CC BY
15УДК 621.592
Чибриков И.О. студент,
кафедра «Трубопроводный транспорт», Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования «Самарский государственный технический университет»,
Самара Тян В.К.
доцент, доктор технических наук, Институт нефтегазовых технологий (ИНГТ), кафедра «Трубопроводный транспорт», Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования «Самарский государственный технический университет»,
Самара Chibrikov I. O. Student,
Department of "Pipeline Transport", Federal state budgetary educational institution of higher education
"Samara State Technical University",
Samara Tyan V.K.
Associate Professor, Doctor of Technical Sciences, Institute of Oil and Gas Technologies (YING), Department of Pipeline Transport, Federal state budgetary educational institution of higher education
"Samara State Technical University",
Samara
E-mail: ig-chip.mell@yandex.ru
Применение метода акустической томографии для диагностики магистральных
нефтепроводов
Application of acoustic tomography method for diagnostics of oil trunk pipelines
Аннотация: В статье рассматривается метод акустической томографии, описан принцип его действия, выявлены основные преимущества и недостатки.
Abstract: This article discusses the method of acoustic tomography, describes the principle of its operation, and identifies the main advantages and disadvantages.
Ключевые слова: акустическая томография; диагностика магистральных нефтепроводов; дефекты трубопроводов.
Keywords: acoustic tomography; diagnostics of oil trunk pipelines; pipeline defects.
Магистральные нефтепроводы имеют большую разветвленную сеть как на территории России, так и за ее пределами. Трубопроводы эксплуатируются в разных климатических условиях, прокладываются различными способами в связи с чем срок эксплуатации каждого МН может отличаться. Возникновение дефектов самого разнообразного характера (от коррозии метала до несанкционированных врезок) сильно затрудняет работу по перекачке сырья, помимо этого, возможные аварийные ситуации способны нанести колоссальный ущерб экономическому здоровью компании, а также создать угрозу экологической среде.
Сегодня в рамках предупреждения аварийных ситуаций, для обеспечения надежной эксплуатации МН компании активно используют различные методы диагностики магистральных нефтепроводов с целью обнаружения возможных дефектов трубы. В результате анализа существующих способов, можно сделать вывод о том, что универсального подхода не существует, выбирая тот или иной метод/комплекс методов необходимо руководствоваться исходными данными. Однако одним из наиболее высокочувствительных и сравнительно молодых является метод акустической томографии, он дает возможность обнаружить место расположения дефекта и его параметры с высокой точностью. Хотя, следует отметить, что изучение возможности использования этого способа еще активно ведется различными компаниями.
На основании вышеизложенного, исследование вопроса применения метода акустической томографии (АТ-метод) для диагностики магистральных нефтепроводов является актуальной проблемой, имеющей большой научный интерес.
В основе данного способа лежит эмиссия звуковых сигналов, идущих в перекачиваемой среде, а также вибрации отдельных элементов трубы под воздействием пульсации давления в трубопроводе. При использовании АТ-метода исследуются сигналы в диапазоне частот от 500 до 3000 Гц [1]. Исследование нефтепровода проводится по определенным критериям, соотносящим вибрационные и эмиссионные свойства дефектов с возможной утечкой. В результате использования метода акустической томографии на практике стало понятно, что основными причинами акустических аномалий, регистрируемых прибором, являются коррозии, истончение материала стенки трубы, повышенные напряженные состояния, дефекты сварных швов, трещиноватость металла и прочее.
Для проведения диагностики методом акустической томографии используется прибор «Каскад-3». Вибрационные датчики, оборудованные магнитами для удобства монтажа, устанавливаются на трубу в начале и конце обследуемого участка, сигнал с датчиков поступает на блоки регистрации, которые синхронизированы между собой и работают автономно. Задается определённый режим работы регистраторов, осуществляется акустическая запись, данные записи автоматически передаются на ПК и обрабатываются специализированной программой «АТ-Каскад». Результаты выявления дефектов транслируются на экран компьютера в виде графика, пример которого представлен на рисунке 1. После регистрации данных блоки регистрации автоматически отключаются, и устройство можно использовать для диагностики следующего участка.
