数字化管道平台

数字化管道平台（精选7篇）

数字化管道平台 篇1

摘要：管道全生命周期数字化设计技术主要以全生命周期数字化平台为依托, 满足管道全生命周期管理针对管道从规划、建设、运行、维护到报废回收全过程业务信息化管理的要求。本文从管道全生命周期管理的源头设计技术方面进行阐述, 针对该技术的实际应用, 将设计阶段所产生的数据信息进行的简述。得出了管道全生命周期数字化平台设计技术为管道全生命周期管理的核心技术, 通过定义结构化数据, 便于不同形式的平台上实现设计、采办、施工、管理数据的传递、丰富, 便于最终运行单位数据查询维护工作, 达到了节支增效的目的。

关键词：管道,全生命周期,设计,数字化平台设计技术

1 引言

近年来, 国际油气储运设施建设总体处于高峰期, 市场潜力巨大, 为我国石油管道建设企业国际化提供了难得的市场机遇, 且国内油气管网建设已由高峰期转向成熟期, 随着西气东输一线、西气东输二线、西部原油成品油管道、兰州-郑州-长沙成品油管线、陕京一线至陕京三线、中缅天然气管道、中亚天然气管道等油气管网的建设完工, 形成了国内能源管网大动脉, 基础干线管网建设已趋于稳定。在该背景下, 要求石油管道工程建设单位调整发展思路, 兼顾国内管道建设同时, 积极开拓海外市场, 并在该过程中结合自身优势将设计、建设、管理等水平提高, 并且提出有自身特点及市场竞争力的管理方法、设计技术。

油气管道设计工作在管道建设、运维阶段为所有工作的源头, 有着举足轻重的作用, 因此从设计阶段入手探寻新方法、新技术对提高自身技术管理水平, 缩小与国际石油管道工程建设单位技术的差距及开拓国际化市场具有十分重要的意义, 并且设计管理水平的进步对于石油管道建设单位节约内部开支, 增收企业效益有其自身便捷性和易实现的特点。

油气管道全生命周期管理是石油、化工、水利、电力等行业未来建设管理发展趋势, 本文从油气管道全生命周期管理入手, 简述了油气管道全生命周期数字化平台设计技术的理念, 同时对该技术的实际应用情况进行了解释, 并总结性提出要重视油气管道全生命周期数字化平台设计技术, 以信息化、数据化为核心开展整体技术管理工作。

2 管道全生命周期管理

管道全生命周期管理是指管道从需求、规划、设计、采购、建设、运行、使用、维修、保养、直至报废或回收再利用处置的全生命周期中的信息与过程。对于管道类实体, 它是一种技术, 也是一种建设理念, 它支持并行设计、制造, 通过先进的网络技术或软件为实现手段 (如图1所示) 。

3 数字化平台设计技术

数字化平台设计技术以统一建立的PBS (Project Breakdown Structure项目分解) 、WBS (Work Breakdown Structure工作任务分解) 体系与管道标准化数据标准构建了“管道全生命周期信息化业务”的两条基本主线。该技术与上世纪末绘图方式的革命——绘图板设计向计算机制图的转变相似, 但其设计技术的变革更进一步。

设计单位通过构建基于管道全生命周期数字化设计平台和管理平台为PLM (Pipeline Life Mangement管道生命周期管理又称管道全生命周期管理) 业务提供了统一标准的设计数据与成果;同时将设计数据逐步流转至采办、施工、运维方。各方在设计所提供的结构化数据的基础上, 对数据不断的完善、添加, 最终形成基于管道全生命周期管理的数据库。对于设计而言, 数据的不断添加和完善对于设计工作的检验和今后的再设计提供了数据支持、进一步提高了设计和服务水平。

从管道建设方案阶段开始分析, 首先需要对市场需求进行调研、调研技术条件等满足后, 对财务可行性指标分析 (需要考虑资金的时间价值) , 主要包括该管道建设的静态回收期、总投资收益率、净现值、内部收益率等。核算总投资是需要对该设备清单进行统计, 并以设备清单编制对应的设备清单及概预算清单, 从此时开始就应当建立相应的文档作为记录手段, 将结构化数据记录, 并纳入数据库, 主要有设备的基本情况 (主要为设备编号、设备类型、价格) ;初步设计阶段主要关注设备与采购相关的技术属性要求 (主要为设备编号、压力等级、量程、精度等) ;施工图阶段设备已完成订货此时主要关注的为设备的实际信息 (主要为设备编号、产品型号、生产厂家等) ;采办阶段主要为设备物资移交信息做准备其中包含设备的技术属性和产品信息 (主要为设备编号、出厂编号、产地、设计寿命、出厂时间等) ;施工阶段在设计采办的基础数据上主要关注设备安装后的初次检验信息 (主要为设备编号、校验时间、校验结果) ;待运维阶段主要关注运行周期内该设备的使用情况 (主要为设备编号、维护信息) ;回收阶段该阶段为管道全生命周期结束后, 对该设备做相应的处理和记录 (主要为设备编号、处理方式、物资流向) 。

经过统计和分析 (如图2所示) 管道全生命周期管理开始于设计阶段, 并且设计阶段的结构化数据模型数量及比重最大, 该部分数据为今后各阶段数据的基础, 以PLM数据库为管道运维提供了完整的数据模型, 为后期建设、运维提供了大量可检索、复用的数据环境, 相对于传统的纸质材料, 信息利用的便捷性大大提高。

