CC BY
6
УДК 622.691
Медунов В.В. студент магистратуры Тюменский Индустриальный Университет Российская Федерация, г. Тюмень
АНАЛИЗ СУЩУСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ОПАСНОСТИ ДЕФЕКТОВ ТРУБОПРОВОДА
Аннотация: Рассмотрена и проанализирована возможность использования комбинированного метода диагностики ТП.
Ключевые слова: трубопроводный транспорт, диагностика, оптоволоконная система, ультразвуковые датчики, комбинированная система.
Medunov V. V. graduate student Tyumen Industrial University Russian Federation, Tyumen
THE ANALYSIS OF EXISTING METHODS OF RISK ASSESSMENT OF
PIPELINE DEFECTS
Annotation: The possibility of using the combined method for the diagnosis of TP is considered and analyzed.
Key words: pipeline transport, diagnostics, fiber optic system, ultrasonic sensors, combined system.
Системы трубопроводного транспорта — являются эффективными инструментами реализации государственной политики, позволяющий регулировать поставки нефтепродуктов и газа на внутренний и внешний рынки.
В последнее время на магистральных трубопроводах увеличилось число аварий, возникающих в результате внешнего механического воздействия на линейную часть трубопровода, включающего силовое воздействие механическими средствами, несанкционированное и преднамеренное действие с целью хищения транспортируемых продуктов.
Мониторинг системы трубопроводов — комплексная задача, так как объекты системы имеют большую географическую протяженность и подвержены негативным воздействиям окружающей среды. Контроль системы трубопроводов позволяет обеспечить непрерывный мониторинг давления и температуры в трубопроводе, а также регистрировать утечки и повреждения системы, но в значительной мере (до 20—23%), снижает риск возникновения аварии при транспортировке нефти и газа [1].
Улучшение мониторинга систем транспорта, позволит в значительной степени повысит анализ, оценку и прогнозирование дефектов различного рода на трубопроводном транспорте.
Создание комбинированной системы мониторинга и выявления повреждений в системе углеводородного транспорта, в значительной мере будет способствовать снижению числа отказов оборудования, увеличится срок использования основных элементов системы и т.д.
Современные методы и средства неразрушающего контроля, используемые для диагностики трубопроводов, получили широкое развитие и распространение. Наибольшее применение получили такие методы, как магнитные (магнитной анизотропии, магнитной памяти металла, магнитной проницаемости), акустические (импульсные ультразвуковые, волн Лэмба, фазовые, акустической эмиссии), электрические и оптические (визуальные — эндоскопические, лазерные, голографические). Такие методы применяются для выявления различных дефектов: нарушения герметичности, контроля напряженного состояния, контроля качества и состояния сварных соединений, контроля протечек и других параметров, ответственных за эксплуатационную надежность трубопроводов. При этом программы, методы и средства контроля трубопроводов различного назначения (теплопроводов, газопроводов, нефтепроводов, продуктопроводов, водопроводов) незначительно отличается друг от друга
[3].
В частности мы рассмотрим совместное применение двух технологий, оптоволоконные кабели и ультразвуковые датчики.
Оптоволоконные кабели, которые используются для передачи информации, могут быть использованы в качестве датчиков для системы мониторинга. Деформация оптоволоконного кабеля изменяет оптические параметры кабеля и характеристики излучения, проходящего через волокно. Волоконно-оптические системы (ВОС) невосприимчивы к электромагнитным помехам, что позволяет использовать их в условиях высоких электромагнитных шумов.
Волоконно-оптическая система применяется для контроля за географически протяженными объектами, например, это могут быть магистральные трубопроводы, периметры удаленных военных и промышленных объектов, а также объектов, представляющих повышенную опасность для жизнедеятельности человека.
В настоящее время технологии, применяемые в оптоволоконных датчиках, позволяют измерять температуру, давление, расстояние, положение в пространстве, деформацию, колебания, ускорение, массу, уровень жидкости, звуковые волны, электромагнитное поле, дозу радиационного излучения, концентрацию газа и т.д. Сигналы датчиков обрабатываются специальными контроллерами, которые формируют сигнал тревоги.
Система обнаружения утечек и контроля активности (СОУиКА) базируется на параметрах волоконно-оптической системы. Она работает по принципу превентивной защиты, а не фиксирует уже состоявшее событие, т.е. система позволяет предотвратить негативное воздействие на объект мониторинга. Некоторые технические параметры приведены ниже:
1. Климатические зоны применения — любые;
2. Тип ограждения — любые виды ограждения;
3. Восприимчивость к эл/магнитным помехам — абсолютная невосприимчивость к любым;
4. Наработка на отказ — 50 000 час.
