搭建智慧燃气平台提升燃气管网安全性

武汉市天然气有限公司 陈 雪

城镇燃气管网的安全运营是保障城燃企业稳步发展的基础。随着燃气用户逐渐增多、供暖市场逐步扩大，天然气用量也随之增加。在城镇天然气需求量日益增大以及中压燃气管网逐步升压的形势下，管道施工作业时的不安全行为以及日常运维中管道、阀门、管件的不安全状态都有可能造成燃气管网泄漏。如何保障燃气管网的安全运行、提升管网的综合安全性以及减少燃气管网泄漏事件的发生，成为了城燃企业必须思考的问题。十四五规划以来，数字化及智能化成为了城市燃气企业后续发展的方向，燃气企业若能够逐步搭建智慧燃气平台，则能够帮助企业通过智能模块的搭建提升管网的综合安全性，降低燃气泄漏事故风险程度，进一步保障管网运营安全及居民用气安全。

1 燃气管道智能监控平台

1.1 燃气管道泄漏主要类型

埋地燃气管道的泄漏事故主要是由第三方施工破坏以及管道腐蚀造成的。一方面，随着城市的高速发展，市政工程中的新建、迁改工程愈发增多，但由于部分施工方法律意识较为淡薄，在无相关手续且未与管线产权单位商议管道保护方案的情况下私自开工，导致出现燃气管道破损泄漏事件。另一方面，埋地钢管腐蚀也成为了管道泄漏事故的主要原因。随着城市轨道交通的完善以及有轨电车的铺设，杂散电流对埋地钢管的干扰愈加明显。在杂散电流的影响下，与钢轨并行以及交叉处的燃气管道在土壤自腐蚀的基础上加速了腐蚀速率，同时也增加了腐蚀漏气风险。此时，阴极保护工作变得愈发重要，需对埋地钢管的通电电位及断电点位实施阴保监测。

1.2 燃气管道智能监控平台的建立

搭建埋地燃气管道监控平台可实现对埋地钢管阴保状况的监测分析并且能够有效提高第三方施工监护力度。该平台中的电子监护模块可及时发现未经沟通协调的第三方自主施工问题，弥补人工监护可能出现的疏漏，尽量避免因第三方野蛮施工而导致的燃气管道破损、泄漏事故。

为了防止燃气管线受到第三方破坏，可通过在管线沿线设置分布式光纤，通过振动信号的传递，在该平台实现管道破坏及时预警功能。该监控平台也可结合GIS系统实现泄漏点精准定位，提升应急响应速度。除此以外，可在管道与轨道交通并行或交叉1 m范围内设置智能阴极保护检测桩并将数据上传至管线监控平台，实现阴保数据及时反馈与分析。通过监控平台对风险点的及时预警，管线产权单位能够迅速采取应对措施，从而降低钢管腐蚀泄漏风险。

现阶段已在部分受杂散电流影响干扰较强的管段设置了阴极保护测试远传桩，可实现数据24 h汇总。目前平台仅显示异常的数据项，暂未实现自动分析和预警功能。若后续改造成智能阴极保护测试桩，则可在后台准确掌握管道腐蚀情况，管网运营部门可及时采取措施，降低管道腐蚀泄漏风险。另外，第三方施工监控模块是燃气管道智能监控平台发展的方向，通过管道智能监控及光纤振动信号预警，弥补第三方施工中的监护空缺。

2 智能阀井监控平台

2.1 阀井泄漏主要类型

燃气阀井的主要泄漏类型为放散阀泄漏。放散阀阀杆顶端的丝扣球阀破损率较高，使得放散阀泄漏成为了阀门泄漏的主要类型。阀体与管道连接处螺口松动以及放散阀阀芯处未按时维护注入油脂均会导致放散阀出现漏气现象。现阶段为满足城镇采暖需求，中压管网正在稳步逐渐升压。随着压力增大，更增大了放散阀杆上丝扣球阀破损率。

因此放散阀的检修维护是日常巡检过程中不容忽视的环节。但此类直埋放散阀数量较多，日常维护检测消耗力度又大，一定程度上也增加了城燃企业巡线人员巡检工作量。

2.2 智能阀井监控平台的建立

搭建智能阀井监控平台可实现对阀井状态的监控，降低阀井燃气漏气的风险，同时也可提升检修效率。智能阀井监控模块应具备井盖防侵入功能以及阀井智能检测监控功能，通过平台配套设备内部传感器可将阀井内燃气浓度、水位以及阀井开启状态等数据传送至公司管网监控后台，从而实现对阀井内燃气浓度、水位值的全天候监测。当阀井出现燃气泄漏时，对应的阀井信息将直接反馈至调度中心，并第一时间派出抢维修人员展开维护工作。管网监控后台可随时查看各个阀门井状态。

