長(cháng)輸管線(xiàn)迎來(lái)“國產(chǎn)醫生”

對長(cháng)距離輸油管線(xiàn)實(shí)施檢測，準確把握管道狀況，及時(shí)發(fā)現泄漏以及管道上的缺陷并進(jìn)行維修維護，是延長(cháng)管道壽命、避免事故發(fā)生的重要手段。東北大學(xué)電氣所管網(wǎng)智能檢測課題組從事管道檢測研究已經(jīng)20余年。課題組在“流體輸送管網(wǎng)的實(shí)時(shí)數據采集分析方法和高精度泄漏檢測定位技術(shù)”取得了發(fā)明技術(shù)成果之后，又將目光鎖定在了亟待解決的管道內檢測技術(shù)難題上。

乘勝追擊 油道檢測升級換代

2006年，管網(wǎng)智能檢測課題組的“流體輸送管網(wǎng)的實(shí)時(shí)數據采集分析方法和高精度泄漏檢測定位技術(shù)”進(jìn)入了推廣應用檢測的關(guān)鍵時(shí)刻。為了確保項目的成功，張化光教授選擇青年教師劉金海負責最后的安裝調試與升級工作。帶著(zhù)導師的信任和同事的期待，劉金海與5名研究生一起前往濟南，開(kāi)始中石化魯皖成品油管道的調試工作。大家三班倒，24小時(shí)值守，隨時(shí)發(fā)現問(wèn)題、解決問(wèn)題。經(jīng)過(guò)3個(gè)月的努力，調試工作順利完成。

長(cháng)距離成品油輸送管線(xiàn)檢測取得成功后，課題組立即著(zhù)手研發(fā)石油管道檢測的升級換代產(chǎn)品，希望將成果應用在更廣泛的管網(wǎng)上。

2007年，課題組接到了中石油武漢原油長(cháng)輸管網(wǎng)項目。劉金海帶領(lǐng)課題組成員一起到現場(chǎng)進(jìn)行設備的布線(xiàn)、安裝、調試，并有針對性地對軟件進(jìn)行完善升級。他們一起克服各種困難，夜以繼日地跟蹤系統運行。在3個(gè)月的時(shí)間里劉金海和他的課題組在長(cháng)江沿線(xiàn)5個(gè)省1000多公里的管線(xiàn)上來(lái)來(lái)回回跑了5趟。他們針對各種工況進(jìn)行系統升級，增加定位的及時(shí)性和準確率，最終順利完成了各項安裝調試工作，使檢測系統適應了長(cháng)輸原油輸油管網(wǎng)。

2009年，課題組又接到了湖北襄陽(yáng)的一個(gè)高粘油長(cháng)輸管道檢測項目。劉金海帶領(lǐng)成員在沒(méi)有暖氣的濕冷冬天，在出租屋里又生活了兩個(gè)月，最終完成了高粘油長(cháng)輸管道項目的改造升級與推廣應用，實(shí)現了檢測系統在成品油、原油和高粘油等各類(lèi)長(cháng)輸管線(xiàn)的推廣應用。

在完成管網(wǎng)泄漏檢測各種工況適應與系統升級過(guò)程中，課題組劉金海等年輕人經(jīng)歷各種歷練后迅速成長(cháng)起來(lái)，順利完成了新老交替。經(jīng)過(guò)對管網(wǎng)各種問(wèn)題總結提煉，劉金海領(lǐng)導課題組將人工智能引入管道泄漏檢測系統當中，2012年課題組劉金海、馮健、張化光、馬大中、吳振寧等人發(fā)明的“基于小波和模式識別的流體輸送管道泄漏檢測方法及裝置”取得了專(zhuān)利權。

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接下來(lái)幾年，東北大學(xué)泄漏檢測系統由于其高性能與易用性，迅速普及。東北大學(xué)的泄漏檢測系統的市場(chǎng)份額也由最初的5%升至目前的30%以上，已經(jīng)在全國20余省份的1.1萬(wàn)公里管道上應用，得到用戶(hù)的一致好評。

轉換思路 定期“體檢”防患未然

成績(jì)屬于過(guò)去，科研工作者永遠面向未來(lái)。檢測漏油是亡羊補牢的被動(dòng)應對，只有研發(fā)管道內檢測系統，定期對管線(xiàn)進(jìn)行“體檢”，才能防患未然，最大限度地保證輸油管線(xiàn)的安全。

課題組的想法與中海油一拍即合，雙方立即簽署了聯(lián)合研發(fā)管道內檢測系統的相關(guān)協(xié)議。2012年起，管網(wǎng)智能檢測課題組承擔了“海底管道漏磁內檢測器研制—內檢測器總體設計和數據分析系統開(kāi)發(fā)”重大科技攻關(guān)課題的研發(fā)。

“那段日子真是很辛苦，除了正常研發(fā)工作，我還每周跑一次北京或天津，經(jīng)常是頭天坐K54進(jìn)京，第二天匯報工作交流進(jìn)展，晚上坐K53返回，第三天繼續正常工作。三年多的時(shí)間里，跑了無(wú)數次京城，卻一次同學(xué)和朋友都沒(méi)有見(jiàn)?！眲⒔鸷１硎?。

