автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Информационно-измерительная система обнаружения и определения местоположения несанкционированных врезок на нефтепродуктопроводах

На правах рукописи

ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ОБНАРУЖЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ НЕСАНКЦИОНИРОВАННЫХ ВРЕЗОК НА НЕФТЕПРОДУКТОПРОВОДАХ

Специальность: 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара - 2005

Работа выполнена на кафедре «Информационно-измерительная техника» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

Заслуженный деятель науки и техники РФ Куликовский

доктор технических наук, профессор Константин Лонгинович

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

Заслуженный деятель науки РФ доктор технических наук, профессор

Семенов

Владимир Семенович

кандидат технических наук

Занозин Илья Юрьевич

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:

ОАО «Юго-Западтранснефтепродукт» (г. Самара)

Защита диссертации состоится 27 декабря 2005 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.217.03 в аудитории №28 корпуса №6 Самарского государственного технического университета (ул. Галактионовская, 141).

Отзывы на автореферат просим направлять по адресу: 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская 244, Самарский государственный технический университет, Главный корпус, на имя ученого секретаря диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного технического университета по адресу: ул. Первомайская, 18.

Автореферат разослан « дЗЗ » ноября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент ^ / В.Г. Жиров

20оМ

г 2 £34 60

гшъ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

В настоящее время с увеличением добычи нефти и газа развивается и трубопроводный транспорт этих продуктов. Он является самым экономически целесообразным транспортом жидких и газообразных сред. Однако трубопроводный транспорт сопровождается потерями продукта. Это неизбежные потери, связанные с технологией перекачки, которые рассчитываются с помощью специальных методик и учитываются при ведении технологического процесса транспортировки, а также случайные потери, возникающие при аварийных ситуациях с выбросом продукта в окружающую среду и при несанкционированных врезках с целью хищения перекачиваемых продуктов.

Если потерь связанных с аварийностью можно избежать соблюдением правил при строительстве и эксплуатации трубопроводов в совокупности с проведением плановых и капитальных ремонтов, а также диагностических исследований, то потери от несанкционированных врезок сократить не удается.

Несанкционированные врезки приносят огромные убытки эксплуатирующим трубопроводным организациям. Экономический ущерб от несанкционированных врезок исчисляется ценой за сотни тонн в сутки потерянного продукта. По причине огромной протяженности линейной части магистральных нефтепроводов, достигающей нескольких тысяч километров, на трубопроводе может существовать не одна врезка.

Различия по свойствам несанкционированных врезок и утечек привели к тому, что большинство созданных систем не может в силу ограниченности положенных в их основу методов определить появление несанкционированной врезки.

В настоящее время на трубопроводных магистралях используются современные автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) перекачки продукта по линейной части магистральных трубопроводов. Оборудование АСУ ТП может быть использовано для реализации различных методов обнаружения источников потерь перекачиваемых жидкостей.

В связи с этим становится актуальным создание информационно-измерительной системы (ИИС) для определения наличия и местоположения несанкционированных врезок и аварийных утечек на магистральных нефтепродуктопроводах с использованием штатного оборудования их линейной части.

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ I БИБЛИОТЕКА 1

оГзта/И

Цель работы.

Целью данной диссертационной работы является разработка и исследование информационно-измерительной системы обнаружения несанкционированных врезок и локализации их местоположения на магистральных трубопроводах на основе штатных систем управления технологическим процессом перекачки продукта по линейной части магистральных трубопроводов.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе были поставлены и решены следующие задачи:

1. Сформулированы общие требования к системам обнаружения и локализации местоположения несанкционированных врезок на основании проведенных анализов технологических параметров, потерь перекачиваемого продукта и оборудования линейной части магистральных трубопроводов.

2. На основании проведенного анализа систем диспетчерского контроля и управления (СДКУ) магистральных трубопроводов определена возможность создания информационно-измерительной системы обнаружения несанкционированных врезок и локализации их местоположения на основе существующего оборудования СДКУ.

3. На основании проведенного анализа потерь продукта при их трубопроводном транспорте, а также на основе анализа существующих методов обнаружения утечек на линейной части магистральных трубопроводов выбран метод контроля изменяющихся технологических параметров перекачки жидкости.

4. На основе теории гидродинамики и математического моделирования процессов трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов разработана математическая модель локализации местоположения несанкционированной врезки, на основе которой разработан алгоритм функционирования ИИС.

5. Проведено исследование методических и инструментальных погрешностей определения местоположения источников потерь перекачиваемого продукта, а также влияние этих погрешностей на результирующую погрешность определения местоположения несанкционированной врезки.

Методы исследования.