4 管道全生命周期数字化平台设计技术应用

4.1 整体构架

目前油气管道全生命周期数字化平台设计技术已在多条输气管道设计上应用, 其整体业务构架及非结构化数据模型主要基于三个方面:线路工程, 站场工程和经济分析等范围, 各专业采用的数字化设计软件及数据间的交互构成了多专业协同的数字化设计平台设计技术。

4.2 站场工程设计平台技术

管道站场工程设计包括生产设施设计和辅助用房设计等。

生产设施设计平台技术主要以流程绘图软件、仪表自控软件、电力设计软件、三维绘图软件、材料管理软件及信息管理软件为依托, 涉及工艺、仪表、电力、消防/给排水、暖通、热工、阴保、配管、设备等专业。上述专业在设计过程中由工艺专业为龙头通过信息管理软件将结构化数据与下游专业分享, 下游专业接收数据后开展各自专业的工作, 整体完成工作后将数据返回信息管理软件, 通过统一的数据接口流转至信息管理平台, 然后将该部分数据及模型提交给业主, 真正意义上做到了数据的一次录入多次使用。

辅助用房设计平台技术主要采用建筑类三维软件、结构类计算软件、负荷计算软件及建筑性能分析类软件构成, 以建筑三维软件作为专业建模基础, 建筑、结构、仪表、电力、通信、设备等专业在建筑物内部进行实体设计工作, 并最终在该平台上进行数据及模型输出。

从站场工程上能够完成多专业协同设计, 并按照需求统一从模型中提取需要的图纸或数据。

4.3 线路工程设计平台技术

线路工程设计平台技术基于Acr GIS技术平台与Auto CAD技术平台, 涉及勘察、线路、线路通信、水工保护、穿跨越、阴极保护专业。该平台统一了设计数据标准、搭建了对应的设计数据路、建立了Web GIS平台, 完善了设计知识库及线路数字化设计系统并且实现了勘察测量数字化, 形成了基于项目PBS体系的、符合数据定义标准的线路设计数据, 并且达到了通过鼠标点击, 半自动设计自动计算穿越长度, 并将最终成果录入数据库的水平。

并且线路数据均能够通过Map关系直接移交至关系数据库。

4.4 经济分析平台技术

从全生命周期的角度考虑, 经济分析在管道建设的前期非常重要, 是判断是否进行管道建设的重要阶段, 对此, 将经济的范畴涵盖在全生命周期中非常必要, 以满足建设期各阶段费用信息的信息化计算和信息传承, 形成费用信息流, 以定额库WBS编码、物料编码为核心从可研阶段的估算软件、初设阶段的概算软件到生成工程量清单、项目结束后进行工程结算, 将数据形成了环装流转, 并能够做到前后不同阶段的对比工作。

4.6 先进性和创新性

4.6.1. 从管道全生命周期管理开始阶段保证数据模型的客观真实性, 从设计阶段开始创建数据源至运行阶段数据的最终完善, 该过程都是在结构化数据的要求下建立的, 各阶段均无法对业务流程外数据进行修改, 对业务流程内数据的修改能够通过数据的版次及历史记录进行查询和比对;

4.6.2. 将设计基础数据结构化, 避免了非结构化数据及非编码工厂结构各阶段数据不统一、避免工厂结构编码差异造成数据不可溯源, 提高了数据的完整性和可靠性;从项目开始筹备至项目运行直到管道运行寿命的结束所有管道内单体、设备均有代码及编号, 在业务流转过程及环节中无论管理实体的变化或空间、时间的改变, 均能够通过唯一的编码机制进行实体结构化数据的溯源;

4.6.3. 通过设计阶段对结构化数据模型的统一约束及规定, 做到了数据的一次录入各阶段、各使用方的多次利用, 提高了数据使用的效率, 通过数据的移交、传递减少了数据录入降低了录入、核对、校验等综合管理成本;不同阶段的数据均来自于管道全生命周期管理数据库, 从设计阶段开始到采办、施工、运行达到了数据的共享, 取用、完善、再共享;

4.7 易推广

在结构化数据要求的规则驱动下能够保证个信息化系统之间实现数据层面的协同和共享, 提高了全管到生命周期管理过程阶段整体效率;由于定制了数据规则, 给数据统一的约束, 保证数据的客观性、真实性、统一性达到了数据流转过程中的一次录入多次利用, 便于推广更及应用后整体效率的提高。

5 结语

综上所述设计是全生命周期管理的源头, 是工程信息的最初缔造者、所涉及的结构化及非结构化数据是最多的、最重要的, 设计数据数字化的实现也是最容易的, 所以设计信息是全生命周期主要的信息来源。数字化平台设计技术能够为工程后续阶段提供可靠的保障, 因此管道全生命周期管理的发展, 应重视管道全生命周期数字化平台设计技术的核心作用, 将各种软件、设计手段的发现为依托, 实现以数据化、信息化为核心的管道全生命周期管理。

参考文献

[1]王鹏, 张效铭.以设计为源头的管道全生命周期管理模式探索[J].2014 (12) :91-92.

