽然我国对计算机的研发相对国外较晚，但是随着我国科研人员的不断努力，已经在计算机上大有成就。计算机诞生之后，人类对其进行不断扩展和深入研究，在20世纪50年代中期计算机控制技术产生，该技术主要应用于工业生产中，并且随着计算机控制技术的使用，给工业生产带来了巨大效益[6]。此时还处于计算机控制技术的初始阶段，经过十年左右的发展之后，计算机控制技术主要应用到了化工业上。随着计算机控制技术的深入发展和研究，计算机控制技术越来越成熟，人类也更加意识到其重要性，然后将其进行广泛推广，此时已经有了微型计算机，该计算机具有体积较小、运行速度快、性价比高等优势，所以能够在更多的行业中进行使用。如今，计算机控制技术还处于不断发展时期，该技术经过不断的改进和优化，变得更加完善。已经发展了很多功能强大的计算机控制系统，比如基于PLC的计算机控制系统、基于数字调节器的计算机控制系统等[7]。虽然计算机控制系统功能和稳定性变得越来越好，但是该技术并不会止于眼前，还会继续向前发展，使其变得更加成熟，能够在各行各业中发挥不可替代的作用，比如能够在油气输送管道中发挥重要作用。

1.2 计算机控制技术的优势

计算机控制技术主要包含两个部分，分别为监控系统和过程对象，组成部分看似比较少，但是该技术的有效整合和运用，能够使其具有不同的使用效果，所以能够在不同领域中中满足不同的控制需求。计算机控制技术的功能强大，与常规的调节控制系统相比，其主要优势表现如下：

（1）靈活性较强。在计算机控制系统中，往往会存在不同的控制的技术，通过对这些技术的灵活运用，能够保障控制目标的实现，另外，如果在控制过程中需要对其进行调整，可以对软件编程进行灵活性的修改，还能够对系统软件进行灵活性的修改，使其适合于复杂的生产需求环境。

（2）控制精度高。在计算机中拥有强大的数值运算功能，所以当常规调节器无法完成的工作，计算机控制技术能够以非常高的准确性完成，另外，很多调节器还会受到元件老化等因素的影响，而造成精度降低，但是计算机控制技术在很多情况下不会受到热噪声和元件老化等问题的影响，所以其具备很高的控制精度。

（3）可以完成分时控制的目的。因为计算机控制技术有很好的存储能力和判断能力，能够对外界环境变化进行判断和分析，所以当环境发生变化时，计算机控制技术都能够得到最优的调整和控制决策，通过计算机控制技术的不断分析，还能够掌握控制的规律，使得控制能够实现分时控制目的。

1.3 计算机控制系统的工作原理

计算机控制技术通过计算机控制系统进行体现，在计算机控制系统中存在不同的计算机控制技术，正是由于这些技术的综合使用，使得计算机控制系统能够发挥更大的作用。并且文章对计算机控制技术在油气管道运输中进行使用，一般情况下，也是通过使用计算机控制系统在油气管道运输中发挥作用。所以在研究计算机控制系统的应用之前，需要了解其工作原理。

计算机控制系统不仅需要具备硬件和软件，而且其中还需要有专门的数字转换设备。计算机控制系统主要应用于各个行业中实现实时控制目标，所以需要其具备非常强大的可靠性，能够及时完成控制作用，能够最大化的实现计算机控制技术的作用。该系统的工作原理可以概括为3个过程，分别如下所示：

（1）实时数据采集。计算机控制系统首先需要将要控制目标相关的信息数据进行收集，然后将收集到的和检测到的结果传送到计算机中，当生产需求或者外部环境发生变化之后，从而有利于实现实时控制的作用。

（2）实时决策。数据收集完成之后，需要对其进行分析，按照计算机控制规律，对控制过程进行决策。该环节的作用在于通过对数据进行分析，得到实时控制结果。

（3）实时控制。通过上述得到的实时决策，然后及时根据决策作出控制，通过控制信号采取相应的操作，从而使得控制任务能够顺利完成。

计算机控制系统在工作过程中，会将上述3个步骤进行重复，从而按照相关指标对工作进行控制，系统在工作过程中，能够及时发现问题，并对其进行处理。计算机控制系统属于一个统称，其中存在不同形式的控制系统，以直接数字控制系统为例，其结构图如图1所示，系统首先通过模拟量的形式将数据信息传输到微机中，微机会对数据进行处理分析，然后经过决策作用到输出通道，然后按照相关要求进行执行，在使用过程中会有相关的检测，会将部分检测结果反馈到微机中，即实现了控制作用[8]。