йд——1Ч ^
72 та « и с « и я м « и « 44 42 « » И я и м 21 И 24 » Л л^в - —ь 1=И И»« Итог 1ПС*
-- д
1 | МИКТИМПШ)'
] 1 :-
А Л»1 " » !>\
4— 5 Я я 60 л о п 1Л 135 9 $Г 60 62 73 п 7 Г 131 1<2
1 [ \ -- -- 11л 1 ] Г
V/ \ \ 1 \ г V ч /
1\ у "Тс^-а//
1 V 1 \\
\>
•20 •■Я 20 0 |п» 0 А ч—г /Ь ч— л и м /V. АЛ К 90 \ZIbwTf1\vfiл •л 1 0 1 л ■о 1 Ю 14 1 1С МО
-1» к, I.. 0 «и < • •4 1« * * и н V •» 1 J Vх 0 1» 1 к) • — *> 1» МО А* сор им иш
Рисунок 1 — Результат проведения диагностики трубопровода методом акустической
томографии
ось Х — расстояние между установленными датчиками (длина диагностируемого участка); ось У — энергия сигналов эмиссии в у.е.
График снизу позволяет определить местоположение мест, где наиболее проявляется внутренняя коррозия трубы. С помощью верхнего графика оценивают общее техническое состояние трубопровода. Проводится анализ уровня энергии излучения по всей длине диагностируемого участка. Указанная энергия напрямую связана с перенапряжением на конкретном интервале трубы, поэтому можно считать, что данный график отображает характер распределения напряжений по длине трубы и позволяет выявить соответствующие аномалии [2]. Расположение дефекта соответствует той координате по оси Х, в которой наблюдается наибольшее значение импульса. Степень опасности дефекта оценивается по его амплитуде.
АТ-метод предусматривает три уровня опасности дефектов (акустических аномалий): критический, докритический, удовлетворительный. Данные уровни устанавливаются программой автоматически, при необходимости корректируются оператором. Для корректировки оператором используется желтая линия в центре верхнего графика, она же показывает среднее значение энергии излучения.
Следует отметить, что подтвердить наличие дефекта, обнаруженного АТ-методом, и определить его характер возможно только с помощью применения дополнительных методов диагностики (визуально-измерительный, ультразвуковой...).
Результаты анализа основных преимуществ и недостатков метода акустической томографии представлены в таблице 1.
Таблица 1 — Преимущества и недостатки метода акустической томографии
Акустическая томография
преимущества недостатки
нет необходимости изменять режим перекачки для проведения диагностики ограничения по минимальным параметрам транспортируемой среды (скорость не менее 1 м/с, цавление не менее 0,25 МПа)
быстрота, эффективность, точность определения местоположения дефекта отсутствие способности программы определять характер дефекта
автоматическая обработка данных необходимость локального применения других методов для уточнения точных характеристик дефекта
низкая стоимость
степень обнаружения дефектов 80%
В результате исследования стало понятно, что метод акустической томографии пригоден для оперативного диагностирования общего технического состояния нефтепровода с оценкой возможности его дальнейшей эксплуатации. АТ-метод с высокой точностью определяет степь износа металла трубы на исследуемом участке, что позволяет быстро провести ремонтно-восстановительные работы, не допуская аварийных ситуаций. Основным недостатком данного способа является отсутствие возможности определения характера дефектов аномального участка без применения дополнительных методов диагностики. Однако этот недостаток компенсирует возможность
выполнять обследование крупных участков трубы с высокой скоростью без изменения режима перекачки, и уже локально, на наиболее критических участках МН проводить ВИК, УЗК.
АТ-метод нуждается в дополнительных исследованиях и доработке, в результате которых станет возможно распознавание характера дефектов без привлечения дополнительных средств. Но, уже сегодня применение этого способа позволит значительно увеличить скорость и качество диагностики, а также уменьшить ее стоимость.
Список литературы
1. Самойлов Е.В., Акустическая томография и внутритрубная диагностика. Сопоставление результатов. // Журнал «Новости теплоснабжения» — №10 (194), — 2016.
2. Самойлов Е.В., Евсеев С.В., Артеменко С.Ю. Диагностика нефтепроводов методом Акустическая томография. Практика применения. // Журнал «Инженерная практика», — 2016, — № 9.