При решении задач, поставленных в диссертационной работе, использовались: теория измерений, аппарат теории гидравлики, методы математического моделирования, аппарат математического анализа и теории погрешностей.

Достоверность полученных результатов.

Достоверность проведенных исследований подтверждена сравнением результатов математического моделирования источников потерь перекачиваемого продукта и различных погрешностей системы с полученными результатами экспериментальных исследований на эксплуатирующемся трубопроводе.

Научная новизна проведенных в диссертационной работе исследований заключается в следующем:

1. Предложен новый подход в создании систем обнаружения потерь продукта на линейной части магистрального трубопровода с акцентом на определение несанкционированных врезок.

2. Выявлены основные отличия параметров потока при естественных утечках и при несанкционированных врезках и сформулированы требования к методам и средствам их измерения на основании проведенного сравнительного анализа с точки зрения поведения их в пространстве и во времени.

3. Разработана математическая модель изменения параметров потока перекачиваемого продукта под влиянием несанкционированной врезки, которая позволяет локализовать ее местоположение и учитывает влияние воздействий внешней среды и технологических параметров работы трубопровода.

4. Разработан новый алгоритм функционирования информационно-измерительной системы обнаружения и определения местоположения несанкционированных врезок, позволяющий использовать имеющееся оборудование линейной части магистрального трубопровода.

5. Предложен метод снижения результирующей погрешности ИИС на основе проведенного анализа влияния различных составляющих погрешностей разработанной системы на результирующую погрешность определения местоположения источника потерь перекачиваемого продукта.

Практическая ценность работы.

1. Сформулированный подход позволяет создавать информационно-измерительные системы определения несанкционированных врезок и локализации их местоположения.

2. Разработанная математическая модель потока жидкости и алгоритм обработки информации позволяют создавать информационно-измерительную систему на основе имеющейся аппаратуры линейной части магистральных трубопроводов без установки какого-либо дополнительного оборудования.

3. Предложенная методика определения погрешностей ИИС позволяет учесть изменения параметров внешней среды и технологических параметров

перекачки, что повышает достоверность определения местоположения врезок.

4. Результаты исследования могут быть использованы при создании нового класса систем по оперативному обнаружению несанкционированных врезок, а также определения их местоположения.

Внедрение результатов работы.

Математическая модель определения местоположения несанкционированных врезок, алгоритм обнаружения несанкционированных врезок и информационно-измерительная система внедрены в сервисной компании ЗАО «КОРМАКО» как часть Системы оперативного мониторинга скорости коррозии и сокращения рисков, связанных с эксплуатацией опасного производственного объекта. Теоретическая часть работы используется в учебном процессе на кафедре «Трубопроводный транспорт» Самарского государственного технического университета.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Метод построения ИИС обнаружения и определения местоположения несанкционированных врезок на основе измерения параметров потока жидкости в трубопроводе.

2. Метода обнаружения и локализации местоположения несанкционированных врезок на базе контроля изменяющихся технологических параметров перекачки жидкости по трубопроводу.

3. Математическая модель, связывающая параметры потока с локализацией местоположения несанкционированной врезки, позволяющая достоверно локализовать ее местоположение.

4. Алгоритм функционирования информационно-измерительной системы обнаружения несанкционированной врезки и локализации ее местоположения на магистральном трубопроводе, основанный на сравнении пороговых уровней с разностью расходов.

4. Результаты исследований влияния параметров окружающей среды и технологических параметров перекачки на точность определения местоположения несанкционированной врезки.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных и всероссийских научно-технических конференциях, в том числе на Международной научно-технической конференции «Информационные, измерительные и управляющие системы» (Самара, 2005 год), Всероссийской научно-технической конференции «Интенсификация тепло-массообменных процессов, промышленная

безопасность и экология» (Волгоград, 2005 год), на семинарах Научно-технического центра Метрологической академии РФ и Международной экологической академии РФ.

Личный вклад.

Основные научные результаты, содержащиеся в диссертационной работе и публикациях, получены автором самостоятельно и под руководством научного руководителя.

Публикации.

Основные результаты исследования представлены в семи печатных работах.

Структура и объем диссертационной работы.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, содержит 165 страниц основного текста, 59 рисунков, список литературы из 68 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены цели и задачи исследования, охарактеризована научная новизна и практическая ценность работы, сформулированы положения, выносимые на защиту, описана структура и объем изложенного материала в работе.

В первом разделе проведен анализ трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов, рассмотрены основные технологические и конструктивные особенности различных классов трубопроводов. Данный анализ показал, что случаи несанкционированного врезания с целью хищения перекачиваемого продукта возникают на магистральных нефтепродуктопроводах, а также на промысловых нефтепроводах при транспортировании товарной нефти от центральных пунктов сбора (ЦПС) к сооружениям магистральных трубопроводов, поскольку они задействованы в процессе перекачки товарной нефти и нефтепродуктов, а ценность и возможность сбыта продукта в этом случае играет главную роль. Также немаловажным фактором, стимулирующим появление несанкционированных врезок, является незащищенность трубопроводов на значительном своем протяжении.

