КОМПЛЕКС МОНИТОРИНГА И РЕГУЛИРОВКИ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ ВАНТОВЫХ НАДЗЕМНЫХ ПЕРЕХОДОВ
PIPELINES CABLE ELEVATED PASSAGEWAYS STRESS-STRAIN STATE MONITORING AND ADJUSTMENT SYSTEM

Изобретение относится к области определения состояния и регулировки уровней напряженно-деформированного состояния трубопроводов вантовых надземных переходов, оперативного оповещения об изменении их состояния, предупреждения возникновения чрезвычайных ситуаций и может быть использовано в автоматизированных системах мониторинга безопасности конструкций в процессе эксплуатации.
Конструкции вантовых надземных переходов представлены в ВСН-1-30-71 (Мингазпром) «Указания по производству работ при сооружении магистральных стальных трубопроводов. Выпуск 8. Строительство надземных переходов» (см. пункт 1.4, рис. 3).
В настоящее время обследование вантовых надземных переходов осуществляется в соответствии с ВСН 39-1.10.003-2000 «Положение по техническому обследованию и контролю за состоянием надземных переходов магистральных газопроводов».
В соответствии с п. 1.4 данного Положения, обследования надземных переходов МГ должны проводиться регулярно (в плановом порядке) с периодичностью, определяемой эксплуатационным предприятием с учетом технического состояния переходов, предложений отделов и центров по диагностированию, нормативов, информации и прогнозов по ранее проведенному обследованию, технологических режимов эксплуатации, природно-климатических условий и др. факторов, Правил технической эксплуатации магистральных газопроводов, Положения по организации и проведению комплексного диагностирования линейной части магистральных газопроводов.
Недостатками настоящего порядка контроля являются:
- отсутствие информации в режиме реального времени об уровнях напряженно-деформированного состояния (НДС) трубопровода и его пространственном положении, отсутствие информации о натяжении вант;
- невозможность оперативно или дистанционно провести регулировку натяжения (ослабления) вант, обеспечивающую оптимальную геометрию трубопровода и допустимые уровни НДС.
Известен патент РФ на изобретение №2568232, являющийся наиболее близким по технической сути и достигаемому результату.
Известный комплекс мониторинга напряженно-деформированного состояния магистральных трубопроводов состоит из блока датчиков, состоящего из четырех магнитошумовых датчиков НДС трубопровода, четырех тензометрических датчиков, устанавливаемых в точках, сходных с точками установки магнитошумовых датчиков, во взаимно перпендикулярных осях с привязкой к линии горизонта, блока сбора, обработки и передачи данных (состоит из герметичного контейнера и электронных блоков), а также сервера с программным обеспечением, с помощью которого происходит вычисление вектора механических деформаций трубопровода в плоскости установки тензометрических датчиков.
Недостатком известного изобретения является отсутствие возможности дистанционно корректировать геометрию трубопровода с целью приведения значений уровней НДС трубопровода к допустимым уровням.
Целью предлагаемого изобретения является создание комплекса мониторинга и регулировки напряженно-деформированного состояния трубопроводов вантовых надземных переходов, позволяющего помимо получения в режиме реального времени данных об уровнях НДС трубопровода надземного вантового перехода, и его пространственном положении (геометрии и направлениях изгиба по всей длине), в трехмерной системе координат, дистанционно провести индивидуальную регулировку натяжения (ослабления) вант для проведения корректировки геометрии трубопровода в зоне повышенных значений уровней НДС с целью приведения этих значений к допустимым уровням.
Указанная цель достигается за счет применения:
- устанавливаемых на трубопроводе, в непосредственной близости к каждой муфте для крепления вант, блоков датчиков, каждый из которых состоит из четырех датчиков НДС и устанавливаемых в сходных с ними точках установки, во взаимно перпендикулярных осях с привязкой к линии горизонта комплекта из четырех тензометрических датчиков;
- блока сбора и передачи данных;
- сервера с программным обеспечением, обрабатывающим в режиме реального времени информацию с датчиков НДС и тензометрических датчиков о состоянии трубопровода надземного Байтового перехода;
- блока дистанционного управления талрепами, позволяющего дистанционно, с помощью талрепов провести индивидуальную коррекцию натяжения (ослабления) вант для оптимизации геометрии трубопровода в зоне повышенных значений уровней НДС с целью приведения этих значений к допустимым уровням.
