СПОСОБ МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ГЛУБОКОВОДНОГО МАГИСТРАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА (ВАРИАНТЫ)
METHOD OF MONITORING TECHNICAL STATE OF DEEP-WATER MAIN PIPELINE (VERSIONS)

Группа изобретений относится к диагностике технического состояния морских участков трубопроводов и могут быть использованы для аварийного предупреждения и мониторинга технического состояния (ТС) глубоководных трубопроводов большой протяженности.
Известен способ аналогичного назначения, согласно которому мониторинг ТС глубоководного магистрального трубопровода (МТ) проводится с помощью многолучевых гидроакустических антенн, расположенных параллельно МТ.
Антенны регистрируют параметры вибраций МТ, а также высокочастотный шум в местах утечек. Принятые сигналы направляются на береговую обрабатывающую аппаратуру (БОА) по кабелю [Патент РФ №2183303, Кл. F17D 5/06, G01M 3/24, 2002].
Недостатком известного способа является необходимость использования сложной гидроакустической аппаратуры для получения информации о ТС МТ.
Известен способ мониторинга ТС глубоководного МТ, принятый за прототип [Патент РФ №2193725, Кл. F17D 5/06, G01M 3/24, 2002].
Способ заключается в измерении с помощью различных датчиков, расположенных вдоль МТ, параметров, влияющих на ТС МТ, и передаче по каналу связи (по кабельной линии связи) полученной информации на БОА.
В прототипе в качестве датчиков используют гидроакустические датчики, определяющие пространственные координаты МТ под водой, по которым судят о возникающих изгибах трубопровода, представляющих его потенциально опасные участки, далее полученная информация направляется по кабелю к БОА.
Недостатком прототипа является невозможность или сложность удаленного контроля и мониторинга ТС МТ (вдали от БОА).
Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретений, является упрощение практической реализации мониторинга ТС МТ, удаленного от берега (а значит, и от БОА).
Данный технический результат достигается за счет того, что по первому варианту в известном способе мониторинга ТС глубоководного МТ, заключающемся в измерении с помощью установленных вдоль МТ датчиков, параметров, влияющих на ТС МТ, и передаче по каналу связи полученной информации на БОА, полученную с помощью датчиков информацию о ТС МТ предварительно выводят преимущественно с помощью кабелей на последовательность радиоприемопередающих буев положительной плавучести и запоминают ее в энергонезависимых оперативно-запоминающих устройствах (ОЗУ), а передачу полученной информации о ТС глубоководного МТ на БОА осуществляют по радиоканалу при использовании спутниковой системы связи.
В качестве датчиков параметров, влияющих на ТС МТ, применяют расположенные вдоль МТ тензометры, датчики скорости коррозии МТ, датчики параметров акустической эмиссии, датчики утечки транспортируемой среды, датчики температуры и давления транспортируемой среды в МТ, датчики сопротивления изоляции МТ, датчики градиента электромагнитного поля и датчики величины защитного потенциала МТ.
Согласно второму варианту в способе мониторинга ТС глубоководного МТ, заключающемся в измерении с помощью установленных вдоль МТ датчиков параметров, влияющих на ТС МТ, и передаче по каналу связи информации на БОА, полученную с помощью датчиков информацию о ТС МТ предварительно выводят преимущественно с помощью кабелей на последовательность радиоприемопередающих буев положительной плавучести и запоминают ее в энергонезависимых ОЗУ, а передачу полученной информации о ТС глубоководного МТ на БОА осуществляют по радиоканалу путем облета с заданной периодичностью всей последовательности буев, расположенных вдоль МТ, с помощью летательного аппарата (ЛА), преимущественно вертолета, при этом считывание информации с радиоприемопередающих буев проводят с ближайшего буя по направлению, противоположному направлению полета ЛА.
Облет последовательности буев проводят с периодичностью, обратно пропорциональной объему памяти ОЗУ.
В качестве датчиков параметров, влияющих на ТС МТ, во втором варианте также применяют расположенные вдоль МТ тензометры, датчики скорости коррозии МТ, датчики параметров акустической эмиссии, датчики утечки транспортируемой среды, датчики температуры и давления транспортируемой среды в МТ, датчики сопротивления изоляции МТ, датчики градиента электромагнитного поля и датчики величины защитного потенциала МТ.
Изобретения поясняются чертежами. На фиг.1 представлена схема реализации способа по первому варианту; на фиг.2 - блок-схема надводной аппаратуры; на фиг.3 - схема реализации способа по второму варианту.
1
2
n
1
2
n
1
2
n
1
2
n
По первому варианту способа на трубопроводе 1 через определенные пространственные промежутки устанавливают датчики 2, 2…2 параметров ТС МТ. Выходы датчиков 2 с помощью кабелей 3, 3…3 соединены с входами блоков обработки 4, 4, …4, установленных на заякоренных буях 5, 5…5 положительной плавучести.
