АВТОНОМНЫЙ ПУНКТ СБОРА ДАННЫХ ДЛЯ СИСТЕМЫ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ
AUTONOMOUS DATA COLLECTION POINT FOR LIQUID HYDROCARBON LEAKAGE DETECTION SYSTEM

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использована для обеспечения автономной работы нижнего (средств измерений) и среднего (системы телемеханики) уровней систем обнаружения утечек (СОУ) жидких углеводородов.
Известен пункт сбора данных в составе информационно - управляющей системы нефте-, конденсато-, продуктопровода (патент RU 92935, опубл. 10.04.2010 г.) включающий, по меньшей мере, один контроллер, управляющий работой, приемопередающее устройство и антенно-фидерное устройство для обеспечения радиосвязи с диспетчерским пунктом, расположенные в заглубленных в грунт колодцах датчики параметров перекачиваемой среды, по меньшей мере, один электрогидропривод узлов запорной арматуры нефте-, конденсато- или продуктопровода, причем в качестве подсистем контролируемый пункт включает в числе других систему энергоснабжения и систему катодной защиты, характеризующаяся тем, что система энергоснабжения включает автономные источники электропитания. В качестве автономных источников питания система энергоснабжения каждого контролируемого пункта включает, по меньшей мере, одну солнечную панель, по меньшей мере, один ветрогенератор и блок аккумуляторов.
Недостатком данного устройства является то, что в качестве автономного источника электропитания используются по меньшей мере, одна солнечная панель, по меньшей мере, один ветрогенератор и блок аккумуляторов, что не обеспечивает необходимый уровень автономности системы, особенно в удаленных и труднодоступных местах.
Известен пункт управления телемеханикой продуктопровода (патент RU 145696 U1, опубл. 27.09.2014), включающий систему энергоснабжения от возобновляемых источников энергии, в которую входят ветрогенератор, солнечная батарея и электрогенератор, вырабатывающие постоянное напряжение питания, и заглубленное в грунт сооружение с блоком аккумуляторов и блоком электроники с модулем электроники, измерительно-вычислительным контроллером и модулем связи измерительно-вычислительного контроллера с диспетчерским пунктом, отличающийся тем, что блок аккумуляторов обеспечивает постоянное напряжение питания 22-52 В, блок электроники включает модуль преобразователя постоянного напряжения питания 22-52 В в переменное однофазное напряжение питания 220 В, модуль преобразователя напряжения питания 22-52 В в переменное трехфазное напряжение питания 380 В, блок связи с техническими средствами контроля и управления с переменным однофазным напряжением питания 220 В, блок связи с техническими средствами контроля и управления с переменным трехфазным напряжением питания 380 В, блок связи с техническими средствами с постоянным напряжением питания 22-52 В.
Недостатком данного устройства является то, что в качестве автономного источника электропитания используются ветрогенератор, солнечная батарея и электрогенератор, вырабатывающие постоянное напряжение питания, и заглубленное в грунт сооружение с блоком аккумуляторов, что не обеспечивает необходимый уровень автономности системы, особенно в удаленных и труднодоступных местах.
Известен пункт сбора данных для системы обнаружения утечек и ударов для трубопроводов L.D.S. (Техническая документация: Система обнаружения утечек и ударов для трубопроводов L.D.S. - Электронный ресурс http://proco-france.com/pdf/lds_rus.pdf), установленный вблизи трубопровода, состоящий из датчиков типа гидрофон или акселерометр, устанавливаемых на трубопровод, электронной вычислительной панели и системы связи, монтируемых в закрытом шкафу, электропитание которого возможно от стандартного источника питания (однофазное 220 В переменного тока - 50 Гц или 110 В переменного тока - 60 Гц или 12 В постоянного тока) или от интегрированных батарей 12 В для аварийного электропитания в случае отключения основного источника питания.
Недостатком данного устройства является то, что в качестве автономного источника электропитания используются солнечные панели, ветрогенераторы, дизельные генераторы и аккумуляторные батареи, что не обеспечивает необходимый уровень автономности системы, особенно в удаленных и труднодоступных местах.
Известна станция сбора данных (измерительная станция) для системы обнаружения утечек Leak Detection System (Техническая документация ООО «НПА Вира Реалтайм»: Система обнаружения утечек Leak Detection System - Электронный ресурс http://www.rlt.ru/uploads/lds.pdf), как правило, она находится в блок-боксах системы телемеханики. В состав станции входит программируемый логический контроллер (PLC), HART модем с приемником сигнала GPS, барьер и грозозащита, отопление и вентилятор. Все устанавливается в распределительном щите размером 60×60×21 см, 21 кг, 45 Вт.Для питания станции используется локальный источник напряжения 24 В, в случае необходимости добавляется шкаф питания (70×50×25 см), в котором находится источник питания 230/24 В, зарядное устройство и батареи, которые позволяют системе функционировать не меньше 48 часов (обычно около 100 часов).
Недостатком данного устройства является то, что в качестве автономного источника электропитания используются ветрогенератор, солнечные панели и аккумуляторная батарея, что не обеспечивает необходимый уровень автономности системы, особенно в удаленных и труднодоступных местах.
