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管道“閱兵式”上的三大亮眼技術

  • 發佈時間:2014-11-14 10:29:30  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  一支像巴塞羅那或者皇家馬德里這種級別的隊內訓練,就代表了西班牙甚至世界足球的巔峰水準。那麼問題來了,國內有沒有這樣的“俱樂部”?

  還真有。10日,在河北廊坊國際會展中心12萬平方米的B館內,機器轟鳴,電光閃動,中國石油天然氣管道局第八屆科技大會科技成果展覽在此舉行。小如改進型的頭盔面罩,大到變形金剛般的山地運管機,共有143項重大科技成果、200余項全員革新創造成果得以展示。到場專家稱,這些成果代表了該局科技工作的最新進展,也體現了國內管道工程與設備領域的最高科研水準。

  置身其中,記者深感這場氣勢如虹、有如閱兵的展覽背後,是該單位重視科技、勇於創新的良好氛圍,以及一個大型國企肩上沉甸甸的責任感。因為,很多技術的突破,不僅填補了行業空白,更國際領先,為民族工業叫板國際對手提供了強大的自信。

  “限于篇幅,如從這些成果中選出三個,您會選哪些?”記者問。

  “為難”的管道局局長趙玉建只好從眾多技術中,挑出三個“孩子”介紹給記者:油氣管道SCADA系統軟體、焊縫跟蹤技術和機械噴塗液體聚氨酯補口技術。對管道行業不熟悉的人可能並不知道,這些成果其實早已聲動九州。

  Epipeview軟體:多了一利器,長舒一口氣

  “我國的能源儲備多少,能源命脈的網路分佈如何,這些至關重要的資訊一旦洩露,後果不堪設想。”這是壓在趙玉建和眾多管道人心頭多年的一塊石頭。

  站在行業需求和戰略安全的角度看,油氣儲運自動化控制軟體Epipeview的成功研發,打破了多年的國外壟斷,也卸下了那塊石頭。

  採用數據採集與監視控制(SCADA)系統對油庫和管道實施監視與控制,是世界上普遍採用的方法,而系統軟體又是系統的核心,由管道局龍慧公司自主研發的Epipeview就是這樣一款軟體。

  龍慧公司副總工程師李國棟告訴科技日報記者,通過遍佈的感測器,系統會收集管道內外的溫度、流量、壓力等數據,並形成簡單清晰的軟體界面,操作員由此便可監視管道上的重要設備或油庫的整體運作狀況。

  軟體的另外一個功能是控制,由於提供了對油泵等設備控制的面板和邏輯,調動人員不用在現場就可完成所有控制。我們可以想像一個典型的應用場景:一條管道橫跨諸省長達數千公里,而在某城市內的控制中心,操作人員對著電腦螢幕就可“運籌帷幄”,監控整條管道。

  “由於引入面向服務的架構體系(SOA架構),整個軟體就像搭積木,可實現在同一套系統中劃分獨立的處理單元,使系統在數據維護、工程開發、安裝部署和升級維護等方面具備更好的靈活性、可配置性和隔離性。”李國棟介紹道,而抽象並內置管道模型庫,不僅可以使工程開發過程簡單化、標準化,而且實現實施經驗積累的有形化,産品既適用於油氣管道工藝站場,也可應用於大型的油氣管道控制中心和油庫。

  從上個世紀80年代初從引進首套SCADA系統,一直到2011年龍慧公司研發出該軟體,我國的長輸管網管理一直使用進口軟體。“包括集團公司的調控中心在內,用的都是歐美技術,實際上既不安全,成本又高。”趙玉建説。

  2011年,伊朗軍火庫爆炸以及去年爆出的棱鏡門事件,很容易讓人對軟體病毒與戰略安全産生聯想。可以説,Epipeview這樣一款自主軟體的出現既降低了工程成本,又保障了國家能源戰略通道安全。

  2012年6月,該軟體中標“寧夏石化成品油外輸管道SCADA系統”總承包項目,開創國內公司使用自主研發軟體承擔項目總承包的先河;翌年10月,跨平臺、大容量的Epipeview4.0首次走出國門,成功應用在坦尚尼亞天然氣管道項目;截至目前,Epipeview已經成功應用150多套,應用項目覆蓋天然氣、成品油等介質管道的站控和控制中心應用,初步樹立了自主SCADA系統軟體品牌。

  趙玉建對此評價道,“這既是企業責任成長的一項利器,也讓我們長舒了一口氣。”

  焊縫跟蹤技術:腰斬進口設備天價

  “防我們就跟防賊似的,就是因為這個技術咱們之前掌握不了。”説話的是中國天然氣管道科學研究院施工裝備研究所所長張鋒。

  他説的是美國CRC公司帶焊縫跟蹤技術的自動外焊機。這家陸上管道自動焊領域稱得上領軍的公司很霸道:中國施工單位只能買或者租賃設備,核心技術碰不到。比如現場參數的調整,CRC的工程師來調整後,不允許中方人員動手,幹完活以後他就把卡拿走了,第二天來再插上。

  焊縫跟蹤技術真的就這麼神奇?在展會現場,記者看到,在一個鋼管的外側有數道近乎S形的焊縫,開動機器後,帶有兩個焊槍的焊機就順著弧線優雅地擺動,焊過處嚴絲合縫。

  記者了解到,按照工藝來説,管道焊接分根焊、熱焊、填充焊和蓋面焊四個環節。根焊就是打底焊,是指把兩個管口組對以後的第一遍焊接,目前一般用內焊機從管道內焊,而熱焊、填充焊和蓋面焊,這三種工藝都是外焊機從外部來完成。