工艺管道三维数字化设计研究 篇2

山东电力工程咨询院有限公司 (以下简称“山东院”) 采用AVEVA PDMS三维数字化设计平台, 通过大量的基础性积累, 形成自有的企业级三维数据库。在顺利升级PDMS三维数字化设计平台的基础上, 走通三维接口集成工具, 实现了工艺管道计算、提资、实际坡度布置、保温、实体支吊架等三维数字化设计。本文基于山东院的经验, 对工艺管道的三维数字化设计进行研究探讨。

1、工艺管道三维数字化设计技术

山东院在构建标准化元件库的基础上, 集成CaesarII、PipeNet、Glif应力分析软件, 通过程序开发将计算软件所需数据与三维管道模型属性相匹配, 将计算结果返回PDMS用于荷载提资及支吊架设计。同时集成工艺管道提资工具, 使用三维实体的模型元件表示预埋件、荷载、孔洞位置, 直接在三维的环境下实现了资料传递。另外工艺管道按实际坡度布置、添加保温层及实体支吊架, 改变了以往三维设计中管道布置过于理想化的模式, 使三维模型与现场施工趋于一致, 实现“无差错设计、无碰撞施工、无缝隙移交”。

2、工艺管道三维数字化设计过程

2.1 三维数字化设计的程序化

鉴于三维数字化设计对模型精细度和信息完整性的要求, 编制了《三维数字化设计作业程序》, 对三维数字化设计中各岗位职责、工作流程、工作节点等进行规定, 规范了三维数字化设计过程, 保证了三维数字化设计质量。

2.2 系统图绘制

编码是数字化数据关联的纽带, 数据之间的关联查询需要编码的支撑, 因此在系统图绘制之前对工艺管道编码进行整体规划, 并采用AVEVA VPE P&ID系统绘制系统图, 添加管道的编码、温度、压力等属性, 以及阀门的编码、型号等属性, 既可以在数字化发布平台中与三维模型进行数据关联, 也可以从系统图中批量抽取带有阀门编码、型号等信息的阀门清册, 保证了数据的完整性和可靠性。下图为VPE P&ID绘制的开式循环水系统图 (图1) :

2.3 三维数字化模型

根据数据分类规划及数据关联的要求, 应对模型的数据结构层次进行规范的划分。采用工艺管道三维数字化设计技术进行计算、提资、实际坡度布置、保温、实体支吊架等设计, 达到三维数字化设计深度和精度的要求。同时, 工艺管道模型的属性设置应满足数字化要求, 下表为三维模型中PIPE层的属性设置:

2.4 数据关联

完成三维设计后, 三维模型与设计图纸、文档转换成数字化发布平台所需的数据格式, 再进行数字化的数据关联, 包括:建立三维模型与设计图纸、文档、编码对照表, 并利用转换工具生成关联文件, 完成三维模型与二维数据资料的有效关联;VPE P&ID系统绘制的系统图与三维模型中的管道、阀门进行关联, 使用户获取管道、阀门的相关位置及在系统中的用途。下图为三维模型关联的效果 (图2、图3) :

3、结语

工艺管道的三维数字化设计不仅能够提高设计效率和质量, 还可为电厂的建设、安装、运行提供强有力的支持:在电厂施工、安装、调试阶段可以对复杂部件进行模拟安装;在电厂运行阶段可以与电厂数据库链接, 为电厂其他管理运行系统提供必要的属性和可视化信息;也可以作为培训员工的手段, 提高培训水平。因此, 对工艺管道进行三维数字化设计, 为打造数字化和智能化的电厂创造了有利的条件。

参考文献

浅谈管道数字化与智能化 篇3

关键词：数字管道,集成平台,智能管道

0 引言

油气储运公司是新疆油田公司油气储输、中转和销售的专业单位, 承担着新疆油田公司原油和天然气的储输销售、进口原油和天然气的中转业务, 公司现有原油天然气管道98条, 里程4 000千米, 其中原油管道2 373千米, 输油能力2 000万吨;天然气管道1 656千米, 配气能力120亿立方米;大型油库4座, 储备能力135万方, 基本形成环绕准噶尔盆地的原油、天然气骨干输送环网。公司自1958年成立以来具有“管线长, 站点多, 分布广, 工艺复杂”等特点, 加之很多设备设施都比较老旧, 自动化水平较低, 在生产运行过程中操作响应时间长, 反馈滞后, 大多数设备不具备远程控制能力, 使公司生产运行调度室很难及时获取所需要的现场信息进行调度指挥, 同时对各方面信息掌握差异也影响企业的重大决策。

由于北疆原油种类的多样, 天然气用户广域, 各大炼厂分散, 对上下游相关信息及管网运行所需的信息及时掌控是油品的输送运行安全和合理调配的关键。

1 管道信息化发展的历程

管道行业的信息化同其他行业一样逐步发展进步的, 它可分为以下几个阶段。

1.1 手工阶段

特点:手工操作为主;很少数字信息;信息存放在独立的计算机系统内;缺乏人机界面;缺乏专业系统。

1.2 数字化初级阶段

特点:计算机普及;专业数据和业务信息的数字化;生产管理和业务流程的数字化;可视化;初步集成和整合。

1.3 数字化成熟阶段

特点:全面覆盖各业务领域的计算机应用;生产经营管理流程、业务流程与计算机系统融合;全面标准化;大量数据集成和业务集成;初步的自动化处理。

*阴影部分是狭义的数字管道

1.4 智能化发展阶段

特点:数据、知识、经验与自动控制相融合;利用专家经验辅助管理和决策指挥;业务自动感知、控制和处理;生产监控、预测和自动优化;事件预警与反应;系统自我改进与过程持续优化。

1.5 虚拟化仿真阶段

特点:数据、知识、经验、事件自我适应自我调控自我优化等等。

目前我们处于第三阶段向第四阶段迈进中。

2 数字管道

架构:管道数字化的关键点在于生产运行、设备设施、销售计量和历史信息数据集成并实现标准化规范运行;各环节间信息互通, 已实现自动化处理。框架如图1所示。

发展初期各业务都有独立的数据库并相互关联, 数据间通过接口实现数据传输。经过标准化发展到基于数据中心实现数据间共享和转换。

而数据的组织形式也从各系统组织, 各业务部门组织向企业统一、合理组织转变。

3智能管道

构架:

