Система контролю техногенної безпеки магістральних нафтогазопроводів

Корисна модель відноситься до галузі техногенної безпеки, зокрема, до засобів безпеки лінійних споруд, в тому числі нафтогазопроводів. Одним із актуальних аспектів експлуатації таких трубопровідних систем є аспект забезпечення техногенної безпеки. Загальна ситуація в галузі, в якій пропонується робота, характеризується наступним: 1) В аспекті відбувшихся в світі техногенних аварій та катастроф країни ЄС приділяють особливу увагу техногенній безпеці великих інженерних споруд, в тому числі нафтогазопроводів [1]; 2) Для контролю геометрії трубопроводів в експлуатації в Україні та за кордоном застосовують традиційні геодезичні методи і засоби, що не дає можливості побудувати автоматичний моніторинг; 3) Має місце практична відсутність комплексних автоматичних систем, що не дозволяють побудувати автоматичний моніторинг з точним контролем положення та стану елементів магістральних нафтогазопроводів. Відомі засоби визначення деформацій споруд, основані на геодезичних методах [2, 3], в тому числі високоточного нівелювання, гідростатичного і тригонометричного нівелювання, створеному методі фотограмметрії, та інше. Загальним недоліком перерахованих засобів є практична відсутність автоматизації вимірювань, великий об'єм ручних (візуальних) вимірювань, неможливість використати ці методи при автоматичному або при автоматизованому моніторингу нафтогазопроводів. Крім недоліків, перерахованих вище, треба відзначити також, що відомі геодезичні засоби контролю стабільності та точності положення споруд орієнтовані в основному на вимірювання положення зовнішніх елементів, що в деякій мірі перешкоджає автоматизації вимірювань. В [4] розглянуті технічні засоби діагностування нафтогазопроводів [стор. 587...614]. Ці засоби можуть бути використані в якості датчиків системи техногенної безпеки нафтогазопроводів, які вирішують наступні задачі: - автоматизований контроль стану ізоляційного покриття; - автоматизований ультразвуковий контроль стану зварних швів; - контроль геометрії перерізу трубопроводів за допомогою пристрою - профілеміру; - дефектоскопія стану металу трубопроводу; - газоаналітичний контроль витікання в трубопроводах. Такі засоби також не можуть вирішити задачу контролю геометричного положення елементів конструкції трубопроводу, особливо повільної зміни їх координат. Задачею корисної моделі є створення системи контролю техногенної безпеки магістральних трубопроводів, що дозволить попередити про наближення техногенного пошкодження трубопроводу в реальному масштабі часу з точним позначенням певної ділянки для оперативного реагування. Поставлена задача розв'язується за рахунок створення нової автоматичної системи контролю техногенної безпеки магістральних нафтогазопроводів, що містить оптико-електронні пристрої дистанційного зв'язку, датчики ультразукові, гідравлічні, газоаналітичні, магнітометричні та інші, яка відрізняється тим, що містить комплекс оптико-електричних ланцюжків, розміщених на конструкціях нафтогазопроводу по всій його довжині і розділених на територіальні ділянки, які обмежені фундаментальними реперами (геодезичними знаками), при цьому на кожній ділянці встановлен блок керування, блок обробки інформації, блок запису і збереження інформації, блок дистанційного зв'язку з центральним постом контролю і керування нафтогазопроводу; всі оптико-електронні пристрої ланцюжків електрично зв'язані з вище зазначеними електронними блоками відповідно для кожної ділянки. Також система контролю техногенної безпеки магістральних нафтогазопроводів відрізняється тим, що блок керування кожної ділянки дистаційно зв'язан з дільничною службою швидкого реагування. Пропонуєма система є комплексом пристроїв-датчиків різних зовнішніх і внутрішніх техногенних дій, які можуть мати місце при функціонуванні нафтогазопроводу, таких як тиск усередині нафтогазопроводу, вібрації, ударні навантаження, електромагнітне випромінювання, температура і ін., зокрема зміна просторового положення точок конструкції нафтогазопроводу. У пропонуємій системі комплекс техногенної безпеки базується на системі оперативного автоматичного контролю повільних переміщень точок конструкції нафтогазопроводу у просторі та часі. Система техногенної безпеки нафтогазопроводу базується на пристроях [5] для контроля точності положення елементів інженерної споруди який, містить фотоелектричні канали з елементами: джерела світла, об'єктиви, багатоелементні фотоприймачі, що створюють подвійний фотоелектричний ланцюжок, а також захисні світлопроводи з