做油气管道的保健医生

　   编者按 设备是石油化工行业健康运行、持续发展和开展科技创新的基础保障之一。1月8日，2018年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂举行。在41项石油、化学和化工类获奖项目中，有3项为装备类。这3个获奖项目在填补技术空白、解决工业“卡脖子”问题、创造经济效益方面均取得了突出成绩。本刊编辑部特组织系列报道，介绍这3个获奖项目的技术成果，以飨读者。

　　1月8日，从2018年度国家科学技术奖励大会现场传出消息，中国石油大学(北京)牵头的油气管道系统完整性关键技术与工业化应用荣获国家技术发明二等奖。这让该项目的主要完成人——国家安全生产专家组成员、中国石油大学(北京)管道技术与安全研究中心主任董绍华深感兴奋与鼓舞。

　　“油气管道的安全关乎我国能源供应安全和社会公共安全，不可小觑。开发具有自主知识产权的可靠的管道系统完整性关键技术，为我国油气管道找到一个医术高超的保健医，我们义不容辞。”董绍华介绍说，这项技术集合了多学科的多项科研成果，为我国乃至世界的油气输送管道的安全提供一个从管道的检测、设备的诊断、完整性评价到不停输修复等全方位的“保健”解决方案，整体技术达到国际先进水平。

　　油气管道安全不容小觑

　　作为我国石油能源的大动脉，我国油气输送管道长达十几万千米，分布在几十万平方千米的土地上，许多是在人迹罕见的荒野上。要保障这些管道的平稳运行不出故障并非易事。管道系统完整性关键技术就是要解决这个难题。

　　董绍华告诉记者，我国油气管道干线已达到12.5万千米， 近年来油气管道泄漏事故多发。在技术方面，我国管道行业面临着三大难题，一是老旧管道事故多发，管道缺陷数量多而复杂，管道内检测精度亟待提高;二是管道输送动力设施故障诊断难度大，大型机组的微弱故障诊断及预测预警不能满足生产需求;三是管道缺陷评价和修复可靠性低，缺乏可行的管道不停输非焊接永久性修复技术。

　　针对这些问题，项目研发团队从本世纪初开始进行系统地攻关工作，从全面保障油气管道安全出发，主要瞄准4个方向：一是内检测精度低、焊缝无法检测量化的问题;二是解决动力设备，早期、全面、精确诊断的难题;三是如何评价判断动力设施缺陷的可靠性;四是解决管道的不停车修复难题。

　　“要实现这些目标，就必须开展系统研究，涉及电磁学、物理、机械、电子、安全、储运、信息化等多个学科门类。”董绍华表示，从2005年开始，研发团队历经十余年的艰苦攻关，终于在油气管道系统完整性关键技术上取得了多项突破，形成系统的完整性关键技术，取得了良好效果，可以为我国乃至世界的油气输送管道提供一个从管道的检测、评价、风险预警到故障修复等全方位的健康解决方案。

　　创新提供全方位保障

　　维持油气管道的运行状态良好，需要多项技术的组合。董绍华向记者介绍了获奖项目中包含的4项具有国际先进或领先水平的主要创新性成果，这些成果是中国石油大学(北京)、中石油、中石化团队共同合作和努力的结晶。

　　一是发明了管道三轴高清漏磁内检测以及多通道高精度变形检测装置，大幅提升了管道缺陷监测的精准度，缺陷识别的精度和对复杂缺陷的识别能力均提高了10%以上。漏磁霍尔传感器采用新型集成固化耦合传感器和全数字化三维漏磁信号采集系统，使检测缺陷深度门槛值由10%~20%壁厚提高到5%~10%壁厚，检出率提高10%;多通道变形检测采用高精度角位移传感器、抗抖探头摆动装置和拓扑算法，提高定位精度10%。

　　“这个检测器相当于一个游走在管道内的智能机器人，可以敏锐地检测到管道缺陷，目前检测总里程已经达到15.8万千米，国内12万千米管道已完成基线检测近50%，消除重大隐患近百起。与此同时，还大幅降低了检测费用，给企业带来的重大经济效益。”董绍华表示。

　　二是开发成功动设备安全监测与预知性维护系列技术与装备，实现了储运设施压缩机/泵机组监测、检测及评价，技术覆盖了动力生产运行的各个环节，实现了动力机组的安全监测、远程监测和诊断，其中信噪比指标可以控制到0.1水平，达到世界领先水平，在技术模型和方法上实现微弱故障的提前发现，提高故障预警发现率20%以上。

　　三是研发成功管道完整性评价技术方法，通过复杂缺陷动态耦合机理的研究，提出了多因素耦合双重判据失效评估及故障因果链可靠性模糊评价方法，实现了系统健康等级准确评价、故障趋势和寿命预测，传统Pairs模型预测精度80%，采用疲劳耦合理论，修正了Pairs模型，预测精度提高了5%~10%。