3.1 智能管道应用体系架构

我们构想的智能管道应用体系架构就是给专家和企业决策者提供上级计划指令、全面的自身信息、准确的上下游动态及外部市场需求情况等信息, 便于决策者能够准确对企业的运营进行战略调整。

全面的自身信息需要达到管网及设备自动监测、预警和控制, 企业运行和未运行设备设施现状信息。

3.2 自动化控制管理体系架构

协同:企业的管理工作不是孤立进行的, 每一项重大决策到每一个实施方案的都是多部门协同工作的成果。如何用信息技术有效地支持多专业部门协同工作, 是智能管道必须解决的问题。

3.3决策系统

收集/提供各方面有用信息, 是企业科学决策/指挥依靠。

4 结语

海洋石油平台管道布置设计与研究 篇4

关键词：石油平台,管道布置,设计,研究

近年来, 随着海洋石油开采的不断发展, 对于海洋石油平台管道布置设计提出了新的要求, 在海洋石油平台管道设计过程中, 我们需要考虑到较多的因素, 比如说安全和对环境的污染等, 同时管道的设计需要具备一定的专业知识和实际经验, 下面主要对平台管道布置设计和管道系统布置方面的内容进行详细的论述。

1 平台管道布置设计

平台管道布置设计过程中需要在符合国家标准规范的基础上, 从保护作业人员的生命安全、防止环境的污染、保护相关设备等方面去考虑, 同时设计人员需要具备一定的专业能力。

1.1 设计条件和设计资料准备

在平台管道设计过程中需要具备一定的设计条件和设计资料, 主要从以下几个方面考虑: (1) 各系统的管道仪表流程图, 这主要是为了对工艺装置的结构和功能有充分的了解; (2) 管线图; (3) 有关设备的详细资料, 比如设备的总图、连接图以及接口的相关要求; (4) 有关仪表的详细资料, 比如安全阀、调节阀和流量计等; (5) 塔罐、常低压容器等散装设计的有关详细资料; (6) 平台的结构资料, 比如说平台的结构图、平面图、节点详图、房间布置图等; (7) 电缆托架、仪表电缆托架的总体布置图; (8) 与电气设备、仪表相关的专业安装详图, 比如按钮、开关箱和甲板的开孔等; (9) 有关旋转设备在使用过程中性能方面的详细资料, 比如压缩机的工作温度、驱动方式、转速等; (10) 送风机、引风机、空调安装流程图; (11) 与设计相对应的配管规格说明书; (12) 设备的总体布置图。

通过以上的设计条件以及设计资料准备, 我们发现在具体的管道设计过程中, 需要运用不同学科内容去完成, 涉及的专业比较多, 是一个综合性比较强的设计过程。

1.2 管道布置 (配管研究)

管道布置在前期的工作内容主要是进行管网的预布置、单体的预布置以及管道挠性的相关分析判断, 也叫做配管研究。

在配管研究过程中主要涉及到的工作包括以下几点: (1) 管网预布置:根据不同专业提供的不同资料进行综合分析, 确定主管网的走向、标高。对于可能出现的变更 , 如工艺、总图或相关设备的变更问题在设计过程中就需要进行综合性的考虑, 尽可能的避免在施工过程中做出设计变更; (2) 单体预布置, 比如说控制阀组、清管器相关管道的布置、主要工艺泵进出口管线的布置等, 这些阀组管道在布置过程中需要考虑的因素比较多, 比如:自身因素、连接设备的操作空间以及工艺要求等, 因此, 对于这些单体预布置过程中出现的问题需要及时的联系相关专业进行处理; (3) 管道的挠性分析判断, 在管网布置、单体预布置过程中, 部分管道需要进行应力分析, 同时也可以根据工作经验, 对部分管道进行挠性的预分析判断, 如果发现问题需要及时反馈和解决, 从而保证使管道在设计前期得到一个比较合理的布置。

1.3 管道布置

在平台管道设计过程中, 不同的设计者由于设计理念、文化水平、设计经验等方面的不同, 在管道的布置过程中, 会出现各种各样的管道布置, 但是在设计过程中有一些共同的原则, 这些原则是大家在设计过程中都必须遵守的。