  整個自動焊接過程中,出現缺陷的往往是填充焊這一環節,沒有焊縫跟蹤技術以前,全是焊工手工操作,焊接品質基本上取決於工人的經驗和素質,而有了焊縫跟蹤技術以後,整個自動焊過程就可實現自動化,不管坡口或是其他參數有變化,他都可以通過跟蹤保證焊接的穩定性。

  “像無人駕駛的車輛,仍可以安全地沿著公路走,就是這樣一套跟蹤系統。”管道科學研究院徐昌學院長比喻道。這項技術的難點就在於,能否跟蹤到採集的信號,如果焊偏,電流電壓信號會發生變化,把這個變化採集到之後,再用建立好的數學模型處理,然後根據這個反饋來修正路線。

  “這是管道焊接技術上的一次革命。”趙玉建表示,管道局自主研發的CPP900自動焊技術裝備,接近甚至部分已超過國外廠商的指標。焊縫跟蹤技術的研發成功,將揭開自動焊應用新的一頁。今後自動焊可進一步拓展成果,讓其適應性更強,效率更高,“正因為是自己的技術,我們可以持續地進步,而不是跟著人家跑。”

  至於國外那家廠商,自得知管道局著手自主研發自動焊技術裝備後,高開的價格就走低,當焊縫跟蹤技術取得重大突破時,其價格已經腰斬了一半。

  機械噴塗液體聚氨酯補口:滅掉原始的火把

  如果在幾年前,你還會在管道施工現場看到火把,以及這樣的場景,工人們帶著液化氣罐,手拿噴火的烤把,對著管道焊口部位加熱,然後刷漆、把熱縮帶套上,再用火焰烘烤……

  這一過程叫做聚乙烯熱縮帶防腐補口,因為管道現場焊接的部位要預留出來不做防腐處理,所以焊接完畢後要將這一段做現場防腐。

  據國家工程實驗室防腐專業實驗室副主任、教授級高級工程師廖宇平介紹,傳統的管道熱縮帶補口施工作業,完全依賴人工烘烤加熱補口,補口品質受到多種人為因素影響,容易出現涂層粘接性、緻密性較差,施工效率較低等情況,補口失效的隱患較多。

  而且傳統工藝使用的聚乙烯熱收縮帶一旦老化失效,會阻斷陰極保護電流的通道。“因為管道防腐是涂層保護與陰極電流保護相結合。需要給管道通電,讓管道電位低於腐蝕電位。”廖宇平講到,由於聚乙烯材料的絕緣性非常好,那麼在乾燥地區或者乾濕交替地區,破損處電流就通不上了,鋼管就會遭受腐蝕,而使用液體聚氨酯補口可以規避這個問題,因此也被稱為免維護補口。

  “這一工藝一般不需要預熱。”廖宇平介紹説,機械噴塗液體聚氨酯補口技術在國際上被廣泛應用,但之前在我國沒有這個技術。從2008年起,管道局防腐公司就致力於液體聚氨酯補口技術的研究,經過4年鑽研,取得突破。他們首次建立起了管道機械化自動補口技術體系,實現了工業應用,提高了管道補口品質與技術水準。研製的無溶劑聚氨酯補口塗料,性能也已達到國際先進水準。

  開發的液體聚氨酯自動噴塗補口技術及成套裝備,填補了國內空白,已成功在管道建設工程中推廣應用;第二代噴塗補口機提高了機械化程度,並滿足坡地作業需要,較國外裝備的機械化水準更高、工人作業條件更好。

  趙玉建引用專家的鑒定意見説,“該技術實現了設備和材料國産化,打破國外對該技術的壟斷局面,引領中國管道補口走進新時代。”

  未來管道:數字化、資訊化、智慧化、效能化

  “在今年企業戰略會上,我們明確了戰略任務的一個主攻方向。”趙玉建講出了管道局下一步的戰略目標,即秉持全生命週期管理理念,履行終身服務責任,建設數字化、資訊化、智慧化、效能化管道,實現管道運作的高效、節能、安全和環保。

  數字化,就是通過數據對真實管道包括場站、閥室、儲庫罐等管道附屬設施進行表述,包含勘察數據、設計數據、材料數據等一系列基礎數據。趙玉建強調,“可以説,數字化是實現其他‘三化’的基礎和前提,從根本上決定著資訊化、智慧化、效能化的品質和層次。”

  而管道資訊化就是通過研發資訊平臺,將設計、施工、運營、檢測等各個階段的管道基礎數據進行整合、處理、轉化,以滿足各類用戶實時便捷可視地獲取、管理和使用管道資訊資産。

  智慧化,則具體包括管道建設的智慧化和管道運作維護的智慧化。管道建設的智慧化,主要就是作業方式的機械化、自動化,比如我們的全自動焊接技術、機械化防腐補口技術等。管道運作維護的智慧化,主要指以大數據環境為基礎,以智慧控制、智慧評價、智慧預警、智慧防災為手段,全面實現在役管道的自動化運作。

  而所謂效能化,就是在數字化、資訊化、智慧化的基礎上,全面系統應用人機智慧,通過綜合分析、智慧評估、科學決策,在提高管道運能的同時,最大程度降低管道建設期和運作期的能源消耗。“比如,實現了管道的效能化,後期管道運作維護中的人工巡護線、閥室看護等傳統業務基本可以退出歷史舞臺,管道安全監測、定期體檢、安全性改造等環節的資源投入可以大大減少,而且更加快捷高效。”趙玉建説。

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