在石化工业建设过程当中，管网系统承担着非常重要的介质传输通道作用，所传输工艺介质具有易燃易爆、高温高压、有毒有害等特性，给运行作业带来了极大的风险与隐患。蒸汽管网传输运行期间常见腐蚀泄露、水击开裂、状态异常等一系列问题，会对管网运行质量产生非常不良的影响。如何对运行期间风险因素进行可靠识别并将运行全程纳入监控范畴中，已成为业内人士高度重视的课题之一。

1 蒸汽管网风险识别模型构建

    以蒸汽管网常见腐蚀泄露事故为例，蒸汽管网运行期间以CO₂为最常见腐蚀性介质，受温度条件变化影响所呈现出的腐蚀机理有较大的差异。因此在风险识别中必须分别考虑低温、高温两种工况。当蒸汽管网传输介质温度＜150.0℃的情况下，可以引入NORSOK模型对蒸汽管网CO₂腐蚀性进行科学预测，将温度与腐蚀产物膜相关常数定义为K，将蒸汽管网管壁剪切应力定义为S，将CO₂逸度定义为，将溶液pH对腐蚀速率的影响因子定义为，则具体模型可描述为：

    ；

    当蒸汽管网传输介质温度≥150.0℃的情况下，可以引入De-Waard模型进行计算，考虑道CO₂受到较高温度影响会产生腐蚀反应，因大量碳酸铁垢成分的生成对腐蚀反应产生一定阻滞，因此在风险识别中可引入比例因子，将其定义为，同时定义高温状态下腐蚀速率为V，定义无碳酸铁垢存在情况下的腐蚀速率为，则可以用下式描述三者关系：

    ；

    在此基础之上，碳酸铁垢产生条件的比例系数主要受到介质温度、气相中CO₂分压、以及逸度系数等因素的影响，将介质温度定义为T，将气相中CO₂分压×逸度系数积定义为，则可以将模型描述为：

    ；

而对于蒸汽管网运行期间所面临的水击风险而言，整个水击过程受汽液两相流流动状态影响，对水击风险的判断可以充分参考蒸汽管网中两相流的流动状态。一般情况下，在过渡流工况下，两相流动存在发展为段塞流的可能性，进而导致水击事故的产生；在段塞流工况下，两相流动处于严重失稳状态，导致水堵现象极易发生，最终导致水击事故；而在分散流状态下，两相流动呈现出相对稳定的状态，发生水击的可能性较低。因此在对该风险进行识别的过程当中，可以引入弗洛德准数以及液相体积分数对两相流型进行准确判断，定义汽液混合流速为V，重力加速度为g，蒸汽管网管道特征长度为 D，入口段液相体积流量为Q_l，入口段气相体积流量为Q_g，则风险识别模型可以描述如下：

；

2 蒸汽管网风险监控系统设计及实现

    整套蒸汽管网监控系统工作模块由运行状态监控、水击风险监控、以及腐蚀风险监控这三个部分构成，各个模块依托于操作界面实现报警、记录查询、信息检索、数据导出、趋势分析以及报表生成等相关功能。蒸汽管网监控系统构建及其功能实现必须以管网失效模式以及风险识别模型的构建微基础。将管网结构、材料、保温性能等关键参数离线输入风险识别模块中，同时经数据采集系统对实时操作参数进行动态采集并传输至风险识别模型，面向失效模式识别模块输出计算结果。对于蒸汽管网而言，风险控制参数及报警条件如下表（见表1）所示。一旦某种失效类型的监控参数发出报警指令，自动触发失效报警信号，系统参考监控参数异常情况对风险等级进行划分并形成相应的工作矩阵。

表1：蒸汽管网风险控制参数及报警条件示意表

    面向用户端构建蒸汽管网风险监控系统功能实现过程中以车间矢量平面图为背景，结合实际情况反应管网结分布情况。当用户鼠标移动至任意管段时，系统自动弹出该位置所对应的运行状态参数，操作人员可通过单击实施数据的方式，由系统生成监控参数趋势图，为数据分析提供重要依据。以绿色表明管段运行正常，以黄色表明管段存在安全隐患，以红色表明管段存在失效风险，从而支持智能报警功能的实现。

3 结束语

    本文对蒸汽管网风险识别模型及监控系统的设计、实现问题进行了逐一分析与探讨，通过大量实践经验的累积，表明整套系统可有助于工作人员及时识别蒸汽管网运行期间存在问题，提高风险防控能力，达到优化操作管理质量的目的。但需要注意的是，受到蒸汽管网操作状态以及工艺介质等因素的影响，在失效形式表现上存在一定差异，后续还应通过拓展管网失效类型应用的方式，促进整套系统在工业官网领域中的推广应用。

参考文献：

[1]张增刚,李继志,李永安.城市蒸汽管网系统动态风险评估技术[J].流体机械,2006,34(4):38-40,9.

[2]荣伟英,刘慢.蒸汽管网建设项目环境影响评价中工程分析的案例实践[J].安徽化工,2018,44(3):89-91.

[3]夏珍.大型化工装置中五级蒸汽管网的平衡控制[J].山东化工,2016,45(15):118-119.