探索海洋输油管道智能化生产技术的创新与应用.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 26 日 作者简介：邹子龙（1983)，男，安徽临泉人，本科学历，工程师，研究方为产业规划、项目管理。-63-探索海洋输油管道智能化生产技术的创新与应用 邹子龙1 徐雯露2 王晓东2 1.中海油能源发展股份有限公司清洁能源分公司，天津 300452 2.中国联合工程有限公司，浙江 杭州 310052 摘要：摘要：海洋石油运输管道在全球能源供应系统中居于核心地位，对全球能源的供应起着决定性的影响，然而，鉴于其在海洋环境下的运作，提升其运行的安全性和效率尤为重要。智能化生产技术的引入，可以视作这个难题的一种有效解决方案，使用先进的监测、控制以及自主化机器人技术，能够使得海洋石油运输管道实现实时监测、智能巡查以及远程操作，从而在一定程度上提高了生产效率，保证了能源运输的可持续性。基于此，本文首先阐述海洋输油管道智能化生产技术特点，其次分析海洋输油管道智能化生产技术的创新必要性，最后阐述海洋输油管道智能化生产技术应用路径，以供参考。关键词：关键词：海洋输油管道；智能化生产技术；创新应用 中图分类号：中图分类号：TE832 0 引言 随着世界对能源的渴求日益加剧，海洋油气工业的发展成为目前赖以生存和发展的一种重要方式，尤其是海底石油管道，作为全球能源输送的生命线，其职责和地位至关重要。然而，由于海底环境的复杂性，传统的海洋输油管道在监测、维修以及安全管理方面遇到了不少挑战。1 海洋输油管道智能化生产技术特点 1.1 传感器监测与控制 智能化生产技术在海洋输油管道的运行管理中，运用了传感器进行能够对全时段进行实时监测温度、压力、流量等核心参数监测，并根据其实际情况进行调控，同时将所采集信息回馈至总控制系统进行细致剖析和处理，便于操作人员及时洞悉管道的运营状况。同时，将传感器安装于管道各处，能全时捕获内外温度的动态数据，一旦温度超标，传感器会立即将警报信息传达至总控制系统，触发相应的警报。除温度监测外，压力传感器能够及时发现漏油、爆燃或其他安全风险，防止情况恶化。此外，在海洋输油管道中的传感器，能够实时监测油品的流速以及流量变动情况，如果检测到流量异常，传感器会立即发送警报信息，操作人员可以在总控制系统上，分析传感器的数据，了解到管道的各项参数变化态势，并根据需要进行相应的调整和控制，减轻了人为操作对管道运行状态的影响程度。1.2 远程监控与操作 传统的管线巡查通常依赖于工作人员的现场操作，不仅极度耗费人力和物力，同时也暴露了一些安全问题，但在当下智能化生产技术让海洋输油管道的远程监控和操作实时提取传感器抓取的数据，进行监测分析。在远程监控方面，总控制系统能实时接收来自各种传感器的信息，并且将其以直观形象的方式展示在操作人员的监控界面上，操作人员操作界面能实时获悉包揽温度、压力、流量等关键数据的运行参数，并将其制作成图表、曲线及预警系统的可视化等形式，便于操作人员直观掌握管道的运营状况，及时识别异常并采取相应的应对措施。除了监控，操作人员可以通过远程操作设备与总控制系统连接，当传感器检测到温度超标时，操作人员可以通过远程操作设备，调整管道的冷却系统降低其管道内温度，而当压力异常时，只要有网络连接，操作人员无需紧盯现场便可对管道进行监控和操作，随时随地对管道进行远程管理操作终端调节阀门或泵站的运行状态，就直接降低压力，提升了管道管理的效率和灵活性，显著减少了工作时间和成本。综上所述，海洋输油管道智能化生产技术，借由传感器的监测和控制，实现了对管道运行状态的即时中国科技期刊数据库 工业 A-64-掌握和精确控制，大大提高了管道运行的安全性、稳定性和管理效率。1.3 自动化控制与优化 基于精密的自动控制系统海洋输油管道的智能化技术才能最大程度发挥出其效用，旨在对管道运行机制的自我监控和提升，并且中央控制系统装备的智能逻辑和优化模型，能动态调整输油管道的运行参数。在海洋输油管道智能化的应用过程中，自动控制系统起主导的作用，能实时获取管道温度、压力、流速等运行状态及其参数，并且将数据传输至中央控制系统进一步处理与分析。