国家管网集团西部管道有限责任公司 甘肃省武威市 733104
摘要：近年来，中国虽然在自动化技术方面取得了明显进步，但必须冷静地认识到，油气管道自动化控制领域尚存在着远程维护与工控网络信息安全等关键技术不成熟、标准不完善、大数据利用不充分、工控系统与管理系统数据融合程度不足等诸多问题，需要脚踏实地去解决，切不可好大喜功，舍本逐末。鉴于此，本文主要分析长输油气管道工艺设备的自动控制技术。
关键词：长输油气管道；工艺设备；自动控制技术
1、引言
油气管道运输过程中进行良好的自动化控制是必然的发展趋势。随着我国能源需求的大量提升，应当充分加强对油气管道运输自动化技术的充分研究，充分运用先进的油气管道运输工艺与自动化控制技术，在发展过程中充分运用互联网技术与卫星技术等多项技术，以此促进我国社会经济的充分发展，为经济的发展提供良好的能源支撑。
2、概述
油气管道的建设具有较强的距离与管径，在运输距离上往往比较远，当地的环境可能比较远，环境可能比较恶劣，稳定性比较低。油气管道建筑主要安装在脱水站、油水井、含油污水处理站、油库工艺设备、采注计量站与接转站等设备系统之中，通过管线的安装来达到良好的运输目的，充分运用目前先进的工艺化设备，积极向国外先进的管线安装工艺方式学习，在完成设备的安装后，还要求为自动化设备的运行配备相应的集输人员与管理人员，促进自动化设备的良好运行，并加强其后期有效的设备维护工作。管道自动化设备的建设与发展是我国油气事业发展的必然需求，也是我国日益增长的能源发展的内在需求。在目前科学技术快速发展的背景下，通信技术、自动化技术与计算机技术都得到了快速的普及与发展，为管道自动化设备的运行提供了多项技术，促进了其性能发展的日益完善，降低了管道建设的成本，在很多地区油气管道运输都采用了自动化技术。
3、长输输油气管道工艺设备自动控制的必要性
长输油气管道不仅距离长、输送压力高，在设计、施工、运行管理过程中，各个环节都有可能存在缺陷点，可能造成管线设备及连接部位气体泄漏而引起火灾、爆炸等事故。
如果防护不当，管道受到大气中的水分、氧、酸性污染物等物质的作用而引起大气腐蚀。长输管道埋地敷设，因受所处环境的土壤类型、土壤电阻率、土壤含水量（湿度）、pH、硫化物含量、氧化还原电位、微生物、杂散电流及干扰电流等因素的影响，会造成管道电化学腐蚀、化学腐蚀、微生物腐蚀、应力腐蚀和干扰腐蚀等。众多腐蚀情况如果不能及时发现，后果将是十分严重的，但若是人工去检测，将要投入巨大的人力物力，采用自动控制手段可以大大地提高工作效率，并且准确发现问题，及时解决问题。
管道、设备等设施在交变应力作用下发生的破坏现象称为疲劳破坏。交变应力是因载荷作用而产生随时间周期或无规则变化的应力。经过长时间反复作用，管道会发生突然破坏。如果管道经常开停车或变负荷，系统流动不稳定，穿越公路、铁路处地基振动产生管道振动，输送介质将在管道内部产生不规则的压力波动，引起交变应力。管道内部与周围土壤环境温度不同，输送介质流量、温度变化引起热应力，这种交变热应力也会导致疲劳失效。
管道、设备等设施在制造过程中，不可避免地存在开孔或支管连接，焊缝存在错边、棱角、余高、咬边或夹渣、气孔、裂纹、未焊透、未熔合等内部缺陷，这些几何不连续将造成应力集中。随着交变应力的作用在这些几何不连续部位或缺陷部位将产生疲劳裂纹，会逐渐扩展并最终贯穿整个壁厚，从而导致介质泄漏或火灾、爆炸事故。
当管道正常运行后，可以通过自动控制技术及时发现存在的内部缺陷，尽早修复，避免造成重大损失。
4、长输油气管道工艺设备的自动控制技术研究
4.1、管道运行中自动控制技术的应用实践
（1）采集运行数据信息、自动化监视控制系统、自动检测泄露情况。