现阶段智能阀井监控工作的展开难点主要与阀井内部环境有关。阀井内常处于潮湿状态，且存在淤泥与积水，因此选用的传感器需考虑其受到温湿度的影响程度、响应速度以及稳定性。根据前期武昌区域试用情况得出，该监控平台除了具备燃气泄漏报警功能，还可准确反馈阀井内的温湿度、液位、防盗状态等阀井相关参数。表1为2021年9月武昌区团结路段某阀井内相关参数。该平台将设备浸水状态准确反馈至运维员端，提升了阀井维护效率。随着后续该智能阀井监控模块的完善，将大大提高城燃企业对阀井安全隐患的监测能力以及应急响应效率，此外也可减轻人工巡检强度。

表1 某阀井智能监控参数

3 调压箱智能监控平台

3.1 调压箱泄漏主要类型

调压箱作为燃气管网的重要附属设施，在日常运营维护工作中运维人员会对调压箱的设备质量问题、螺栓螺口松动、密封材料老化以及基础沉降等问题展开维护。调压箱出现燃气泄漏情况时，一般多表现为调压器主调无故不能正常调压、调压器进口阀门阀芯漏气，接口处丝口炸裂等。此外，调压箱的数据采集、运营压力调试、调压箱维保工作耗时多、工作量大，且管理难度大。随着燃气运行压力等级的上升，天然气调压器的安全运行问题日益受到重视。无论是自然原因还是人为操作原因引起的调压箱供气事故，若不能及时发现和处理，都有可能会对人民群众的生命财产造成极大的损害。

3.2 调压箱智能监控平台的建立

搭建燃气调压箱智能监控平台可实现对调压箱运行状态的智能检测以及压力调节，提升燃气调压箱工作的整体安全性。调压箱运行压力及流量值可通过远传模块传输至调压箱智能监控平台；该平台通过压力流量分析实现对控制导阀的智能控制，从而实现调压器出口流量、出口压力控制。此外，通过该智能监控平台，可实现对调压箱的远程阀控功能，及时对存在漏气及安全隐患的调压箱进行关阀处理。与此同时，该平台通过与GIS系统数据共享对接，可实现调压箱的精准定位，提升应急响应速度，降低调压箱出现燃气泄漏情况带来的风险。

现阶段部分调压箱增设了压力、流量远传装置，可实现对区域调压箱用气流量压力监控及实时数据远传。为后续冬供期间用气量的监测及预测提供了数据基础。后期将通过一系列的调压箱改造工作，逐步完善燃气调压箱智能监控平台，包括在现有压力流量数据远传的基础上扩展采集过滤器压差、切断阀状态、泄露报警和柜门开关等信息，并定时进行数据远传。

4 户内燃气设备安全监控平台

4.1 户内燃气泄漏主要类型

户内燃气管道泄漏的主要类型为表前阀阀口泄漏以及连接灶具的胶管老化龟裂，或胶管两端松动脱落导致的燃气泄漏。燃气表前阀为紧急情况下用户可自行操作切断燃气的阀门。由于该阀门与管道的连接方式为丝扣连接，连接处密封材料易老化，所以入户安检时，表前阀处常被测出有轻微泄漏。现阶段居民用户灶前连接管尚未普遍采用金属波纹管，使用橡胶软管的用户占比仍较大。燃气灶软管的规定使用年限为 18个月，但目前绝大多数居民用户并未按此规定更换，导致橡胶软管超期使用，入户安检时常发现连接软管表面出现龟裂、老化的现象。部分居民用户家中橡胶管过长，且并未用管箍固定，橡胶软管有脱落并导致漏气的风险。

4.2 户内燃气智能监控平台的建立

搭建户内燃气设备安全监控平台可实现对户内燃气设备运行状况的监测，提升户内燃气使用安全性。该平台配套的燃气报警器可在探测到燃气泄漏后，联动切断入户燃气，并将泄漏报警信息传递到用户端，实现燃气泄漏及时预警。该预警信息也会同步至管理平台，实现快速响应并转单至抢修中心尽快上户解决漏气问题，保障用户用气安全。

现阶段商业用户燃具均已设置泄漏报警装置，可采取报警器与切断阀联动的方式，逐步纳入户内燃气设备安全监控平台，进一步保障商业用户用气安全。适用于居民用户的燃气报警器，由于存在误报及零点漂移等情况，并未得到广泛应用，暂时只能通过定期入户安检保障其用气安全。

5 结语

对于城镇燃气企业来说，安全是第一要务，城燃企业需要不断提升管网运营能力以及管网运营安全性。对于在日常运营维护中发现的燃气泄漏情况以及运营维护中出现的难点，一方面可以通过完善和优化巡线相关规章制度，加大安全用气宣传力度来降低人为因素引起的泄漏事件发生概率，此外也需结合现阶段城燃企业智慧燃气、智慧管网发展趋势，对燃气管网运行工况及设备运行状况展开智能监控，及时排除隐患。城燃企业应主动结合数字化发展趋势，积极搭建智慧燃气平台，进一步提升公司管网运营的安全可靠性。通过各个平台模块实现实时监控以及预警功能，帮助管网运维人员随时了解管网运行工况以及设备运行状况，及时修复泄漏设备及管道，降低燃气管网泄漏造成的风险。城燃企业可通过打造智慧燃气综合服务平台，不断提升公司的管网调度能力、安全运营能力，从而提升企业的管网运营安全性以及核心竞争力。