对于管道布置, 主要涉及到以下几点: (1) 符合平台所在国的相关法律法规以及行业标准规范等; (2) 符合工艺性要求, 比如说在管道仪表流程图中, 对于管道物流的引出或者汇入点都有一定的要求, 有些还具有特殊的要求, 比如说在分支或者汇入的时候需要考虑对称性原则, 指定的阀门、取样、法兰、仪表元件、腐蚀监测点、液封的高度等位置; (3) 统筹规划, 管道布置应进行统筹规划, 做到安全、适用、经济、美观, 同时还要考虑到施工的难易程度以及后期的管道检查和维修工作。在管道布置过程中需要对特殊的管道进行布置, 比如说合金管道、玻璃钢、大直径管道、高压大直径管道等, 对于特殊介质的管道布置也要优先考虑, 对于一些与其它专业有关的管道布置, 在设计前期需要和相关专业的人员取得沟通, 确定出最佳的管道布置位置, 比如说电气专业; (4) 管道布置的整齐性, 管道在布置过程中需要横平竖直成排布置, 这对于管道的安装和固定意义较大, 在局部管道布置的时候可以采用斜线连接, 这主要是对于一些立式容器和管壳式冷换设备的管道布置; (5) 管道布置过程中, 横向与纵向的标高应该岔开, 管道走向改变时对应的标高也要发生变化, 但某些特殊情况, 管道的横向与竖向可以在同一标高; (6) 在管道布置过程中, 注意使用最小的管件和最短的长度将管道进行连接, 但是要保证管道的柔性和在连接过程中的力矩不超过设计强度值; (7) 对于直接暴露在外界的管道, 需要考虑海面上风荷载对管道的影响; (8) 管道布置过程中需要考虑到仪器设备对配管的相关要求, 比如流量计前后直管段的长度要求, 相关仪器设备的正常运行和操作维修; (9) 管道本身需要有一定的柔性; (10) 气体或者蒸汽管道的支管应该从主管的上方引出或者汇入, 这主要是为了避免杂质进入到管道内引起不必要的麻烦; (11) 在连接过程中, 尽量使用焊接, 必要的法兰和螺纹连接排除在外, 通过焊接可以最大可能的避免管道内部液体的渗漏, 对于必须使用法兰或者螺纹连接的接口位置, 要经常性的进行检查; (12) 法兰的位置应避免处在人行通道的上方, 对于管道中输送腐蚀性的物质时需要在管道上的法兰处做好安全防护措施; (13) 对于穿过墙壁的管道, 墙壁上的孔径不宜小于管道的外径尺寸, 对于有横向位移的管道, 在布置时需要对孔径进行加大, 在安装过程中, 法兰需要通过墙壁时, 孔径的大小应不小于法兰的外径加上50mm; (14) 使用连接弯管时, 在弯曲半径上有相应的要求; (15) 有人员通过的地方, 管道到地面的距离不小于2.2米。

2 单元体管道布置

管道单元体布置就是对平台上某些设备有关的管道进行的布置。合理的单元体管道布置对实现设备的功能以及平台人员的安全生产操作, 具有较大意义。常见的单元管道布置主要有以下几个方面: (1) 常压容器, 在平台安装过程中, 开口位置尽量在一个方向, 对于液体的出入口要远离液位计, 液体入口尽量距离放空管远一些, 液位计的上开口应不低于溢流管, 仪表的布置安装需要考虑到工作人员操作的方便性; (2) 热交换器, 管道安装需要满足工艺和操作要求, 还要考虑到不影响热交换器的安装和维修; (3) 压力容器, 对于压力容器管道的布置应该考虑到液体的流动, 需要具备一定的坡度, 出口位置再与泵连接时, 应尽量靠近泵但是不能超出挠性要求; (4) 泵, 对于泵的管道布置需要满足净正吸入压头的要求, 在布置过程中需要留出一定的空间作为操作人员的通道, 尽可能的避免偏心引起的汽蚀对泵性能的影响, 管道布置不能影响泵在维修过程中的吊装, 采用螺纹连接的管道, 在设备接口处应设置一个活接头, 在出现紧急情况是可以在此关闭管道; (5) 压缩机, 对于压缩机的管道必须进行热涨应力分析, 在压缩机入口处的管道不宜使用弯头直接连接, 在管道入口处要采取一定的措施实行气液分离, 分离罐距离入口处不能太远, 为了防止杂物进入压缩机, 在接近入口处的管道需要安装过滤器; (6) 管汇, 管汇在设计中主要考虑预留接口, 平台和管汇之间管道长度尽可能最短, 并且避免弯曲, 阀门安装同样的要便于操作和维修; (7) 清管器, 连接清管器的关断阀及其执行机构需要考虑空间尺寸, 同时对与清管器连接的阀门、管件、法兰在内径尺寸上需要考虑通球需求, 避免设施的不配套; (8) 平台之间的栈桥管道, 管道布置需要有一定的柔性, 可以满足小位移的发生, 同时要注意栈桥移动对管道产生的影响; (9) 井口管道, 井口管道需要考虑石油在传输过程中产生的压力和腐蚀性, 同时对于进口管道的支架位置及型式需要考虑风荷载的影响。

3 结束语

通过以上的论述, 我们了解到海洋石油平台管道布置设计过程中, 需要考虑的因素比较多, 这些因素或多或少都会对平台管道的设计产生一定的影响, 在具体的设计过程中需要综合考虑, 这样设计出来的平台管道才是满足要求的。

参考文献

[1]李玉坤.胜利2号海洋钻井平台底座刚架结构强度分析[J].石油机械, 2012 (04) .

[2]吴家鸣.海上钻井方式的演变与不同类型移动式钻井平台的特点[J].科学技术与工程, 2013 (10) .

[3]陈国明, 方华灿, 黄东升.近海石油钢结构疲劳可靠性研究进展回顾[J].中国海洋平台, 2011 (03) .

[4]姜宜辰, 田育丰, 杨树耕.导管架平台抱桩器设计[J].中国海洋平台, 2013 (01) .