2 油气管道运输的介绍

通过上述分析可知计算机控制技术具有强大的功能，通过将不同计算机控制技术进行组合，使用计算机控制系统实现计算机控制技术的作用，能够在化工、工业生产等中具有重要意义。油气管道运输对我国的生产和生活有直接影响。如果将计算机控制技术应用到油气管道运输中，将有利于提高油气管道运输的效率和质量。

油气属于易爆易燃物质，所以在运输过程中使用管道相比于公路和水路等方式更加安全，因为管道属于一种密闭性将强的设施，所以能够很大程度上降低事故的发生频率，对相关工作人员的生命安全也有一定的保证，而公路、水路这种运输发生容易出现各种交通事故，造成的经济损失和人员伤亡情况将会更加严重，所以使用管道进行运输安全性大有提高。另外，使用管道对油气进行运输还有以下2点优势：

（1）节能、成本低。对管道的建设进行了解之后，发现其建造成本比水路或者公路便宜更多，在投资方面耗资更小，另外，使用管道对油气进行运输可以充分对自然资源进行利用，从而可以降低管道建设成本，并且在建造过程中所需要的能耗较少，所以具有节能环保、成本低的优势。

（2）管道建设用地少且输送量大。由于油气管道建造于地下，管道的占地面积较小，而且管道运输的运量比其他方式大，并且运输比较方便。另外，将管道设置于地下，受到外界自然环境因素的影响就会比较小，能够在一定程度上降低事故发生，尤其是恶劣天气情况下，管道运输处于地下，不会像水路或者公路运输会受到非常大的影响，此时油气管道运输任然能够保持运输工作状态。

油气管道运输方式的优势非常多，所以我国存在很多的地下管道用于油气输送，著名的工程就是“西气东输”，其中就是使用管道进行运输。虽然这种管道运输方式优势较多，但是其中还是存在很多安全隐患，容易出现各种不同的问题。管道埋于地下，虽然能够防止天气等自然灾害的影响，但是地下过于潮湿，存在各种酸碱物质，管道容易出现各种生锈问题，而且管道长期处于受压状态，也可能会出现破裂等情况，这些问题也会给油气输送造成严重安全事故，需要及时对其进行处理。为了保证油气管道输送具有更好的稳定性，或者当油气管道出现问题需要及时进行修整时，将计算机控制技术应用其中，将能够实现事倍功半的作用，通过计算机控制技术能够对油气输送过程进行控制，对其中容易出现的各种问题进行控制，从而保证管道运输的正常使用。所以接下来将分析3个不同方面的计算机控制系统，将该系统分别应用到油气管道运输的不同方便，从而增强油气管道运输的稳定性。

3 计算机控制技术在油气管道运输中的应用

3.1 计算机控制系统在管道焊接中的应用

油气管道运输过程中如果出现断裂等问题时，可以使用焊接方式对其进行处理，传统的手工焊接方式限制因素较多，而自动化焊接方式使用方便，焊接质量较好，效率高，能够在很多情况中进行使用。通过使用计算机控制系统对焊接进行控制，其控制系统结果如图2所示，其中使用了双微处理器结构作为控制器，分别为主处理器和位控制单元[9]。其中主处理器的主要任务就是接收焊接相关规范参数，然后在焊接过程中还需要对相关的实时参数进行不断调整，比如焊接所需要的电压、电流等，另外，还需要向位控制单元传送各种参数信息和指令信息。其中位控制单元的主要作用有两点，接收主处理器传来的参数信息，然后对焊接过程中的焊接速度，或者其他相关参数进行调整。

使用計算机控制系统对焊接过程进行控制，该系统化具有弧焊参数人工在线干预调节功能，所以系统在使用过程中，使其自身的灵活性变得更强，而且在焊接的使用中适应能力更好。将其应用到油气管道运输中的焊接中，能够提高焊接的精确度，使其误差得到一定的开工至，这种系统还能够在异性管口的焊接中进行使用，所以可以提高管道的焊接质量，使得油气在运输中安全性得到进一步保证，降低油气管道运输的故障发生频率。