在中央控制系统内部，运用各种高科技的控制模型和理念依据实时数据的反馈，对运行参数进行精密的计算和预测，判断当前管道运行是否出现异常，并根据实际情况进行相应调整和优化，自动调整控制参数，以达到最优运行状态。例如，当输油流量大时，系统可以自动增大输送压力；而在输油量较小时，系统会自动降低压力，以节省能源，促使管道达到更稳定、高效的运行状态。此外，中央控制系统还能与阀门、泵站等设备自动进行联动，根据实际需求自动控制设备的启闭状态和运行参数，以达到整个输油系统的协调运行。1.4 数据管理与分析 在海洋输油管道的智能化生产技术中，中央控制系统凭借其强大的数据处理能力，基于传感器和仪表设备收集比如温度、压力、流动速度和润滑油质量等大量的实时信息，实时传输至中央控制系统进行储存和分析，而中央控制系统内的数据储存模块，运用了高性能的数据库技术，能够快速处理管道运行过程中的各项参数和性能标准，具有一定的参考价值。同时，中央控制系统依托数据清洗和大数据解析技术对数据进行统计、趋势解析、关联性解析等多角度分析，从而挖掘出管道运行过程中的隐藏问题和优化方案，发现异常数据和事件，并及时预警进行处理。例如，当管道温度出现异常增高时，系统能够第一时间自动预警并立即进行应急处置，以防止管道出现故障。此外，数据解析模块还能够预测未来管道运行状况，预知可能出现的问题和风险，然后预先采取各种措施进行防备和应对，为管理者提供详细的运行报告和可行性建议，辅助其做出合理的决策，从而能显著提高管道的安全性、稳定性和效率。2 海洋输油管道智能化生产技术的创新必要性 2.1 提高运维效率 传统的管道管理方式过于依赖人工巡查和手动调整运行参数，无法实时关注管道状态，效率低下，而新式的智慧系统能够基于管道运作规则进行自我优化，适时调整操作参数，从而提升石油输送效率以及运营稳定性，为全天候实时监控奠定基础。再加上，传统的管道管理方式只能在故障发生后，对其进行修复和处理，导致生产长时间中断，但新式的智慧系统能够对运行数据的深度分析和对比，及时发现潜在的故障信号，帮助工作人员进行预防性的维护措施，从而缩短停产时间和降低维修成本。2.2 适应复杂海底环境 海底石油管道需穿越复杂的海底地形以及面对多变的海洋气候条件，对管道设计和运作带来了极大的挑战。传统的技术易受海底地理变化和海洋气候的影响，无法很好地适应这样的复杂性，然而智能化生产技术的创新基于自适应性和智能化的方式，能够更好地适应复杂海底环境。智能化生产技术利用优质传感器和监控设备，实时获取管道的压力、温度、应力等参数，并且在此基础上监测海底的地理变化、海流、海浪等环境变化数据，便于工作人员及时了解满足管道运行状态和海底环境的变化，并据此采取相应的措施进行调整和应对。2.3 推动智能化转型 智能生产技术的应用已经成为工业行业，以及海洋输油管道行业的发展大趋势，在当下应用智能技术能够实现海洋输油管道的维护和运行的自动化、信息化和智能化，提升生产成本，并且推动整个行业高标准发展。随着智能技术的广泛普及以及使用，管道运输效率将得到大幅提升，智能化的变革不只改变了传统的生产模式，也对提升行业发展起到一定程度的推动作用。只要智能化技术被广泛运用，就能够推动相关产业链的发展，打造出新的经济增长点，其中智能传感器、数据分析系统、网络安全等产业需求将因智能设备的普及而不断增加，在一定程度上促使相关产业链的壮大，形成新的产业群，为经济的发展提供新中国科技期刊数据库 工业 A-65-的活力。因此，在推动智能化改革的同时，能够在提高海洋输油管道行业的竞争力的基础上，为经济的发展打开新的机遇。总的来看，推动智能化改革是海洋输油管道行业发展的必然选择，无论是管道运维的自动化、信息化和智能化的实现，还是生产效率提升和生产成本降低的贡献，都有着至关重要的作用。3 海洋输油管道智能化生产技术应用路径 3.1 提升数据采集与处理能力 在今日的生产技术智能化浪潮下，定位目标就是如何进行有效且精准的数据收集和加工，尤其在海洋输油管道领域内，对数据的抓取和处理尤其关键，倘若要实现对管道状态的全面监控，就必须应用由众多传感器节点组成的分布式传感器网络，分散在管道系统内的各个区域，其中，每个节点的任务是收集压力、温度、流速等多种重要数据。