Сущность настоящего изобретения заключается в том, что заявляемый комплекс мониторинга и регулировки напряженно-деформированного состояния трубопроводов вантовых надземных переходов, содержащий блок сбора и передачи информации, сервер с программным обеспечением, блоки датчиков, каждый из которых состоит из четырех датчиков НДС и устанавливаемых в сходных с ними точках установки, во взаимно перпендикулярных осях с привязкой к линии горизонта четырех тензометрических датчиков, согласно изобретению, дополнительно оснащен блоками дистанционного управления талрепами, подающими управляющие сигналы на талрепы, осуществляющие индивидуальную коррекцию натяжения прикрепленных к ним и к муфтам на трубопроводе вант таким образом, чтобы оптимизировать геометрию трубопровода в зоне повышенных значений уровней НДС с целью приведения этих значений к допустимым уровням, при этом управляющий сигнал формируется на основании информации с блоков датчиков, установленных на трубопроводе, в непосредственной близости к каждой муфте для крепления вант.
На фиг. 1 представлен комплекс мониторинга и регулировки напряженно-деформированного состояния трубопроводов вантовых надземных переходов, где:
1 - трубопровод;
2 - муфта;
3 - ванта;
4 - тензометрический датчик;
5 - датчик НДС;
6 - блок сбора и передачи данных;
7 - кабель;
8 - кабель;
9 - кабель управления;
10 - блок управления талрепами;
11 - блок;
12 - пилон;
13 - талреп;
14 - сервер.
На фиг. 2 показано расположение блока датчиков на трубопроводе Байтового надземного перехода в плоскости, перпендикулярной его оси.
На трубопровод 1 вантового надземного перехода, по периметру его поперечных сечений, возле каждой из муфт 2 для крепления вант 3, устанавливаются блоки датчиков, состоящие из четырех тензометрических датчиков 4 и четырех датчиков НДС 5 (см. фиг. 2). Тензометрические датчики соединены между собой и с блоком сбора и передачи данных 6 кабелем 7. Датчики НДС 5 соединены между собой и с блоком сбора и передачи данных 6 кабелем 8. От блока сбора и передачи данных 6 отходят кабели управления 9 к блокам управления талрепами 10. Ванты 3 закреплены одним концом на муфтах 2, установленных на трубопроводе 1, и через блоки 11 на пилонах 12 другим концом закреплены на талрепах 13.
Заявляемый комплекс мониторинга и регулировки напряженно-деформированного состояния трубопроводов вантовых надземных переходов работает следующим образом.
Под действием температурных колебаний и растяжений под нагрузкой вант 3 происходит изменение геометрии трубопровода 1 Байтового надземного перехода и, как следствие, возможно изменение уровней НДС на отдельных участках трубопровода 1 до критических значений.
Информация с блоков датчиков, состоящих из тензометрических датчиков 4 и датчиков НДС 5, поступает в блок сбора и передачи данных 6 и дистанционно передается на сервер 14. Программное обеспечение сервера 14 обрабатывает полученную информацию об уровнях НДС, а также преобразует сигналы с тензометрических датчиков 2 в информацию о направлении изгибающего вектора на участках трубопровода 1 в местах их установки.
Таким образом, у оператора сервера 14 в режиме реального времени имеется модель состояния трубопровода 1, содержащая:
- данные об уровнях НДС в местах установки блоков датчиков;
- направления векторов изгиба в местах установки блоков датчиков.
При превышении допустимых значений НДС трубопровода 1 оператор дистанционно подает команду на блоки управления талрепами 8, осуществляющих привод талрепов 13, натягивающих или ослабляющих соответствующую ванту для проведения корректировки геометрии трубопровода 1 в зоне повышенных значений уровней НДС с целью приведения этих значений к допустимым уровням.
Таким образом, реализуется мониторинг и регулировка напряженно-деформированного состояния трубопроводов вантовых надземных переходов.
Талрепы 13 могут быть гидравлическими, с электромеханическим приводом, а также винтовыми (для ручной регулировки).
Целесообразно в данном комплексе использовать гидравлические талрепы, так как по значению давлений в гидросистемах блоков управления талрепами 8 можно судить о степени натяжения вант 9.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. ВСН-1-3 0-71 (Мингазпром) «Указания по производству работ при сооружении магистральных стальных трубопроводов. Выпуск 8. Строительство надземных переходов».
2. ВСН 39-1.10.003-2000 «Положение по техническому обследованию и контролю за состоянием надземных переходов магистральных газопроводов».
3. Патент SU 2568232.