Комплексный мониторинг подземных трубопроводов. Работа в новых технологических и экономических реалиях.

Posted 06/26/2016 - 15:07 by Гость

Исаев А.В.

Введение

Можно считать аксиомой, что катодная защита подземных трубопроводов является наиболее экономически эффективным способом увеличения срока эксплуатации этих стратегически важных сооружений и предотвращения техногенных аварий на них, продлевает «жизнь» защищаемого объекта не менее, чем на 10 лет.

Общемировая практика оценивает затраты на создание и эксплуатацию систем катодной защиты в сумму, не превышающую 1% от стоимости самого защищаемого объекта – трубопровода. Причем сравнительно высоки оказываются капитальные затраты (95% от суммарных затрат на катодную защиту) и сравнительно низки эксплуатационные затраты (5 %). 

Эффективность мониторинга

Эксплуатация трубопроводов невозможна без проведения мониторинга. Существуют различные виды мониторинга трубопроводов. Ниже приведена сравнительная таблица наиболее распространенных видов мониторинга, их достоинства и недостатки.

Метод Контролируемые параметры Регулярность Достоинства Недостатки

Внутритруб-ная диагностика

  • остаточная толщина стенки трубы;
  • профиль трубы;
  • размеры и глубина дефекта трубы.

1 раз в 3-5 лет (может проводиться только на трубопроводах, оснащенных камерами запуска и приема – есть не на всех трубопроводах)

Дает полную «картину» состояния тела трубы.
  • ограниченная применимость (как правило, трубопроводы большого диаметра);
  • слишком большой интервал проведения;
  • высокая стоимость;

Чувствитель-ное оптоволокно
  • изменения в прилегающем к трубе грунте (подвижки, изменение температуры, прорывы, врезки)

Непрерывно

Обеспечивает контроль параметров на всем протяжении трубопровода (с точностью до 1 метра)
  • высокая стоимость;
  • сложность внедрения (только при новом строительстве или реконструкции);
  • ограниченный объем контролируемых параметров;

Аэрофото-съемка или беспилотные летательные аппараты

  • визуальный осмотр трассы трубопровода;
  • спектральный анализ испарений в воздухе;
  • контроль температуры грунта в инфракрасном диапазоне;

По графику пролета устройства

Визуальное выявление событий на трассе трубопровода
  • полное отсутствие инструментального контроля;
  • зависимость от погодных условий

Ручные замеры
  • параметры работы электрохимзащиты;
  • контроль загазованности на переходах в системе патрон-труба;
  • параметры грунта;
  • визуальный осмотр надземного оборудования;
  • контроль состояния трубопровода (изоляции) при проведении контрольного шурфования;
  • контроль и изменение параметров работы оборудования;
  • два раза в месяц (если позволяют погодные условия) – плановые замеры;
  • два раза в год – контрольные замеры;

Возможность выполнить экстренные и неформали-зованные работы в любое время и в любом месте (любой ценой).
  • зависимость от добросовестности персонала (качество проведения измерений);
  • зависимость от погодных и климатических условий;
  • необходимость использования дорогой транспортной техники;
  • значительные затраты на персонал;
  • сложность подбора персонала, особенно в труднодоступной местности.

Подсистемы коррозион-ного мониторинга (как часть АСУ ТП)
  • параметры работы электрохимзащиты;
  • контроль загазованности на переходах через дороги;
  • параметры грунта;
  • контроль состояния и работоспособности оборудования;
  • дистанционное управление режимами работы оборудования.

С заданной частотой (вплоть до реального времени)
  • обеспечение комплексного контроля трубопровода с возможностью наращивания;
  • качественно более высокий уровень поддержки принятия решений за счет большей выборки и лучшего качества данных;
  • отсутствие зависимости от погодных условий;
  • низкая стоимость обслуживания и поддержки;
  • значительные затраты при развертывании системы;
  • необходимость в высококвалифицированном персонале для обслуживания системы и/или дополнительные затраты на внешнее сервисное обслуживание;
  • необходимость в стабильных каналах связи;
  • необходимость в стабильных источниках питания для измеритель-ного оборудования;
  • уязвимость при проведении ремонтных работ.
 
Таким образом, внедрение дистанционного мониторинга (и его важной составляющей – подсистемы коррозионного мониторинга) – обоснованный способ оптимизации эксплуатационных затрат, в том числе, на катодную защиту.
Снижение затрат на плановое обследование объекта и проведение регламентных работ должно обеспечить повсеместное внедрение подсистем коррозионного мониторинга (ПКМ). В выше приведенной таблице указано, что существенным препятствием для развертывания ПКМ может стать отсутствие стабильных источников питания в точках проведения измерений и каналов связи до этих точек. 

