清管器运行过程动态监测系统的构建

张圣兵 别沁 杨生红 陈强 吴小波

中国石油西南油田分公司输气管理处 四川成都 610213

清管是管道生产运行的重要组成部分，能够清除管道内的残留污物杂质，延长管道的使用寿命，同时减少摩擦阻力，提高管道输送效率，并确保管道安全运行。但是，由于管道处于埋地状况，长期受到土层挤压、外物碾压等因素的影响，对于管道位移、变形等管道现状无法准确掌握，这就给清管过程中清管器运行情况带来不利影响，可能出现清管器卡堵事故。清管过程监测系统是对清管器运行过程的跟踪，并实时掌握清管器在管道中的运行情况。对于清管器在埋地管道中的运行情况，传统方式多采用简单公式计算结合人工在管道沿途监听。随着天然气管道建设的快速发展，清管频率的增加，使得这种原始手段难以适应清管作业的要求。因此，研发一套适合我国输气管道实际情况的清管监测系统至关重要。

一、清管器运行过程动态监测系统的构成

通过对管道清管过程的深入研究，发现采用“清管过程动态监测模型+清管通过信号监测设备”相结合的监测方式，是目前较好的监测手段。清管过程监测模型主要是通过对清管过程中管道内的压力、进气量以及压差等重要参数进行实时分析，得出影响清管器运行过程的关键参数与清管器运行位置之间的相关度，结合相应的预测计算公式以及修正公式，编制清管计算程序，从而建立清管过程动态监测模型。清管通过信号监测设备则是对清管器在管道中运行位置定点监测的一种方式，同时也是实现清管动态模型的准确性验证及修正的重要保障。

清管过程动态监测系统主要由清管过程动态监测模型、清管通过信号监测设备与GPRS数据采集模块以及数据中心组成。

二、清管过程动态监测系统功能

1.GPRS数据传输系统

GPRS（General Packet Radio Service）为通用分组无线业务，GPRS 通信网络应用在清管器运行过程监测系统中有下列特点：①可充分利用现有资源中国移动全国范围的电信网络GSM，可方便、快速、低建设成本地为用户数据终端提供远程接入网络的部署；②传输速率高，③接入时间短，；④提供实时在线功能“Always Online”，用户将始终处于连线和在线状态，这使访问服务变得非常简单、快速；⑤按流量计费，按照用户接收和发送数据包的数量来收取费用，没有数据流量的传递时，用户即使挂在网上是不收费的。

清管器运行过程动态监测系统数据传输以中国移动GSM/GPRS网络为通信平台，采用GPRS、SMS等承载方式，通过无线数据传输终端设备（GPRS DTU）提供数据传输通道，满足数据传输需求。

2.数据采集模块

数据采集模块由清管通过信号监测设备和GPRS数据通讯模块组成，清管通过信号监测设备可在清管器通过时准确判断并记录其通过时间、次数等信息，做出相应的声光指示。其相关数据可通过GPRS网络上传至数据中心，使相关人员及时了解清管器运行的实时状态，为清管工作的顺利进行提供技术支持。

当成功判断出清管器通过时，处理器将清管器通过的时间和日期记录在指存储器中，并通过LCD 显示出来，同时伴有声光报警。清管通过信号监测设备的时间通过实时时钟芯片保存在处理器中，操作人员可以在信号监测设备的液晶显示屏查询清管器通过的信息，并通过GPRS网络和控制中心联络。

3.数据中心

数据中心的清管器运行过程监测系统软件可人工输入SCADA 系统采集到的收、发球站的进、出气量和压力等参数，再通过理论公式计算得出清管器的当前运行位置和通过各监测点的预测时间，并在计算机屏幕上显示出来。根据清管器通过各监测点的实际时间和预测时间之差，清管器运行过程动态监测系统软件不断地校正、优化其理论计算公式，提高预报时间的准确性。清管器运行过程动态监测系统软件将通过完善接口功能，可实现通过SCADA 网络获取实时数据，从而实现软件计算的全自动化过程。

在线数据采集系统提供分布式和集中式两种存储方式：①在分布式存储方式中，在线数据采集系统上下游两端数据采集平台生成的数据文件，被分别存储在本地计算机的硬盘中；②在集中式存储方式中，当网络条件具备时，在线数据采集系统可以利用网络技术，将数据集中到服务器端，且可实现更为便捷的B/S模式。

结束语

通过建立清管器运行过程动态监测系统，将实现对清管器运行过程的实时监测。通过沿途安装的清管通过信号监测设备，能够及时准确掌握清管器通过监测点的时间信号，并验证和修正清管过程动态监测模型，确保模型的准确性。清管器运行过程监测系统对长输管道的清管过程的监测工作带来极大的便利，具有重要的意义。

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