为了实时地传输和集中处理数据，就必须在传感器网络中使用无线通讯技术将采集到的数据就能通过无线信号送到中心处理系统，实现统一的管理与解析，然后，中心处理系统再运用大数据分析与机器学习的算法对收集到的数据进行深度分析，发掘出数据中蕴含的潜在规则和趋势，实现对输油管道工作状态的精准把握和预测。此外，依靠对数据的挖掘和分析，能够对其数据进行科学的决策参考，发现管道存在异常或者潜在风险时，能及时发出警告并采取相应措施，协助操作人员制定出最合理的运维方案和应急手段，确保管道的安全和稳定运行。总之，有了实时监控和数据分析能够及时找出并处理可能的问题，并从根本上保证了管道安全性。3.2 强化智能诊断与预警机制 借助现代人工智能科技的发展，诊断和预警系统的智能化已经成为保障海洋输油管道安全运行的重要工具，并且对历史故障数据以及现有监控数据进行综合分析，便能构建一个精确的故障预测模型，从而对管道运行现状的进行准确评估。其主要流程如下：第一，对过去出现的故障数据进行深入分析，寻找出和故障直接相关的特质和模式；第二，将实时监控数据与历史数据对比分析，判断当前管道运行状态是否存在异常，如果检测到异常情况，则立即发出警报提示，提醒操作人员注意并进行相应操作；第三，结合物联网技术连接起传感器网络、中心处理系统以及远程操作平台，实现数据实时传输和远程控制，当系统检测到管道存在异常情况时，通过远程平台自动调整管道运行参数或关闭相关阀门。总之，有效避免事故发生，是海洋输油管道能安全运行的关键。3.3 优化运维管理流程 相关部门要注重设备管理，对输油管道各部分的实时监测与数据收集，基于实际运行情况与历史保养数据避免无谓的维护操作，更降低了对设备运行的干扰，提升了运维的整体效率。此外，传统的保养工作计划通常基于固定的时间段来制定，缺乏针对特定情况的实时性和个性化设置，然而，智能化运维环境能对设备实际状况和正在运行的数据进行识别、判断，并在此基础上结合预测模型和优化算法，生成出针对具体情况的计划，合理安排设备的保养工作，最大程度地减少设备维护对正常运行的影响。最后，基于智能化生产技术对设备的故障率、维修时间等数据的分析，能提供一个合理的备件库存数量以及配置方案，避免备件出现过剩或者供应短缺的情况，从而提升了备件的使用效率和管理效果。全面来看，智能化的运维环境使用数字化管理和优化算法，不仅适用于海洋输油管道的全寿命周期管理，还能提供设备管理、保养计划制定以及备件库存管理。3.4 实现人机协同作业 随着智能生产流程的引入，人机合作采用先进的机器人技术和自动化设备能够替人处理海洋输油管道中的检修、维护以及其他高风险或者单调重复的工作。其中，机器人在海洋输油管道维护中的应用具体可展现在几个层面：第一，配备传感器和摄像头设备的机器人能够进行管道内部的检查，实时采集数据然后传输给运维平台，协助运维人员快速了解管道运行状况；第二，装备清洗装置的机器人能够在管道内部进行清洗，确保管道内流动通畅，而针对大型的维修任务，相应的机器人能够独立完成焊接、切割等准确操作，降低了人为因素导致的风险和误差。在人机共同运作中，工作人员主要通过运维平台实时查看机器人的位置、状态以及数据，并在需要时进行干预，并且他们也需要负责对机器人的保养和维护，确保其持续正常运行。在总体上，机器人可以接手一些高风险且危险的工作任务，大大减少人员直接面对危险环境的机会，确保了生产流程的平稳进行。4 结束语 中国科技期刊数据库 工业 A-66-总的来说，鉴于海洋输油管道的智能化生产技术的革新和实践，为石油运输的科学发展注入勃勃生机，在当下，科技的飞速发展背景下，更多颠覆性的技术将会对海洋油品运输模式进行深度革新，使之向着更智能、环保，并且效率更高的输油体系迈进。参考文献 1 贾 帅.智 能 化 信 息 技 术 在 京 津 第 二 输 油 管 道 完 整 性 建 设 中 的 应 用 实 践 J.油 气 田 地 面 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