数字化管道平台 篇5

1 油田的数字化管道简述

1.1 支撑数字化管道实现的技术

油田的数字化管道是一个复杂的信息应用系统, 其主要负责数字化整合管道内关于资源方面、环境方面以及社会和经济方面的复杂信息。其不仅涉及数据信息采集系统、数据定位系统、地理信息系统和业务管理系统等方面, 还要求对计算机网络系统、多媒体科技与现代化通信等现代高科技技术的应用, 以期达到数字化管道在可视条件下的服务与支持。

1.2 数字化管道建设的主要目标

数字化管道通过数字化的地理形态图的比对或者根据解译航测的正射影像图负责相关油田地理的基础范围图件的制作以及其三维化的立体模型的制作。同时, 再根据油田的油气集成输出体系、管道体系、供水与配电体系以及道路体系等基本的油田工程数据添加管网设施与相应的数据库进行连接, 建立符合油田本身的数字信息系统, 从根本上实现油田管理的数字信息化和可视化。并在这基础上可对信息进行查询、统计以及编辑改正, 实现路线的三维飞行。同时, 数字化管道还具备专业分析系统。其建设的主要目标是保证油田管网的快捷服务以及工作人员对于信息的方便查询。

1.3 数字化管道的运行结构

数字化管道的设立主要承担了管理油田的信息数据, 连接数据库以及建成二三维结合的信息管理体系并实现油田可视化的责任。在信息管理体系的建立上, 二三维相结合是利用二维专业性强, 数据量相对较小等适用于地理信息管理的优点与三维在地理性管理方面的宏观与直观的特点以及强大的三维分析优点相结合, 以求确保信息管理系统的实用能力。在系统的建设中采用了服务器与浏览器的双层结合结构, 采用大型的商业数据库来管理数据空间。另外, 在二维地理信息系统的支持下, 数字化管道也具备强大的分析功能和深层网络。

2 数字化管道在油田建设方面的设计原则

2.1 系统设计的扩展性原则

网络科技发展到今天, 其技术与环境都在逐渐变得更加完善, 所有的信息系统体系都是联系甚广而不是独立存在的。因此油田方面的数字化管道在其设计之初, 就应当结合未来发展趋势从宏观长远的角度来进行研究。但由于目前数字化管道建设的投入资金不足, 当前需求不多以及硬件软件要求不高, 导致其发展受到很大程度的限制, 无法做到长远考虑下的设计。面对这样的情况, 可以将系统的设计从整体进行小的划分, 有规划地分步进行, 最终达到长远发展的要求。就目前而言, 要达到这样的目标, 在系统平台的选择上就尽可能的选择可伸缩扩展性平台。

2.2 系统设计的集成性原则

在系统设计方面, 由于系统的有缝连接导致的系统集成与融合无法达到, 系统的无缝集成被经常提起。要解决这样的问题, 可在实际应用中要求地理信息系统与MIS等系统相结合。

2.3 系统设计的规范性原则

系统的设计是根据软件工程设计原则来严格执行的, 详细分为论证设计可行性、完成初步规划、完整设计、完整实施几乎以及系统测试、运行与验收。同时为了保证系统设计的高质与高效, 还要在标准化规范前提下, 严密把控系统实施的过程。最终使系统的设计达到要求。

2.4 系统设计的安全性原则

一个完善的系统的建立, 安全性能的保证是十分重要的。首先要保证系统在应对规模不同、类型差异的信息数据时都能保持本身的运行稳固, 并且在受扰之后能够灵活快速地进行修复。此外, 为保证系统的安全运行, 还应当设置专门的权限控制体系, 保证系统受其他因素的破坏。另外, 在发生系统内交互操作和响应的同时, 需有相应系统维护其数据信息的统一与安全。

3 结语

在地理信息系统的平台之上, 石油的数字化管道是由信息管理的系统的运行来进行管理与辅助的。信息管理系统的设立是利用科技的计算机技术与地理信息系统建立信息库, 并且结合管道管理使数字化管道变得更加科学。运用数字化管道对油田进行管理, 可以最大化地让油田、采油厂以及员工得到益处, 有利于油田建设的长远发展。最终, 在这一高科技的信息管理手段中, 让油田运作的相关部门、相关的各单位实现全面的信息化管理。

参考文献

[1]魏波, 汤军.基于GIS的油田数字化管道的实现[J].测绘与空间地理信息, 2008, 04:60-62.

[2]魏波, 汤军.基于GIS的油田数字化管道的实现[J].石油工业计算机应用, 2008, 01:42-44+66.

[3]韩占峰.数字化管道技术在吐哈油田的应用[J].化学工程与装备, 2010, 11:66-68.

数字化管道平台 篇6

1 输油管道的检漏技术

目前, 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。

1.2 硬件方法

硬件方法是指对泄漏物进行直接检测的方法, 也称直接检漏法, 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来进行泄漏检测和定位, 基于此原理的红外记录仪已经应用于管道检漏中, 随着传感技术的进步, 大大改进了其数据的可靠性, 但测温仪器易损坏且设备费用高。

声学检测器又可分为应力波法及超声波法。超声波法不适用于易燃流体的泄露检测, 所以在输油管道中, 应力波法被广泛使用。应力波是结构变形或破坏时释放应变能的一种弹性波, 其检漏的基本思想是:当不法分子试图在输油管道上打孔时, 或是管道因为腐蚀泄漏时, 在泄漏点会产生应力波, 该波以一定的速度自泄漏点向管道两端传播, 然后利用设置在管道首末两端的传感器检测到自泄漏点处传来的波信号, 实现泄漏检测, 并根据管道首末两端传感器检测到的信号时间差在应力波波速已知的情况下实现泄漏源定位。

气体检测器则需使用便携式气体采样器沿管道行走, 当泄漏存在时, 溢出的挥发性气体扩散到检测器, 对它分析后可以进行管道泄漏的诊断。很明显, 采样法的设备成本高, 响应时间长, 应用范围也较窄。

压力检测器可以根据压力的变化来进行检漏及定位。主要的仪器为负压波仪表, 由于负压波仪表设备要求简单, 不用设置流量计、工作量小、价格便宜、检测速度快 (能在60秒内指示泄漏的发生) 、定位精度高、灵敏度也较好且方向性可以允许使用较低的阀值, 可大大减少误报警率, 在石油管道泄漏上应用较多。

