Главная » Наука » Научные направления

Разработка интеллектуальных систем предупреждения и локализации аварий на магистральных трубопроводах

 

Проф., д.т.н. Галиакбаров В.Ф. 
Генеральный директор ООО "НТ-центр" 
Лауреат Государственной премии РФ

Интеллектуальная система – это система, обладающая искусственным интеллектом на базе микропроцессорной техники, с внутренней памятью, что позволяет ей регистрировать, накапливать высокоточную информацию, перерабатывать ее и вырабатывать управляющее воздействие на процессы или объекты, а также периодически определять свое технической состояние за счет самотестирования. 

При эксплуатации магистральных трубопроводов возникновение аварийных ситуаций приводит к огромным убыткам, в связи с чем представляет актуальность разработка эффективных методов мониторинга состояния эксплуатируемых газопроводов в режиме реального времени. Сегодня на магистральных нефте- и газопроводах нет действенных автоматизированных систем предупреждения и локализации аварий, хотя проблема уже существует давно. Ежегодно вследствие техногенных аварий на магистральных трубопроводах регионы несут серьезный экономический, экологический и социальный ущерб. Создание и внедрение автоматизированных систем предупреждения и локализации аварий на трубопроводах позволит значительно сократить ущерб от аварий, повысит надежность снабжения потребителей. 

Стоимость энергоносителей за последние годы значительно выросла и проблемы энерго- и ресурсосбережения стали так же актуальны, как и снижение рисков и снижение последствий аварий. Концепции устранения аварий и их последствия любой ценой должны уступить место высокоинтеллектуальным и технологичным автоматизированным системам. 

ООО "НТ-центр" обладает высоким научно-техническим потенциалом в области разработки и внедрения интеллектуальных систем измерения и управления параметрами технологических процессов добычи, транспорта, переработки и распределения жидких и газообразных углеводородов. В частности, для ОАО "ГАЗПРОМ" разработана интеллектуальная система аварийного закрытия кранов на линейной части магистральных газопроводов, которая не имеет аналогов в России и странах СНГ. 

Система аварийного закрытия крана представляет собой интеллектуальное устройство, позволяющее оперативно (в течении 1–3 мин.) без участия человеческого фактора проанализировать ситуацию после разрыва газопровода и выдать управляющую команду на отключение аварийного участка газопровода ближайшими от места разрыва линейными кранами. Одновременно информация о месте разрыва передается на диспетчерский пульт. Это позволяет минимизировать потери газа при разрыве газопровода, значительно уменьшить ущерб окружающей среде и повысить безопасность эксплуатируемых газопроводов. Скорость выявления места разрыва и принятия решения по его отключению особенно важна при разрывах, сопровождающихся воспламенением газа, поскольку от термического воздействия уже в течении 5-10 минут выходит из строя вдольтрассовая ЛЭП, питающая крановые узлы и последние становятся неуправляемыми. В таких ситуациях отключается как аварийный весь участок газопровода между компрессорными станциями, т.е., газ стравливается из участка протяженностью в 100 км вместо 20–25 км. Ущерб от аварии при этом значительно возрастает. 

При разработке системы аварийного закрытия крана учтены и устранены все недостатки предыдущих механических систем, Полностью исключены ложные срабатывания, предусмотрена система самотестирования, позволяющая контролировать техническое состояние собственных узлов 