діафрагмами, який відрізняється тим, що всі елементи змонтовані і жорстко встановлені в блоках, кожній з яких містить здвоєний багатоелементний фотоприймач і два об'єктиви, які утворюють дві цифрові оптико-електронні камери з взаємо-протилежними напрямками оптичних осей, а також двонаправлене джерело світла з випромінюванням в двох взаємо-протилежних напрямках (див. Фіг.1). Кожний такий пристрій, що входить в систему техногенної безпеки розміщено на ділянці нафтогазопроводу між блоками опорних геодезичних знаків-реперів (на Фіг.1 це опорні знаки-фундаменти блоків 1,2 і n-1, n). Кожен блок 1,n встановлений на єдиній основі (фундаменті) з нафтогазопроводом в місці знаходження деформаційної марки нафтогазопроводу і жорстко сполучений з останнім. На Фіг.1 показані основні електронні блоки, обслуговуючі блоки 1,n на даній ділянці нафтогазопроводу, а також інші наявні датчики зовнішньої і внутрішньої техногенної дії на нафтогазопроводі: 5 - блок керування; 6 - блок збору і обробки інформації; 7 - блок перетворення інформації; 8 - блок передачі інформації; 9 - блок запису і зберігання інформації. На кожній ділянці нафтогазопроводу блок 5 здійснює керування функціонуванням блоків 1,n. У блоці 6 відбувається збір інформації (закодовані значення відхилень деформаційних марок нафтогазопроводу від номінального положення, зафіксованого при первинному включенні). Прийом, обробка і передача інформації блоком 6 проводиться по командах блоку керування 5. З блоку 6 в блок 5 передаються звіти про виконання команд (зворотний зв'язок), а в блок 7 передаються результати обробки даних. У блоці 7 відбувається оцінка даних і формування сигналів для дистанційної передачі блоком 8 на центральний пост керування. З блоку 7 в блок 9 передаються результати оцінки даних для запису і зберігання. На Фіг.2 схематично показаний фрагмент системи техногенної безпеки нафтогазопроводу, де К, К+1 і К-1 підсистеми блоків 5, 6, 7, 8, 9 (Фіг.1), обслуговуючі оптико-електронні блоки від 1К-1, 2К-1 до 1К, 2К; від 1К, 2К до 1К+1, 2К+1 (К - номер ділянки) і далі всі блоки вліво і вправо від 1 до N (N - число всіх блоків на нафтогазопроводі). Всі блоки від 1 до N на М ділянках (N=M·n, де n - число блоків на ділянці) встановлені на єдиних опорах з деформаційними марками нафтогазопроводу і жорстко сполучені з останнім, при цьому на кожній ділянці крайні блоки, такі як 1К і 2К, 1К+1 і 2К+1, 1К-1 і 2К-1 встановлені разом з деформаційними марками нафтогазопроводу на опорних геодезичних знаках-реперах. Визначення координат цих геодезичних знаківреперів здійснюють незалежними геодезичними методами, наприклад за допомогою GPS і ін. Інформація з блоків підсистем К, К+1, К-1 і інших аналогічних в системі техногенної безпеки нафтогазопроводу періодично дистанційно передається на центральний пост 10 системи. Центральний пост 10 містить блок дистанційного періодичного опитування всіх блоків 8 (див. Фіг.1) на М ділянках системи техногенної безпеки нафтогазопроводу і прийому від них сигналів про стан просторового положення деформаційних марок конструкції нафтогазопроводу («у допуску» або «перевищує допустимі значення»). При отриманні сигналу про неприпустиме відхилення елементу системи ухвалюється рішення про виїзд на місце, де (на якому блоці) відбулося неприпустиме відхилення, групи фахівців (групи швидкого реагування). Таким чином, запропонована система забезпечення техногенної безпеки нафтогазопроводу в порівнянні з відомими дозволяє своєчасно визначати наявність і величину повільних змін просторового положення конструкції нафтогазопроводу по всій довжині магістралі, точне місце деформації і оперативно реагувати з метою усунення несправностей. Також запропонований спосіб дозволяє в автоматичному режимі і в реальному масштабі часу реалізувати моніторинг техногенної безпеки нафтогазопроводу. Література: 1. В.В. Гетьман, Є.П. Буравльов Техногенна безпека України. Рада НБО України, ІПНБ, К.-2004, 130с. 2. Г.П. Левчук, В.Е. Новак, В.Г. Конусов Прикладная геодезия. Основные методы и принципы инженерногеодезических работ. М.Недра, 1981, 437с. (стор.333...365, стор.373...379, стор.380...406, стор.424...428) 3. Я.А. Сундаков Геодезические работы при возведении крупных промышленных и высотных зданий. М.Недра, 1980. (стор.308...311, стор.320...324, стор.325...336) 4. В.В. Клюєв, П.П. Пархоменко, В.Е. Абрамчук та ін. Технические средства диагностирования. Справочник. М. «Машиностроение» 1989, 672с. (стор.587...614) 5. В.О. Боровий, В.Г. Бурачек, М.В. Крисенко, Р.В. Шульц Деклараційний патент №10399 від 15.11.2005. Блок №11.