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俄羅斯PetroLight公司研發(fā)專用于天然氣管道的泄漏監(jiān)控系統(tǒng)

2010年，俄羅斯PetroLight公司與Transneft合作了創(chuàng)立OMEGA公司，并通過該公司為5500多公里的管道配備了光纖泄漏檢測與活動控制系統(tǒng)（Leak Detection and Activity Control System，簡稱 OMEGA LDACS）。2015年，PetroLight公司啟動了OptoMonitoring項目，旨在生產(chǎn)一種專用于天然氣管道的監(jiān)控系統(tǒng)（OptoMonitoring SMEO）。SMEO最多可以同時使用三種測量技術：分布式聲傳感 ( DAS )、分布式溫度傳感 ( DTS ) 和分布式應變傳感(DSS)。

SMEO組件由邏輯模塊(LM)、光纖電纜(FOC)、計算服務器(CS)和自動化操作員工作站(AOW)組成。LM通過FOC發(fā)送激光脈沖，F(xiàn)OC沿線的溫度、振動或應變信息會返回到LM中進行解釋。此外，解釋后的信號會發(fā)送到CS中進行處理。處理后的信號會發(fā)送到AOW，而操作人員將根據(jù)檢測到的事件的性質做出決定。

圖5 光纖甲烷傳感器（左）和特種光纖結構示意圖（右）

SMEO可選擇部署光纖甲烷報警器（FOMA），如圖5（左）所示。該報警器可在特別關注的位置檢查實時甲烷濃度，例如管道過渡區(qū)和管道通過區(qū)以及與鐵路、公路和水下通道相交匯的區(qū)域。一個SMEOLM能夠承載200多個FOMA，這些FOMA具有極高的靈敏度，可以監(jiān)控甲烷的實時濃度，并在濃度達到危險水平之前提醒設施操作人員。

SMEO采用由光纖、惰性氣體、鋼模塊、鋁殼、鋼鎧以及聚合物涂覆層組成的特種光纖電纜（FOC），如圖5（右）。其中，光纖是傳輸光的部件，外徑最小可達5至10微米，周圍由二氧化硅包層裹覆，折射率略低于纖芯，旨在將光信號約束在纖芯內(nèi)。光纖四周充滿惰性氣體，旨在防止光纖接觸氫氣，進而避免可能由此導致的光纖暗化。鋼、鋁和鋼鎧層則可為FOC提供防護、魯棒性和剛性。最后，添加涂覆層是為了防止鋼氧化。根據(jù)SMEO的特定項目或應用，涂覆層的材質可以是丙烯酸酯，某些情況下還可以是聚酰亞胺，而對于某些特殊應用（例如惡劣環(huán)境、高溫），則需采用其他材料（例如碳、鋁、金等）制作涂覆層。特種光纖電纜提高了光纖的架設成本和施工難度，相比對現(xiàn)有光纖預警系統(tǒng)升級，更適用于新建管道和中短長度天然氣管道。

SMEO的LM可控制50公里長的電纜，DTS可在其中5米長的電纜傳感區(qū)域上執(zhí)行1°C的溫度變化自動檢測。具體系統(tǒng)性能參數(shù)如表1所示。

表1 SMEO性能參數(shù)表

祝愨智 孫巍 編譯自《Pipeline Technology Journal》雜志2016年8月