1.3 软件方法

它采用具有动态泄漏监测能力的SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) 系统, 通过实时的流量、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和定位。随着通信技术的迅速发展, 多种软件方法应运而生。

模糊决策诊断方法 (AFDM) , 在管道首末两端各安装两套传感器, 通过对采样所得的数据, 根据判断泄漏与否, 应用统计学理论对数据库进行自动更新, 利用模糊推理, 将输入数据模糊化, 利用IF-THEN模糊规则, 通过合成一个规则的结论部分得到总的结论, 将所得到的结论反模糊化, 即把输出的模糊量转化为确定的输出, 从而综合判断管线是否发生泄漏。这种基于控制理论的模糊推理方法, 大大地提高了检测的灵敏度和准确性。

BP神经网络检测法, 采用瞬态负压波法, 实时采集管道首末两端的压力信号以及流量, 计算总输出差, 只有在压力拐点、输差增大同时出现的情况下, 系统才做进一步的分析处理。它解决了影响管道运行因素多而很难建立一个准确数学模型进行检漏的问题, 它能够识别管道泄漏信号和正常信号, 具有较强的抗噪声干扰的能力, 适用于在恶劣环境中对管道进行连续在线检测的要求。

混沌理论检测方法, 是将混沌方法与常规的负压波法相结合而得到的一种方法。混沌方法在分析和处理非线性信号方面的强大功能, 为解决负压波法误报警率高的问题提供了新的思路, 其中以相空间重构为基础的关联维数分析方法就是混沌理论在故障诊断领域中的重要探索之一。管道的动态压力信号由于受到很多非线性因素的影响, 其本质上是一个复杂的非平稳非线性过程, 因而存在混沌现象, 利用混沌理论中的关联维数对基于动态压力信号的管道泄漏进行识别, 实验证明, 管道泄漏识别的正确率为93.3%, 具有较强的工况识别能力。

总之, 原油管道检漏技术有很多, 每种方法都有一定的优越性, 但同时又有一定的缺陷。而我国输油管道具有口径大、距离长、压力高、网络化等特点, 传统的管道故障诊断理念、手段、方式难以适应日益变化的情况。因此, 数字化技术将为我们考察管道的安全运行与对故障进行诊断提供了一个新的途径和手段, 使其达到一个真实体现管道在安全运行中的信息和一个可视化的程度。

2 数字化管道建设

“数字化管道”是应用遥感、数据收集系统、全球定位系统、地理信息系统、现代通信等高科技手段, 对管道资源、经济等各个复杂系统的数字化、数字整合、仿真等信息集成的应用系统, 并在可视化的条件下提供决策支持和服务。通过对管道设施沿线环境、地质条件、经济、社会等各方面的信息在三维地理坐标的有机整合, 构筑一个数字化的管道系统, 为管道施工、故障诊断、维修管理提供数据与地图相结合的网络平台。

数字化管道的核心思想有两点:一是通过网络, 不分时间和地点, 二是高水平的软件, 最大限度地利用信息资源, 得出高质量的信息, 用于指导生产。具体来说, 数字化管道是由数据采集与控制 (SCADA) 系统、检漏系统、管道地理信息GIS系统、防腐层状况检测与评价、数学仿真模型、优化运行软件等集成在一起的, 覆盖企业操作控制层、经营管理层和决策层等三个层次, 充分利用信息技术, 实现生产管理的网上共享, 业务处理自动化、数据共享信息化, 创造最大的经济效益。

建设“数字化管道”必须有强有力的关键技术支撑。这些技术包括地理信息系统 (GIS) 、全球定位系统 (GPS) 、遥感系统 (RS) 一体化, 高分辨率的卫星遥感, 数字航测, 计算科学, 海量存储, 虚拟现实及超级计算机等技术。

我国在数字化管道建设上, 已经进行了多方面的尝试, 先后构建了基于GIS的长距离输油管道信息管理系统 (PGIS) 、基于GPRS的输油管道泄漏检测与定位系统、基于IEEE1451.2的输油管道泄漏无线监测系统、基于Web GIS输油管道信息管理系统、输油管道GPS智能监控定位系统、PIPELEAK管道检漏与定位系统, 开发及引入了无线传感器网路监测技术、基于RFID输油管道泄漏检测技术、小波变换与负压波相结合的检测技术、Zig Bee技术等, 这些为我国数字化管道建设奠定了较好的基础。

管道的数字化管理在我国不断的得到应用, 很多企业也开始认识到管道数字化管理的优势所在, 但是, 因为它登陆我国的时间还不长, 管道的数字化建设在中国还是任重而道远, 需要投资者、使用者和管理者不断的尝试, 也需要对相关的配套设施进一步的完善, 特别是要提高我们的自主知识产权保护意识、提高技术开发能力, 这样才能更好的推动我国管道数字化建设。

摘要：随着我国管道运输行业的蓬勃发展, 为了保证管道安全平稳运行、防止管道发生泄漏事故也渐渐成为亟待解决的课题, 本文从管道检漏技术、管道数字化建设等方面浅析了此领域的发展情况,

数字化管道平台 篇7

某平台外输油管道于2013年11月、12月先后两次穿孔。该管道材质为L360, 规格为Φ457X7.1, 输送的介质含硫较高并存在一定的二氧化碳气体, 已投入使用近8年, 经外观检查没有腐蚀情况, 但经检测分析管道壁厚减损超标, 底部腐蚀量已近1.5mm, 存在极大的安全风险。将该段更换后, 取样查看发现局部腐蚀严重, 部分腐蚀点即将穿孔。