項目研發(fā)的關(guān)鍵數據獲取需要在海上采油平臺上進(jìn)行。劉金海就和同事一起，生活在海上平臺沒(méi)有窗戶(hù)的小屋里。每天通過(guò)吊籠從平臺吊放到拖船，再通過(guò)拖船吊穿梭在海上平臺之間開(kāi)展工作。有一次，海上忽然起大風(fēng)，拖船無(wú)法靠近平臺，劉金海就穿著(zhù)一件沖鋒衣在無(wú)人值守的小平臺上艱難地熬過(guò)那個(gè)又黑又冷的夜晚。但天一亮，他就又投入到緊張的工作之中。幾個(gè)月下來(lái)，他們終于完成了數據采集工作，得到了第一手的數據。

有了試驗數據，還必須建立最優(yōu)的原理模型并設計實(shí)現方法，才能解決問(wèn)題。為了解決實(shí)際難題，張化光教授帶領(lǐng)團隊成員積極參與，與課題組成員共同商討解決方案，研究所還從校外邀請院士和國際知名專(zhuān)家共同商討對策，拓展思路。在眾多專(zhuān)家的幫助下，經(jīng)過(guò)無(wú)數個(gè)夜晚的苦思冥想與反復測試，劉金海帶領(lǐng)課題組終于攻克了一個(gè)個(gè)難題。

回憶起最后、最難的一個(gè)問(wèn)題成功解決那個(gè)夜晚，劉金海仍舊十分興奮，“幾年的努力終于有了收獲，一下子有了腳踏實(shí)地的感覺(jué)。想到團隊將為企業(yè)解決大問(wèn)題，科研工作者的成就感油然而生?！?/p>

攻克難關(guān) 國產(chǎn)“醫生”引領(lǐng)世界

突破了理論方法的瓶頸，系統的研發(fā)順風(fēng)順水。我國第一套海底管道漏磁內檢測器很快研發(fā)出來(lái)。檢測器利用油氣壓力在海底管道內部穿行，并通過(guò)高精度漏磁檢測技術(shù)捕獲并存儲管道內外壁的腐蝕、缺陷信息，實(shí)現對缺陷點(diǎn)的準確識別和精確定位。

經(jīng)過(guò)牽拉試驗、環(huán)路場(chǎng)地試驗、海管現場(chǎng)試驗等100余次各種環(huán)境和條件下的試驗測試，研發(fā)團隊不斷升級完善內檢測系統。

2015年10月，東北大學(xué)作為主要研發(fā)方之一的海底管道漏磁內檢測器在中海油的兩個(gè)海上油氣開(kāi)采平臺分別進(jìn)行了實(shí)用測試，并且與國際領(lǐng)先的同類(lèi)系統進(jìn)行了背靠背的驗證。試驗取得了巨大成功，利用課題組研發(fā)的數據分析系統順利完成數據讀取，并準確判斷出管道內缺陷的情況，精確度超過(guò)了預期，達到了國際先進(jìn)水平。

中海油負責人王建豐表示：“內檢測器系統在缺陷的檢出率，缺陷長(cháng)、寬、深的標定以及內外缺陷辨識等方面都與國外先進(jìn)內檢測器主要指標基本一致，表明我們的系統已經(jīng)達到國際同類(lèi)產(chǎn)品先進(jìn)水平?！?/p>

海底管道漏磁內檢測關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)成功，標志著(zhù)我國海底管道結束了依賴(lài)國外產(chǎn)品的“洋檢測”時(shí)代，迎來(lái)具有自主知識產(chǎn)權的“體檢醫生”。在海底管道試驗與應用成功后，劉金海又帶領(lǐng)課題組研發(fā)出了適應陸地環(huán)境的管道內檢測數據分析系統。2016年，該系統在內蒙古的中石油陸地管線(xiàn)上成功應用，客戶(hù)根據系統分析結果進(jìn)行維護操作，成功阻止了即將泄漏的嚴重缺陷。事后驗證，系統的實(shí)際精度比國際同類(lèi)產(chǎn)品的先進(jìn)精度提高一倍，達到了國際領(lǐng)先的水平。2017年該系統又在中海油、中石油大慶油田等管道開(kāi)始推廣應用，多次驗證，結果精確，有效保障了管道的運行安全。

攻克了陸地和海底管道內檢測技術(shù)的難關(guān)，課題組又將目光投向深海管道檢測這一更具挑戰性的國際難題。課題組聯(lián)合中海油和航天三院等單位，制定了詳細的攻關(guān)研究計劃，并開(kāi)始實(shí)施。

劉金海自信地表示，“不久的將來(lái)，利用大數據和人工智能等新技術(shù)，對漏磁檢測后期數據進(jìn)行分析處理，實(shí)現漏磁三軸信號與電磁內外缺陷檢測信號的本質(zhì)融合，然后，利用缺陷反演機理模型、深海管道狀態(tài)評估模型等，實(shí)現對管道缺陷的檢測、量化以及安全周期評估，這些最新的技術(shù)將攻克所有深海管道檢測關(guān)鍵難題，助推中國成為國際管道檢測技術(shù)的引領(lǐng)者?！保ㄍㄓ崋T 張廣宏）