图为该局第四工程分公司展示的山地运管机(上)和山地布管机(下) |
一支像巴塞罗那或者皇家马德里这种级别的队内训练,就代表了西班牙甚至世界足球的巅峰水平。那么问题来了,国内有没有这样的“俱乐部”?
还真有。10日,在河北廊坊国际会展中心12万平方米的B馆内,机器轰鸣,电光闪动,中国石油天然气管道局第八届科技大会科技成果展览在此举行。小如改进型的头盔面罩,大到变形金刚般的山地运管机,共有143项重大科技成果、200余项全员革新创造成果得以展示。到场专家称,这些成果代表了该局科技工作的最新进展,也体现了国内管道工程与设备领域的最高科研水平。
置身其中,记者深感这场气势如虹、有如阅兵的展览背后,是该单位重视科技、勇于创新的良好氛围,以及一个大型国企肩上沉甸甸的责任感。因为,很多技术的突破,不仅填补了行业空白,更国际领先,为民族工业叫板国际对手提供了强大的自信。
“限于篇幅,如从这些成果中选出三个,您会选哪些?”记者问。
“为难”的管道局局长赵玉建只好从众多技术中,挑出三个“孩子”介绍给记者:油气管道SCADA系统软件、焊缝跟踪技术和机械喷涂液体聚氨酯补口技术。对管道行业不熟悉的人可能并不知道,这些成果其实早已声动九州。
Epipeview软件:多了一利器,长舒一口气
“我国的能源储备多少,能源命脉的网络分布如何,这些至关重要的信息一旦泄露,后果不堪设想。”这是压在赵玉建和众多管道人心头多年的一块石头。
站在行业需求和战略安全的角度看,油气储运自动化控制软件Epipeview的成功研发,打破了多年的国外垄断,也卸下了那块石头。
采用数据采集与监视控制(SCADA)系统对油库和管道实施监视与控制,是世界上普遍采用的方法,而系统软件又是系统的核心,由管道局龙慧公司自主研发的Epipeview就是这样一款软件。
龙慧公司副总工程师李国栋告诉科技日报记者,通过遍布的传感器,系统会收集管道内外的温度、流量、压力等数据,并形成简单清晰的软件界面,操作员由此便可监视管道上的重要设备或油库的整体运行状况。
软件的另外一个功能是控制,由于提供了对油泵等设备控制的面板和逻辑,调动人员不用在现场就可完成所有控制。我们可以想象一个典型的应用场景:一条管道横跨诸省长达数千公里,而在某城市内的控制中心,操作人员对着电脑屏幕就可“运筹帷幄”,监控整条管道。
“由于引入面向服务的架构体系(SOA架构),整个软件就像搭积木,可实现在同一套系统中划分独立的处理单元,使系统在数据维护、工程开发、安装部署和升级维护等方面具备更好的灵活性、可配置性和隔离性。”李国栋介绍道,而抽象并内置管道模型库,不仅可以使工程开发过程简单化、标准化,而且实现实施经验积累的有形化,产品既适用于油气管道工艺站场,也可应用于大型的油气管道控制中心和油库。
从上个世纪80年代初从引进首套SCADA系统,一直到2011年龙慧公司研发出该软件,我国的长输管网管理一直使用进口软件。“包括集团公司的调控中心在内,用的都是欧美技术,实际上既不安全,成本又高。”赵玉建说。
2011年,伊朗军火库爆炸以及去年爆出的棱镜门事件,很容易让人对软件病毒与战略安全产生联想。可以说,Epipeview这样一款自主软件的出现既降低了工程成本,又保障了国家能源战略通道安全。
2012年6月,该软件中标“宁夏石化成品油外输管道SCADA系统”总承包项目,开创国内公司使用自主研发软件承担项目总承包的先河;翌年10月,跨平台、大容量的Epipeview4.0首次走出国门,成功应用在坦桑尼亚天然气管道项目;截至目前,Epipeview已经成功应用150多套,应用项目覆盖天然气、成品油等介质管道的站控和控制中心应用,初步树立了自主SCADA系统软件品牌。
赵玉建对此评价道,“这既是企业责任成长的一项利器,也让我们长舒了一口气。”
焊缝跟踪技术:腰斩进口设备天价
“防我们就跟防贼似的,就是因为这个技术咱们之前掌握不了。”说话的是中国天然气管道科学研究院施工装备研究所所长张锋。
他说的是美国CRC公司带焊缝跟踪技术的自动外焊机。这家陆上管道自动焊领域称得上领军的公司很霸道:中国施工单位只能买或者租赁设备,核心技术碰不到。比如现场参数的调整,CRC的工程师来调整后,不允许中方人员动手,干完活以后他就把卡拿走了,第二天来再插上。
焊缝跟踪技术真的就这么神奇?在展会现场,记者看到,在一个钢管的外侧有数道近乎S形的焊缝,开动机器后,带有两个焊枪的焊机就顺着弧线优雅地摆动,焊过处严丝合缝。
记者了解到,按照工艺来说,管道焊接分根焊、热焊、填充焊和盖面焊四个环节。根焊就是打底焊,是指把两个管口组对以后的第一遍焊接,目前一般用內焊机从管道内焊,而热焊、填充焊和盖面焊,这三种工艺都是外焊机从外部来完成。
