ПРЕЗЕНТАЦИЯ: "СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ И ПРОГНОЗА РЕСУРСА МЕЖПРОМЫСЛОВЫХ И МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ"

Здравствуйте!

В данной презентации будут описаны основные возможности и алгоритм действия системы мониторинга оценки технического состояния и прогноза ресурса межпромысловых и магистральных трубопроводов газотранспортной системы ОАО «Норильскгазпром».

Надземный магистральный газопровод располагается на 69° северной широты (г. Дудинка), построен в 70х годах и предназначен для транспортировки природного газа под высоким давлением.

Газопровод работает в экстремальных природных климатических условиях, характеризующихся значительными перепадами температур в течение года и отдельных суток.

Протяженность одной нитки трубопровода составляет более 200 км. Каждая нитка, как правило, состоит из типовых участков в виде линейной части и слабоизогнутого компенсатора. Длина типового участка составляет порядка от 200 до 500 м.

Для внедрения системы мониторинга необходима реализация последовательных 5и этапов, названия которых и результат каждого из них представлены на слайде.

Итого. В первых 3х этапах выполняется ранжирование участков по различным критериям опасности и создается математическая модель, после чего она корректируется на 4ом этапе. Заключительным 5ым этапом внедрения системы мониторинга является установка непосредственно датчиков на трубопровод. Показания системы мониторинга являются входными данными для расчета созданных математических моделей участков, что позволяет в режиме реального времени прогнозировать их ресурс.

1ым этапом внедрения системы мониторинга является анализ технической документации и создание структуры базы данных.

Основная требуемая документация для анализа: паспорта трубопроводов и проектная документация, планы трасс, статистика аварий и ремонтные ведомости, результаты технического диагностирования и экспертизы промышленной безопасности, сертификаты и чертежи опор.

Результатом 1ого этапа является ранжирование участков по их конструктивному типу: линейная часть, компенсатор, скотопрогон, вантовых переход, крановый узел и пр. Данные участки будут проранжированы по степени опасности, например, вантовый переход требует более повышенного внимания чем линейная часть трубопровода, проходящего по суше.

Также будет определена необходимая структура базы данных для дальнейшего ее заполнения.

Техническое состояние трубопровода сильно различается на всей его протяженности. Поэтому 2ым этапом является заполнение базы данных результатами предыдущих технических диагностирований.

Значительное влияние на безопасность эксплуатации трубопровода оказывают различные дефекты как самой трубы, такие как вмятины, забоины, подбои, смещение свариваемых кромок и пр., так и дефекты опорно-ригельной системы, начиная от наваливаний трубы на стойку опоры, и заканчивая полным разрушением опоры. Данные сведения вносятся в готовую структуру базы данных для дальнейшего использования системой мониторинга.

Кроме дефектов трубопровода важно понимать из каких конструктивных элементов он состоит, т.к. они непосредственно влияют на его техническое состояние. Например, сегментный отвод имеет повышенную степень опасности по сравнению с обычным штампосварным.

Расположение участков также имеет большое значение при анализе опасности, будь то водные переходы или значительные перепады высот, увеличивающие вероятность риска возникновения аварии.

Результатом 2ого этапа является ранжирование участков по их техническому состоянию.

3ий этап заключается в создании математической модели участков трубопровода в универсальной программной системе конечно-элементного анализа ANSYS. Входными данными для модели являются результаты технического диагностирования: толщинометрия основных элементов, высотное положение опор и пр. Для расчета дефектов с учетом воздействия работы всего участка проводится метод субмоделирования, заключающийся в переносе граничных условий с целого участка на высоко детализированную математическую модель дефекта.

Математическая модель участка построена с помощью многоузловых плоскостных КЭ, применяемых в нелинейных задачах с большими поворотами и деформациями. Дополнительные КЭ позволяют учесть силу трения, при перемещении трубопровода по ригелю.

Результатами расчета являются величины перемещения и значения напряжений в трубопроводе при различных условиях эксплуатации. На основании полученных результатов становится возможным определить зависимости составляющих напряжений от нагрузки, коэффициент запаса.

Результатом 3ого этапа является ранжирование участков по их НДС.

На основании ранжирования по конструктивному типу, техническому состоянию и НДС, проведенных в первых 3х этапах, определяется комплексный критерий опасности каждого участка по «светофорному» принципу:
зеленый –ремонтные работы или обследования не требуются;
желтый – необходимо запланировать проведение ремонта участка;
красный – необходимо срочное проведение ремонта участка.

4м этапом работы является уточнение необходимых данных о техническом состоянии трубопровода. На основании комплексного критерия опасности определяются участки трубопровода для сбора дополнительных данных. Назначаются необходимые методы неразрушающего контроля для определения динамики развития дефекта, уточняется химический состав и механические характеристики материала трубы, проводится геодезия и обследование опорно-ригельной части.

По результатам работ в базу данных вносится новая информация, на основании которой корректируется математическая модель.

Система мониторинга основана на применении волоконно-оптического кабеля, который является сенсором. Кабель прокладывается вдоль трубопровода и подключается к анализатору, собирающим информацию для дальнейшего анализа.

Измерения происходят следующим образом – световые сигналы посылаются лазером внутрь волокна, физическая среда воздействует на структуру волокна и локально преобразует световой сигнал, аппаратура и программное обеспечение анализирует и интерпретирует изменения светового сигнала.

Таким образом становится возможной регистрация изменения НДС трубопровода и его пространственного положения.

Применение волоконно-оптического кабеля было выбрано на основании ряда преимуществ, которые представлены на слайде.

Среди них следует отметить возможность контроля объектов большой протяженности с ограниченным доступом к электропитанию, а также возможность его применения в условиях крайнего севера и в труднодоступных местах.

Рассмотрим алгоритм прогноза ресурса трубопровода.

Воздействие на трубопровод регистрируется измерительной частью системы мониторинга, которая сообщает информацию об изменении в ранжировании какой-либо составляющей комплексного критерия опасности. Эта информация поступает в БД, данные которой в дальнейшем используются при прогнозе ресурса аналитической частью системы мониторинга.

В случае отсутствия необходимости ремонта и дополнительного обследования эксплуатация трубопровода продолжается без изменений, иначе определяется ремонтно-восстановительные работы и объем обследования.

Внедрение предлагаемой системы мониторинга с возможностью оценки технического состояния и прогноза ресурса позволит создать единое информационное пространство. Таким образом становится возможным определять объемы ремонта и диагностирования, необходимые для обеспечения требуемого уровня надежности эксплуатации трубопровода. Тем самым увеличится эффективность использования средств для поддержания технического состояния линейной и опорно-ригельной частей трубопровода.