В 2003 г. на газопроводе Уренгой-Петровск в Полянском линейном управлении газопроводов была смонтирована опытная установка и в течении двух лет в реальных условиях проводились полевые испытания, которые показали высокую точность срабатывания и надежность работы при различных климатических условиях.(от –30°С до +31°С, по паспорту –40°С – +50°С). Результаты полевых испытаний оформлены актом. 
В 2005 году система аварийного закрытия крана успешно прошла приемочные испытания на полигоне ОАО «Газпром» в г. Саратове. По результатам испытаний разработка рекомендована к опытно-промышленной эксплуатации на объектах магистральных газопроводов. Материалы приемочных испытаний прилагаются. Система аварийного закрытия крана при чрезвычайных ситуациях с одинаковым успехом может использоваться и на магистральных нефтепроводах и нефтепродуктопроводах, где эффективность его применения намного выше, чем на газопроводах. Несмотря на проводимые ежегодно ремонтно-технические мероприятия, техническое состояние магистральных трубопроводов ухудшается. Изношенность основных фондов организаций трубопроводного транспорта составляет 65–70%. Не исключается вероятность террористических актов на объектах трубопроводного транспорта.

    Внедрение системы отключения аварийного участка трубопровода позволяет:
  • автоматически обнаружить аварию на трубопроводе и локализовать его последствия (в течении 1–2 минут с момента разрыва трубопровода отключить аварийный участок ближайшими к месту разрыва запорно-регулирующей арматурой );
  • значительно снизить объемы выбросов транспортируемого продукта и минимизировать ущерб окружающей среде;
  • повысить безопасность эксплуатации трубопроводов, защищенность населения от возможных аварий на трубопроводах;
  • снизить риск разрушения смежных трубопроводов при многониточной прокладке и других сооружений, проложенных в непосредственной близости от аварийного трубопровода.
    Системы АЗК на магистральных газопроводах в обязательном порядке устанавливаются на:
  1. потенциально-опасных участках магистральных газопроводов, указанных в Правилах технической эксплуатации магистральных газопроводов.
  2. многониточных участках магистральных газопроводов.
  3. участках с параллельной прокладкой других трубопроводов, транспортирующих взрыво-и пожароопасные продукты, линий электропередач напряжением 6,0 и более кВ.
  4. участках магистрального газопровода, проходящих через заповедники и охраняемые государством территории.
  5. труднодоступных участках магистрального газопровода.
  6. участке при пересечениях магистрального газопровода с судоходными реками.
  7. участках магистрального газопровода, проходящего вблизи населенных пунктов, садовых участков,(при расстояниях менее 800м)
  8. на первом кране отвода от магистрального газопровода.(при соотношении диаметра отвода к диаметру магистрального газопровода более 0,25)

На остальных участках установка систем АЗК не обязательна. 
На нефтепроводах и нефтепродуктопроводах системы АОЗ устанавливаются в обязательном порядке независимо от условий прокладки, диаметра и рабочего давления. 
Система аварийного закрытия кранов технологических объектов магистральных газопроводах позволяет осуществлять оперативный контроль давления, расчет скорости падения давления, передачу сигналов в систему телемеханики и ведение журнала событий и регистрации давления. Предел допускаемой приведенной погрешности канала давления в диапазоне температур от минус 40 до плюс 50°С составляет 0,25%. Зона нечувствительности канала измерения давления, 0,05%. Количество точек регистрации давления 10920. Дискретность измерения (задается программно), 20 и более мс . Выходной сигнал цифровой, по интерфейсу RS-485

Структурная схема системы
Структурная схема системы

 

Внешний вид системы 1 – защитный бокс 
2 – контроллер 
3 – барьер искрозащиты 
4 – промежуточное реле 
5 – переходные клеммы 
6 – преобразователь давления 
7 – клеммная коробка 
8, 9 – кабельные вводы
Внешний вид системы

 

Контроллер системы 1 – главный модуль. 
2 – рабочий модуль.                  
3 – корпус.
Контроллер системы  

 

Установка контроллера в стойку. Стойка
Установка контроллера в стойку  

 

 Установка датчиков на объекте

 

Работа с датчиками в реальном времени

 

Регистрация давления 

Диаграмма давления из журнала работы контроллера (отметка 1842.24 Н.-Псков - Уренгой)


Аварийная запись данных давления

Диаграмма давления из журнала аварий контроллера (отметка 1842.24 Н.-Псков - Уренгой)