Схема блоков 4 обработки представлена на фиг.2. Блок обработки (БО) включает в себя последовательно соединенные мультиплексор 6, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7, центральный процессор (ЦП) 8, энергонезависимые ОЗУ 9. Имеются также радиомодем 10 с радиоприемопередающей антенной 11. Выход ЦП 8 подключен также к управляемому входу мультиплексора 6. ЦП 8 с радиомодемом 10 и ОЗУ 9 соединены двухсторонней связью.
Блоки 4 обработки включают в себя также аккумуляторную батарею (АКБ) 12 для питания электронных блоков 4, датчиков 2 и фотоэлектрический модуль 13, соединенный с АКБ 12, для ее периодической подзарядки.
В качестве датчиков 2 параметров, влияющих на ТС МТ, используют известные датчики скорости коррозии МТ, датчики параметров акустической эмиссии, датчики утечки транспортируемой среды, датчики температуры и давления транспортируемой среды в МТ, датчики сопротивления изоляции МТ, датчики градиента электромагнитного поля, датчики величины защитного потенциала МТ, тензометры и другие. Использование перечисленных датчиков в подземных МТ для решения аналогичных задач представлено, например, в патентах того же заявителя [RU 2264578, 2286558, 2317471].
Имеется также БОА (не показана), на которую поступает информация со всех буев 5 положительной плавучести.
При этом согласно первому варианту способа используется спутниковая система связи (спутник связи 14, фиг.1), связывающая по радиоканалу радиомодем 10 с БОА.
Согласно второму варианту способа передача с датчиков 2 параметров о ТС МТ осуществляется также по радиоканалу путем облета с заданной периодичностью всей последовательности буев, расположенных вдоль МТ, с помощью летательного аппарата (ЛА), преимущественно вертолета 15 (фиг.3).
Способ реализуется следующим образом. Датчики 2 параметров, влияющих на ТС МТ, расположенные вдоль трубопровода 1 с заданным пространственным шагом, выдают сигналы, пропорциональные скорости коррозии МТ, величине акустической эмиссии, давлению и температуре транспортируемой среды, величине защитного потенциала МТ, величине сопротивления изоляции МТ и т.д.
По кабелям 3 полученная с датчиков 2 информация направляется на блоки 4 обработки, где последовательно оцифровывается, после прохода мультиплексора 6 и АЦП 7, затем обрабатывается в ЦП 8.
Затем информация запоминается в ОЗУ 9 и направляется на радиомодем 11 при нахождении контролируемого участка МТ 1 в зоне действий радиосети спутника 14 (первый вариант способа).
Со спутника 14 информация направляется на береговую обрабатывающую аппаратуру (на чертежах не показана), где обрабатывается для проведения мониторинга ТС МТ 1.
Согласно второму варианту способа вдоль расположенного подводного МТ 1 направляют вертолет 15 (фиг.3), снабженный навигационным оборудованием, определяющим текущие координаты вертолета 15 и адреса ближайшего к вертолету 15 буя 5 положительной плавучести, расположенного позади вертолета. Это не позволяет потерять информацию о техническом состоянии МТ 1 при удалении вертолета 15 от контролируемого участка трубопровода 1, поскольку считывание содержимого ОЗУ осуществляется при последовательном опросе всех буев 5 положительной плавучести.
На борту вертолета 15 также установлен вычислительный комплекс на базе IBM-совместимого компьютера в промышленном исполнении, питающийся от бортовой сети вертолета.
Информация с вертолета 15 может последовательно передаваться по радиоканалу на береговую обрабатывающую аппаратуру для проведения мониторинга ТС МТ1.
Периодичность облета буев 5 положительной плавучести должна быть согласована с объемом памяти ОЗУ 9 (фиг.2). Вертолет 15 должен с одной стороны облетать МТ 1 с периодичностью, при которой не произойдет потери информации в ОЗУ 9, а с другой стороны, периодичность облета МТ 1 должна быть такой, чтобы при обнаружении нештатных ситуаций в техническом состоянии глубоководного трубопровода 1, оставалось время для их устранения без последствий для экологии окружающей среды.
Таким образом, в отличии от прототипа, в котором информацию с датчиков непосредственно передают на БОА, используя длинный кабель, в данном техническом решении информация с датчиков сначала передается на поверхность водоема при использовании сравнительно короткого кабеля, затем запоминается в ОЗУ и в удобное время считывается по радиоканалу на БОА.
Это позволяет проводить мониторинг ТС МТ, удаленного от БОА, и упрощает техническую реализацию способа.