整个自动焊接过程中,出现缺陷的往往是填充焊这一环节,没有焊缝跟踪技术以前,全是焊工手工操作,焊接质量基本上取决于工人的经验和素质,而有了焊缝跟踪技术以后,整个自动焊过程就可实现自动化,不管坡口或是其他参数有变化,他都可以通过跟踪保证焊接的稳定性。
“像无人驾驶的车辆,仍可以安全地沿着公路走,就是这样一套跟踪系统。”管道科学研究院徐昌学院长比喻道。这项技术的难点就在于,能否跟踪到采集的信号,如果焊偏,电流电压信号会发生变化,把这个变化采集到之后,再用建立好的数学模型处理,然后根据这个反馈来修正路线。
“这是管道焊接技术上的一次革命。”赵玉建表示,管道局自主研发的CPP900自动焊技术装备,接近甚至部分已超过国外厂商的指标。焊缝跟踪技术的研发成功,将揭开自动焊应用新的一页。今后自动焊可进一步拓展成果,让其适应性更强,效率更高,“正因为是自己的技术,我们可以持续地进步,而不是跟着人家跑。”
至于国外那家厂商,自得知管道局着手自主研发自动焊技术装备后,高开的价格就走低,当焊缝跟踪技术取得重大突破时,其价格已经腰斩了一半。
机械喷涂液体聚氨酯补口:灭掉原始的火把
如果在几年前,你还会在管道施工现场看到火把,以及这样的场景,工人们带着液化气罐,手拿喷火的烤把,对着管道焊口部位加热,然后刷漆、把热缩带套上,再用火焰烘烤……
这一过程叫做聚乙烯热缩带防腐补口,因为管道现场焊接的部位要预留出来不做防腐处理,所以焊接完毕后要将这一段做现场防腐。
据国家工程实验室防腐专业实验室副主任、教授级高级工程师廖宇平介绍,传统的管道热缩带补口施工作业,完全依赖人工烘烤加热补口,补口质量受到多种人为因素影响,容易出现涂层粘接性、致密性较差,施工效率较低等情况,补口失效的隐患较多。
而且传统工艺使用的聚乙烯热收缩带一旦老化失效,会阻断阴极保护电流的通道。“因为管道防腐是涂层保护与阴极电流保护相结合。需要给管道通电,让管道电位低于腐蚀电位。”廖宇平讲到,由于聚乙烯材料的绝缘性非常好,那么在干燥地区或者干湿交替地区,破损处电流就通不上了,钢管就会遭受腐蚀,而使用液体聚氨酯补口可以规避这个问题,因此也被称为免维护补口。
“这一工艺一般不需要预热。”廖宇平介绍说,机械喷涂液体聚氨酯补口技术在国际上被广泛应用,但之前在我国没有这个技术。从2008年起,管道局防腐公司就致力于液体聚氨酯补口技术的研究,经过4年钻研,取得突破。他们首次建立起了管道机械化自动补口技术体系,实现了工业应用,提高了管道补口质量与技术水平。研制的无溶剂聚氨酯补口涂料,性能也已达到国际先进水平。
开发的液体聚氨酯自动喷涂补口技术及成套装备,填补了国内空白,已成功在管道建设工程中推广应用;第二代喷涂补口机提高了机械化程度,并满足坡地作业需要,较国外装备的机械化水平更高、工人作业条件更好。
赵玉建引用专家的鉴定意见说,“该技术实现了设备和材料国产化,打破国外对该技术的垄断局面,引领中国管道补口走进新时代。”
未来管道:数字化、信息化、智能化、效能化
“在今年企业战略会上,我们明确了战略任务的一个主攻方向。”赵玉建讲出了管道局下一步的战略目标,即秉持全生命周期管理理念,履行终身服务责任,建设数字化、信息化、智能化、效能化管道,实现管道运行的高效、节能、安全和环保。
数字化,就是通过数据对真实管道包括场站、阀室、储库罐等管道附属设施进行表述,包含勘察数据、设计数据、材料数据等一系列基础数据。赵玉建强调,“可以说,数字化是实现其他‘三化’的基础和前提,从根本上决定着信息化、智能化、效能化的质量和层次。”
而管道信息化就是通过研发信息平台,将设计、施工、运营、检测等各个阶段的管道基础数据进行集成、处理、转化,以满足各类用户实时便捷可视地获取、管理和使用管道信息资产。
智能化,则具体包括管道建设的智能化和管道运行维护的智能化。管道建设的智能化,主要就是作业方式的机械化、自动化,比如我们的全自动焊接技术、机械化防腐补口技术等。管道运行维护的智能化,主要指以大数据环境为基础,以智能控制、智能评价、智能预警、智能防灾为手段,全面实现在役管道的自动化运行。
而所谓效能化,就是在数字化、信息化、智能化的基础上,全面系统应用人机智能,通过综合分析、智能评估、科学决策,在提高管道运能的同时,最大程度降低管道建设期和运行期的能源消耗。“比如,实现了管道的效能化,后期管道运行维护中的人工巡护线、阀室看护等传统业务基本可以退出历史舞台,管道安全监测、定期体检、安全性改造等环节的资源投入可以大大减少,而且更加快捷高效。”赵玉建说。