Известен пункт сбора данных для системы обнаружения утечек на трубопроводах LeakNet (Техническая документация ГК «Аргоси»: Система обнаружения утечек на трубопроводах - Электронный ресурс http://www.argosy-tech.ru/assets/pdf/sistemyi-obnamzheniya-utechek/Presentation_LeakNet.pdf), принятый за прототип. Аппаратный комплекс которой включает в себя контрольно-измерительные приборы, контроллер узла контроля параметров трубопровода, расположенный в закрытом шкафу, систему передачи данных между пунктом сбора данных и сервером системы обнаружения утечек. Электропитание контроллера узла контроля параметров трубопровода реализуется газогенераторами, ветрогенераторами, солнечными панелями, дизельные генераторами и аккумуляторными блоками.
Недостатком данного устройства является то, что в качестве автономного источника электропитания используются ветрогенераторы, солнечные панели, дизельные генераторы, газогенераторы и аккумуляторные блоки, что не обеспечивает необходимый уровень автономности системы, особенно в удаленных и труднодоступных местах.
Техническим результатом является повышение автономности электроснабжения пункта сбора данных для системы обнаружения утечек жидких углеводородов.
Технический результат достигается тем, что дополнительно на трубопроводе жестко закреплен термоэлектрогенерирующий комплекс, выход которого соединен электрическим кабелем со входом блока питания, внутри комплекса установлены генераторные термоэлектрические модули.
Автономный пункт сбора данных для системы обнаружения утечек жидких углеводородов поясняется следующими фигурами: фиг. 1. - общая схема автономного пункта сбора данных для системы обнаружения утечек жидких углеводородов, где:
1 - контрольно-измерительные приборы (КИП);
2 - охраняемый трубопровод;
3 - шкаф телемеханики;
4 - контроллер;
5 - блок питания;
6 - термоэлектрогенерирующий комплекс;
7 - каналы связи;
8 - сервер системы обнаружения утечек.
Автономный пункт сбора данных для системы обнаружения утечек жидких углеводородов состоит из контрольно-измерительных приборов (КИП) 1, представляющих собой датчики давления, расходомеры, гидрофоны и другие необходимые измерительные приборы в одиночном исполнении или их комбинации, в зависимости от типа используемой системы обнаружения утечек, находящиеся в контакте с жидкими углеводородами и установленные на охраняемом трубопроводе 2, транспортирующем жидкие углеводороды. При этом охраняемый трубопровод 2 может быть подземным, наземным или подводным.
КИП 1 через кабели соединены с контроллером 4, который находится в шкафу телемеханики 3. Шкаф телемеханики 3 представляет собой навесной, наземный или непосредственно установленный на охраняемый трубопровод 2 шкаф с клеммниками подключения, также возможно его расположение в заглубленном в грунт колодце. В состав шкафа телемеханики 3 входит блок питания 5, по меньшей мере, один контроллер 4, состоящий из центрального процессора, модуля питания и, по меньшей мере, одного модуля связи. В случае подземной или подводной прокладки охраняемого трубопровода 2 конструкция шкафа телемеханики 3 выполняется со степенью защиты IP68, в случае наземной прокладки охраняемого трубопровода 2 конструкция шкафа телемеханики 3 выполняется со степенью защиты не ниже IP65.
Шкаф телемеханики 3, а именно входящий в его состав блок питания 5, соединен через электрический кабель с термоэлектрогенерирующим комплексом 6, который установлен непосредственно на охраняемый трубопровод 2. Термоэлектрогенерирующий комплекс 6 состоит из генераторных термоэлектрических модулей, количество которых зависит от потребностей потребителя, в основе работы комплекса лежит эффект Зеебека, DC/DC преобразователя, блока аккумуляторов, выполняющих роль резервного питания, системы креплений на охраняемый трубопровод 2, систему охлаждения. В случае подземной и подводной прокладки охраняемого трубопровода 2 конструкция термоэлектрогенерирующего комплекса 6 выполняется со степенью защиты IP68, в случае наземной прокладки охраняемого трубопровода 2 конструкция
термоэлектрогенерирующего комплекса 6 выполняется со степенью защиты не ниже IP65.
Через каналы связи 7, которые могут предоставлять собой радиосеть, GPS, HART, классические телеметрические кабели, GSM, Ethernet или другие типы коммуникации, а также их комбинации, в зависимости от типа используемой системы обнаружения утечек, осуществляется связь контроллера 4, а именно модуля связи или их группы, шкафа телемеханики 3 с сервером системы обнаружения утечек 8.
Устройство работает следующим образом. При достижении оптимальной разности температур между охраняемым трубопроводом 2 и окружающей средой осуществляется генерация электроэнергии термоэлектрогенерирующим комплексом 6 для питания контроллера 4 шкафа телемеханики 3 через блок питания 5.
Установленные на охраняемый трубопровод 2 КИП 1 выдают преобразованный в ток сигнал, который передается в контроллер 4 шкафа телемеханики 5 по кабелям.
Контроллер 4 выполняет диагностику подключенных модулей и датчиков, собирает данные с КИП 1 на охраняемом трубопроводе 2, осуществляют кодирование полученной информации, сжатие и передает преобразованную информацию на сервер системы обнаружения утечек 8 по каналам связи 7.