Система состоит из источника лазерного излучения, входящего в состав передатчика, чувствительного волоконно-оптического элемента (оптоволоконного кабеля), фотодетектора с блоком первичной обработки сигнала, блока преобразования в цифровой код, алгоритмического анализатора информации, формирующего сигнал тревоги [1].
Благодаря внедрению в алгоритм нескольких переменных. Которые можно получить благодаря ультразвуковым датчикам. Благодаря этому мы получим более широкий комплекс информации по объекту и сможем оперативно отреагировать на какие-либо повреждения.
В ультразвуковых дефектоскопах используются эхо-метод и теневой методы контроля. Эхо-метод основан на подаче импульсов и измерении эхо-сигналов. Принцип действия заключается в отправке ультразвукового сигнала в виде импульса от дефектоскопа к объекту исследования, при этом фиксируется интервал времени прихода эхосигналов, отраженных от дефектов. Метод позволяет обнаруживать поверхностные и глубинные дефекты с различной ориентировкой [2].
Принцип работы ультразвуковых дефектоскопах представлен на рис. 1 и рис. 2.
Рис. 1. Обнаружение скрытого дефекта с помощью ультразвукового дефектоскопа (эхо-метод)
ЛефЕКШ
ФрагмЕит твердого тело
МефШюсквп
Рис. 2. Обнаружение скрытого дефекта с помощью ультразвукового дефектоскопа
Достоинства и недостатки использования такого метода контроля.
Достоинства:
1. Контроль может осуществляться практически из любых материалов;
2. Широкая распространенность метода.
Недостатки:
1. Высокие требования к состоянию поверхности исследуемого тела (тип, габариты, форма);
2. Стоимость сравнительно высокая;
3. Время контроля от среднего до длительного;
4. Надежность оборудования среднее. Схема использования ВОС представлена на рис. 3.
Рис. 3. Конструкция системы ВОС на трубопроводе Система контроля активности трубопроводов имеет три степени защиты.
Проверка первой степени защиты системы обеспечивает отбраковку сторонних (природных) воздействий, сохраняя оптимальные расстояния
локации воздействий. Тем самым система имеет высокую стойкость к ложным срабатываниям. Чувствительность системы легко может быть адаптирована к каждым конкретным условиям с сохранением всех технических характеристик. На данном этапе система определяет место и силу воздействия на контролируемый участок. Выявляется точка воздействия. Включается состояние предварительной тревоги.
Проверка второй степени защиты системы обеспечивает анализ временного отрезка с целью определения характеристики спектра воздействия и его принадлежности. Помимо контроля виброакустического поля объекта для определения потенциального внешнего воздействия на контролируемом участке также производится мониторинг температурного поля, что позволяет выявить утечку флюида любой интенсивности.
Проверка третьей степени защиты системы обеспечивает контроль длительности воздействия.
Использование изобретения позволяет оперативно выявлять нарушения целостности периметра протяженного объекта либо фиксировать какие-либо воздействия изнутри или извне на протяженный объект. При этом устройство позволяет определить координаты места дефекта или точки воздействия на объект с точностью 1—2 м [1].
Комбинирование волоконно-оптической системы и ультразвуковых датчиков позволит более детально проводить диагностику и своевременно реагировать на опасные тенденции в виде постепенного увеличения коррозии, гофры и т.д., которые можно оперативно выявить, локализовать, и тем самым, избежать аварийных ситуаций.
Использованные источники:
1. Лободенко И. Ю. Методы инженерной защиты объектов магистральных трубопроводов от опасных природных процессов и явлений / Лободенко И. Ю., Федоренко А. А. - журнал // «Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов», 2016. -№ 6. - 72-78 с - Текст: непосредственный.
2. Методы оценки и прогнозирования состояния линейной части нефтепроводов на базе внутритрубной диагностики / А. А. Мороз. - Санкт-Петербург: Недра, 2009. - 144 с - Текст: непосредственный.
3. Моисеев Б.В. Промышленная теплоэнергетика: Учебник / Моисеев Б.В., Земенков Ю.Д., Торопов С.Ю. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2014. - 230 с -Текст: непосредственный