2 穿孔原因分析

2.1 弱酸腐蚀

(1) 管道中的水含量高为化学腐蚀创造了条件。二氧化碳、硫化氢腐蚀的发生都离不开水对钢铁表面的润湿作用。因此, 水在介质中的含量是影响管道内腐蚀的一个重要因素。一般说来, 油水混合介质当油中含水量小于30%时会形成油包水型乳状液, 水包含在油中, 这些水相对钢铁表面的润湿将受到抑制, 发生腐蚀的倾向较小。当水含量大于40%时, 会形成水包油型乳状液, 油包含在水中, 这时钢铁材料表面润湿而易引发二氧化碳、硫化氢腐蚀。按照作业区提供的数据, 该输油管道的水含量达到了60%。这为管道内表面腐蚀创造了条件。

(2) 硫化氢造成钢材脆化和损伤。在湿硫化氢环境中, 硫化氢会发生电离, 使水具有酸性, 硫化氢在水中的电离如下。

反应产物氢一部分氢原子之间有较大的亲和力, 易相互结合形成氢分子;另一部分原子半径极小的氢原子获得足够的能量后变成扩散氢[H]而渗入钢的内部并溶入晶格中。溶于晶格中的氢有很强的游离性, 在一定条件下将导致材料的脆化和损伤。

(3) CO2/H2S腐蚀过程中不能形成防腐蚀的产物膜。CO2/H2S的腐蚀过程是CO2/H2S溶于水形成碳酸和氢硫酸, 释放出氢离子。氢离子极易夺取电子还原, 促使阳极铁溶解而导致腐蚀。产物为铁的碳酸物和硫化物, 随后表面被铁的腐蚀产物所覆盖。因此CO2/H2S对管道的腐蚀, 还与腐蚀产物是否在钢的表面成膜及膜的结构和稳定性有着重要的关系。据采集的数据, 该段油管线运行温度在45℃, 而在该温度下, 管道材料表面无法形成稳定的Fe CO3膜 (一般认为要在60℃才上才能形成) , 管道一直以初始的高速腐蚀, 从而使管道腐蚀加快。

2.2 点蚀是造成穿孔的主要原因。

据生产报表推算出, 该段的流速在0.14~0.16m/s之间, 速度相对较低。腐蚀产物易在管底聚集造成局部腐蚀, 形成点蚀, 点蚀内的溶液呈停滞状态, 物质的流动困难, 使闭塞区内外电化学条件形成很大的差异, 导致闭塞区内金属表面发生活性溶解腐蚀。主要形成过程如下。

(1) 孔内氧的贫乏, 孔内外形成氧浓差电池。孔内金属表面为阳极, 孔自由表面为阴极。开始的时候, 发生普通的电化学腐蚀。

(2) 正常情况下随着反应的持续, 会很快生成一层氧化保护膜, 从而大大降低腐蚀速率, 但在孔中, 随着氧化还原反应进行, 孔内部的氧被消耗。可是, 由于孔小, 氧没法轻松进入孔内, 但孔外部的氧却能保证充足供应。这样的“不均衡”, 导致了缝隙内外形成了“氧浓差电池”, 孔外氧浓度高, 为阴极;孔内氧浓度低, 为阳极, 这样就使得缝隙内的金属加快腐蚀, 不断消耗。同时, 氧化膜也不易形成, 没有保护作用。

(3) 孔内被腐蚀的金属阳离子不断积累过剩, 吸引了孔外的氯离子迁移到缝隙中, 以维持电荷平衡, 这样造成了氯离子浓度在缝隙中的富集, 局部浓度可能比整体溶液的氯离子浓度高很多倍 (10倍左右) 。氯离子对很多依靠钝化膜的金属具有特殊的功效——能够在局部破坏钝化膜, 使其变得不完整, 造成裸露的金属基体部分 (阳极) 与旁边残存的钝化膜 (阴极) 形成原电池, 金属基体不断腐蚀。

2.3 阴极保护实施效果和维护力度不够。

阴极保护能有效的减缓管道腐蚀, 目前油田所有的输油管道都有阴极保护。曾对管道的阴极保护进行了检测, 沿途部分检测桩缺失, 末端电位达不到要求。

3 预防措施

(1) 施工中加强管材的报验。虽然在施工前会对进场的管材进行验收, 供货商也会提交材质证明材料, 监理人员也会对外观等内容进行检查, 但这都无法完全保证材质合格。一是监理人员对材质单的审查, 只能对照规范对材料的成份进行检查, 看是否超标没有。二是在外观检查中发现不了管内的缺陷, 如有微裂纹等。

(2) 采用缓蚀剂防护技术。缓蚀剂能有效的减缓金属腐蚀, 已广泛的运用于生产中。

(3) 定期对输油管道的阴极保护效果进行检测。目前所有的输油管道都有阴极保护, 应定期对输油管道的阴极保护效果进行检测, 使阴极保护处于有效状态。

(4) 避免死油段的产生, 定期活动死油段。建议对长期静置的死油段进行收集或排放, 定期清扫所积聚的腐蚀产物, 缩短死油腐蚀管道的时间, 有效控制管道内腐蚀。

(5) 定期对管道的内外腐蚀情况进行检测。提早预防, 发现漏点及时修补。

4 结语

本文对该管道的腐蚀情况进行了分析, 找出了腐蚀穿孔的主要原因, 同时为其它输油管道的防护提出了建议。

参考文献