3.2 计算机控制技术在管道腐蚀中的应用

我国油气管道处于不断发展之中，由于其优势较多，所以还处于快发建设时期，但是随着油气管道运输的时间不断增加，管道受到自然环境的影响和人为因素的影响，使得管道出现腐蚀现象，当腐蚀严重之后，管道很有可能会出现断裂情况，于是油气管道运输将会面临严重的安全事故。因为管道运输的是油气，所以发生破裂之后，不仅会造成较大的经济损失，还会危机到人类的身体健康，会破坏污染自然环境。为了降低腐蚀带给人类的伤害，需要管道进行定期检测，但是由于我国管道服务年限很多都已经超过规定年限，对其使用人工方式进行检查，将会消耗大量的人力和材料，并且检测效率低，准确度低，所以需要借助当前的各种新科技进行辅助检测。

在长输油气管道中对腐蚀进行检测的方法有超声、射线和涡流等方式，但是这些方式在使用过程中存在很多限制，比如有些管道如果设置了保温层或者防腐层，使用这些方式对管道进行腐蚀检测将会比较困难。另外，在检测过程中，使用的方式需要具有较强的精确度，能够全面的掌握管道腐蚀的情况，并且检测效率也要有一定保障，于是使用超声波技术进行检测，但是其中需要使用到计算机控制技术，通过将计算机控制技术和超声波技术相结合的方式对油气管道运输过程中的腐蚀现象进行检测，这种方式不仅具有检测精度高、检测范围广、使用方便等特点，而且在使用过程中不需要耦合剂，测距较长，工作温度范围较广，灵敏度较高，因其这些优异性能使其在油气管道运输腐蚀检测过程中发挥重要作用，并且该技术也受到了国内外的重点关注。如今，超声导波计算机控制系统的形式具有多样化，其中典型的磁致伸缩超声导波计算机控制装置如图3所示。

3.3 计算机控制技术在管道运输管理中应用

在西气东输管道工程中使用计算机控制技术具有较为广泛的应用，并且使用计算机控制技术能够在油气管道运输中发挥多种不同的应用价值。通过使用计算机控制系统，能够实现数据的采集，能够对管道运输状态进行实时检测，而且还能够对管道运输过程中的输气参数进行管理、优化和调整，使得管道运输更加有效和稳定。计算机控制系统中存在不同方面的结构，正是这些不同结构部分使得该系统能够表现出优异性能，分别如下：

（1）调压阀。油气管道运输过程中使用调压阀对其输送压力进行控制，并且还包含了监控调压阀，可以将油气管道运输过程中的数据信息传回到控制系统中，系统会对数据信息进行分析，从而保证输气管道压力正常。

（2）火灾探测部分。在计算机控制系统中设置了火灾探测部分，因为管道在对油气进行运输时，容易发生火灾等安全事故。设置了火灾探测部分之后，能够保证相关工作人员的安全，还有管道输送过程中的安全性。火灾探测部分中能够对油气管道是否发生泄漏进行检测，当检测到管道中含有可燃气体时，系统就会自动发出警报，或者检测到有火灾情况时，系统同样会立即发出警报，从而降低油气管道运输的危险性。

（3）视频监控部分。在计算机控制系统中存在一个很重要的部分就是视频监控，将监控部分主要设置在每个输气战场，这样能够将现场的实际情况进行拍摄下来，然后通过计算机显示屏即可进行实时显示。如此可以对管道运输的实际情况进行监测。

（4）计量部分。在计算机控制系统中计量部分主要是对收集到的数据信息进行计算分析，实时掌握油气管道运输过程中的状态，并且将运行状态传输到计算机显示屏上，以供相关研究人员作为参考，从而作出合理的决策。

4 结语

如今，计算机控制技术发展较为成熟，今后将会朝着网络化、集成化、智能化、标准化继续发展，其应用性能将会更加显著。文章通过将其应用到油气管道运输中进行探讨，希望油气管道运输能够通过该技术变得更加安全、高效、稳定，将我国的油气以更加安全的方式传送到各个地方，从而提高我国的经济发展。

参考文献

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[5]刘友林.基于计算机科学与技术的发展趋势的探讨[J].信息与电脑（理论版）， 2016（10）：137-138.

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[7]张吉月，纪文刚，张宁.基于PLC的实时多任务控制系统的研究[J].北京石油化工学院学报，2002，10（02）：32-35.