自动管控技术可以作为连接管道泄露自动监测系统以及监视控制系统，实时提供管道检测信息以及定位信息，自动管控技术通过对信息的分析以及信号的预处理，能够及时捕捉管道运行过程中出现的压力波变化情况，即使为微小的变化，也能实现有效感应。再通过泄露判断以及泄露报警模块对采集信息的分析与处理，判断运输过程中管道是否出现了泄露，出现泄露后可以将泄露信息、泄漏点位置传回终端系统以及执行程序当中，采取自动化控制手段，及时抑制影响，并为维修人员参考；泄露处理后或未出现泄露情况则会将信息存储到历史数据分析模块、存档模块当中。
（2）利用混沌理论，通过超声波对管道泄露情况展开精准检测。现阶段，该项技术用于长输油气管道原有管道泄露检测以及超声波信号检测当中，其可以识别不同类型、不同特色的超声波，对其声场进行准确计算，并基于Duffing方程的间歇混沌与混沌特征检测微弱正弦信号，再通过混沌阵子阵列能够检测出微弱信号的最大频率，配合锁相办法对信号的相位以及幅值进行精准分析，将最终的分析结果运用到对管道运行情况的判断上，可以有效识别管道是否存在泄露情况、运行异常、设备故障情况，一旦有突发情况出现，通过这项技术可以快速准确做出判断，并向终端系统发出警报信号，以便问题得到快速处理。
（3）利用负压波识别管道运行模式，准确判断管道运行情况。这项技术是自动控制技术全面了解管道运行情况的支撑技术之一，其利用负压信号，进行管道内运输物质检测以及定位，与其他技术相比，其不需要大量管道模型、设备的配合，工作效率更高、定位与监测效果更好。所以，目前负压波识别技术的应用较为广泛，其将压力传感器作为识别信号的主体，再配合负压波对数字信号做出处理，可以准确的判断管道内的情况。在长输油气管道运行过程，该项技术的定位精度误差能够始终维持在±200m水平上，一旦有突发情况，如管道泄露量超过1%时，则可以通过声光警报及时传递警报信号，并自动定位泄漏点、监控泄露情况。
4.2、管道泄露事故预防中自动控制技术的应用实践
（1）管道泄漏预防的前期工作技术
对管道的前期安装就应重视，因此使得施工顺利进行，也能有效减少后期施工过程中的泄露问题。在管道安装的准备阶段，应该对管道的工艺流程、作业性质及环境做充分的了解，通过大量的调查研究，来确保管道在实际运行的过程中可以安全可靠，减少管道建成后的泄漏量。在施工准备期间，也需要制定管道突发事件该如何处理以及相关的检修手段，这样才能在发生泄漏时做好积极应对，把损失降到最低。
（2）自动化控制技术
管道模拟仿真软件与油气管道自动化控制技术SCADA正在实现仿真软件的结合；另外，管道效率和自动化控制系统也在不断融合。自动化控制技术的基础是输油气管道的各种先进技术，包括RTU、PLC、GIS技术以及先进的GPS技术，遥感技术与硬件设备相结合，实现管道现场的自动管理、自动监控和自动调查，这样一来，油气管道运输中的数据信息相对就更加完整了，不仅能够帮助企业节省投资的成本，对于油气运输中工艺设备的生产效率也大幅度提高，实现企业社会效益的创收和企业竞争意识的增强。
（3）综合控制实现全自动化控制
为了提高油气管道运输的现代化管理水平和管道运输的效率，实现全面的自动化，将微波技术、卫星技术以及计算机网络技术与油气管道运输技术相结合是非常重要的。
5、结束语
油气管道自动化控制技术正处于一种革命性的发展阶段，技术在不断创新，在不远的将来油气管道运输工艺设备和自动化控制系统将与卫星、互联网技术密不可分，并且伴随着更多国外先进技术的引进，油气管道将会受到越来越多的重视，中国的社会经济会大幅提升，人们的生活水平也会随之提高。
参考文献：
[1]陈凯.长输油气管道工艺设备的自动控制技术研究[J].工程建设与设计，2020（02）：277-280.
[2]樊学勇，马勇，张晨.油气管道运输中的自动化控制分析[J].化工管理，2019（33）：149-150.
[3]黄烨敏，余俊元.油气管道运输中的工艺设备与自动化控制研究[J].中国设备工程，2019（16）：148-150.