長途輸送管線猶如石化產業之命脈，一旦發生洩漏，除了造成嚴重的經濟損失之外，也同時會造成嚴重的人員傷亡及環境污染，絕非金錢得以衡量。有鑑於此，藉由管線計算監控( CPM )系統的設置，對管線運作中之各物理參數與變化趨勢進行數據蒐集，並依此進行有效分析，對管線之洩漏進行有效之監控與管理乃是當務之急。本文將對管線計算監控系統的基本架構、相關標準以及在洩漏計算技術上的應用發展做一介紹。
計算管線監控系統
根據統計，自 2001 至 2011 年間，全美液體管線（總長約24萬公里）總計發生了 201 次大洩漏事故，造成損失 17億美元；氣體管線（總長約 48.6萬公里）損失 19億美元，165人死亡。在液體管線的洩漏事故中，僅 17%是由控制室察覺並發出警報的，日常巡檢發現的洩漏事故數量比控制室多，而協力廠商與大眾又較前者更多。因此，近年來美國政府積極推動石化產業在控制室相關技術的落實與更新，而美國石油協會( API )亦配合美國聯邦法規 49 CFR 195，發展了以軟體為基礎，可提升管線監控系統對異常狀態的識別能力，提升整體監控能力之架構；即是計算管線監控(CPM)技術，同時也定義了相關應用之建議做法，包括了其基本架構、功能與效能需求、測試驗證等詳細規範，皆明載於 API RP 1130《液體管線計算監控系統建議做法》中。
圖一、洩漏範圍與相關對應技術
SCADA系統的基本架構
SCADA系統即監控與資料擷取系統，是以計算機為基礎的生產程式控制與遠端調度相結合的自動化系統，目前已廣泛應用於石化管線領域。在長途輸送管線的輸送過程中，SCADA 系統即時收集監測資料，對輸送程式的調配，設備、管線沿途及各現場控制系統運行狀況作監控、管線洩漏監測、管線模擬及生產安全保護等多方面功能，同時也可作為生產、調度和管理提供必要的資料。
2. IEEE標準
2008年，IEEE 在標準 C37.1-1994 版本的基礎上，更新發佈了 IEEE C37.1-2007 標準《SCADA系統和自動化系統設計》。該標準全面規範了 SCADA 系統的架構、設計、介面及某些不同的需求，例如通用需求、過程需求、環境需求等。儘管這是一部基於電力系統的SCADA 系統設計標準，但作為SCADA系統的主要使用者，電力產業實施的標準對於指導設計先進的長途輸送管線 SCADA 系統仍具有重要的參考價值。
計算管線監控系統洩漏監測技術
對於洩漏檢測/監測技術的分類，目前尚無統一的規定，根據檢測過程中使用測量手段的不同，可分為硬體與軟體方法；若以測量分析的媒介不同則可分為直接檢測與間接檢測；根據檢測過程中檢測裝置所處位置的不同，又可分為內部檢測法與外部檢測法；根據檢測對象的不同，分為檢測管壁狀況和檢測內部流體狀態的方法。以下將對目前主要之計算管線監控系統中洩漏評估的相關技術做一簡單介紹。
2. 壓力點分析法
壓力點分析法是利用壓力波原理在管線某位置上裝設一個壓力感測器，當洩漏發生時，洩漏點產生的負壓波向感測器位置進行傳播，造成該點壓力變化，可藉此一現象分析檢測出洩漏；再利用負壓波傳播速度和負壓波到達檢測點的時間進行洩漏點定位。此法有著使用簡便、安裝容易等特點，已廣泛應用於各種距離和口徑的管線洩漏檢測 ……以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
作者：楊宜恒/工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」348期，更多資料請見下方附檔。