Подсистема коррозионного мониторинга

Хорошо зная потребности наших заказчиков, а также имея уже достаточно четко сформированные нормативные документы, было естественным для нас сосредоточить усилия на создании собственной подсистемы коррозионного мониторинга (ПКМ). 
В настоящий момент в состав ПКМ входят:
  • устройство дистанционного измерения (УДИ) – совокупность измерительного, энергетического модулей и оборудования сбора и передачи данных, размещаемое в  контрольно-измерительном пункте (КИП);
  • автономный регистратор измерений (АРИ) – модификация УДИ, предназначенная для проведения автономных суточных замеров с высокой частотой и сохранения результатов измерений в энергонезависимой памяти;
  • устройство внешнего контроля (УВК) – «цифровая» оболочка аналоговых СКЗ и СДЗ, предназначенная для дистанционного контроля параметров работы оборудования, интегрирована с различными средствами передачи собираемых данных, допускает дистанционное управление оборудованием (при наличии аппаратной возможности);
  • локальная узловая система (ЛУС) – интеллектуальный центр сбора данных на ограниченном участке магистральных трубопроводов (компрессорных или газораспределительных станций) со средствами подключения к КП телемеханики;
  • диспетчерская программа (СОТКА) накопления, обработки, анализа и визуализации собранных данных (телеизмерение и телесигнализация) с возможностью дистанционного управления оборудованием (телерегулирование и телеуправление);
  • средства интеграции с внешними информационными системами;
  • универсальный мобильный комплекс (УМК) – программно-аппаратная платформа на базе защищенных планшетов, предназначенная для оперативного формирования заданий на работы, фиксации в электронном виде результатов проводимых работ и измерений, а также поддержки принятия решений персоналом на основе базы знаний (электронные интерактивные регламенты работ, электронный архив, электронные руководства по эксплуатации). 
Все элементы ПКМ смонтирована на испытательном полигоне. Ведется ее совершенствование и развитие.   

Бесконечный источник энергии

Еще одним резервом экономии является снижение затрат на электроэнергию за счет оптимизации режимов работы оборудования катодной защиты. Существенное улучшение качества изоляционного покрытия трубопроводов привело к тому, что требуемая мощность СКЗ снизилась на порядок. Появилась возможность создавать автономные УКЗ малой мощности, способных получать питание от возобновляемых источников энергии (ВИЭ) – солнца и ветра. Проектные организации уже проводят расчеты, при каких условиях экономически эффективно строить систему электроснабжения линейных потребителей на базе оборудования ВИЭ. Разумеется, создавать подобную систему необходимо не только для СКЗ, но и для крановых узлов (КУ), контролируемых пунктов телемеханики (КП ТМ) со средствами телекоммуникации. Например, КУ, оснащенные электрогидроприводами, имеют пиковое потребление 1,1 кВт при напряжении 24В постоянного тока. Потребление оборудования КП ТМ также не превышает 1 кВт (с тенденцией существенного снижения потребляемой мощности).
Разработана  и смонтирована на своем полигоне в Калужской области такая установка (УММ ВИЭ «Лоэнгрин»). Экспериментальная установка имеет высокие прочностные характеристики и предназначена для работы в жестких климатических условиях вплоть до прибрежных территорий Северного ледовитого океана. Занимаемая установкой площадь составляет менее 2 кв.м. Кроме того, предполагается возможность сборки и монтажа данной установки без применения специализированной строительной техники, практически вручную. Все без исключения компоненты установки произведены в Российской Федерации.

Энергопикет

Компания ведет разработку и экспериментальные испытания принципиально нового комплекса проведения дистанционных измерений на линейной части трубопроводов. Комплекс получил название «Энергопикет». Ключевыми особенностями предлагаемого решения являются обеспечение питания измерительного модуля (УДИ) и оборудования сбора и передачи данных непосредственно от защитного потенциала трубопровода и передача собранных данных по паре трубопровод-земля.
 
  
Энергетический модуль Энергопикета, называемый «Капсула», имеет в своем составе литий-железо-фосфатный аккумулятор емкостью 1 или 2 Ач и сроком службы более 10 лет. «Отбираемый» Капсулами ток настолько мал, что влияние на уровень защитного потенциала трубопровода практически отсутствует.
 
Наличие собственного испытательного полигона является уникальной возможностью комплексной проверки разрабатываемых решений. Это позволяет существенно снизить затраты на доводку оборудования, а также дать возможность ознакомится с нашими решениями широкому кругу сотрудников эксплуатирующих и проектных организаций.