По результатам анализа технологии и объектов магистрального трубопроводного транспорта сделан вывод, что их линейная часть оснащена оборудованием на уровне, достаточном для создания информационно-измерительной системы (ИИС) обнаружения несанкционированных врезок. В

этой связи путь создания ИИС на основе штатного оборудования является экономически целесообразным.

Анализ потерь продукта при его трубопроводном транспорте позволил сделать вывод, что наибольшие экономические затраты при эксплуатации трубопроводов связаны с утечками при авариях, а также с несанкционированными врезками с целью хищения перекачиваемого продукта. В то время как аварийность можно сократить путем проведения антиаварийных мероприятий, сокращения числа несанкционированных врезаний добиться чрезвычайно сложно, так как усиление охраны и внедрение дорогостоящих систем современного контроля (аэрокосмические, визуальные и др.) не дают нужного эффекта, а лишь удорожают стоимость перекачки продукта, при этом число врезок не уменьшается.

Анализ также показал, что в отличие от аварий, несанкционированные врезки имеют ряд особенностей: отсутствие каких-либо внешних проявлений в связи с тщательным камуфлированием и выбором времени хищения, а также дискретность функционирования врезок.

На основании проведенного анализа сформулированы цели и задачи диссертационной работы.

Во втором разделе рассмотрены существующие методы и системы обнаружения утечек и несанкционированных врезок. Поскольку несанкционированные врезки появились примерно десять лет назад, то созданная аппаратура систем контроля утечек не в состоянии решить задачу их обнаружения. Большинство создаваемых систем диагностики трубопроводов опирались на поиск именно аварийных потерь. Это привело к тому, что такие системы оказались неспособными определять несанкционированные врезки в связи с кардинальными отличиями их от утечек, связанных с авариями.

Проведен анализ существующих методов и систем, основанных на различных принципах измерения тех или иных параметров, сопутствующих утечкам, который показал, что все существующие методы можно распределить по следующим группам:

1. Внешние визуальные и инструментальные методы.

2. Методы контроля состояния трубопровода.

3. Методы анализа технологических параметров трубопровода (внутренние методы).

Анализ внешних методов показал, что они в силу дискретности операций контроля и косвенности признаков, по которым определяется потеря продукта, не в состоянии обнаруживать несанкционированные врезки. Внешние методы характеризуются также высокой стоимостью самих систем, использующих данный метод, и стоимостью операций контроля.

На основе методов второй группы создаются различные переносные средства измерения и контроля, которыми оснащаются передвижные посты и лаборатории, стационарные системы, а также средства внутритрубной диагностики для акустического контроля участков трубопровода.

Главным недостатком переносных средств измерений является необходимость создания акустического контакта со стенкой трубопровода, а это связано с шурфовкой трубопровода, снятием изоляционного покрытия для проведения измерений, последующим ремонтом изоляционного покрытия и засыпкой шурфов, что влечет за собой огромные затраты трудовых и материальных ресурсов. При этом системы характеризуются дискретностью проводимых операций.

Стационарные системы лишены недостатка дискретности, однако расстояния между устанавливаемыми датчиками составляет около 300 м. Протяженность магистральных трубопроводов достигает тысяч километров, поэтому установка таких систем связана с огромными затратами, так как кроме датчиков необходимы каналы связи и устройства обработки результатов измерений.

Автономные системы, пропускаемые внутри трубопровода, обнаруживают самые малые утечки, а несанкционированные врезки определяют даже при их бездействии, однако стоимость операций контроля одного километра трубопровода составляет 100 - 200 тыс.руб., поэтому периодичность контроля такими средствами довольно низка.

Проведенный анализ методов, основанных на контроле состояния трубопровода, показывает, что данные методы за счет своих недостатков, в первую очередь связанных с огромными финансовыми затратами на их внедрение и проведение контрольных операций, а также в своем большинстве с дискретностью операций контроля, не могут быть применены для создания ИИС по обнаружению несанкционированных врезок.

Третья группа является самой большой и насчитывает более 100 методов, которые можно разделить на динамические и статические. Поскольку эта группа методов основана на контроле параметров потока, то она является единственной, которая может быть использована для определения не только утечек, но и несанкционированных врезок, а также их местоположения.

Общим недостатком динамических систем является необходимость установки дополнительной датчиковой аппаратуры, организации каналов связи и аппаратуры обработки измерительной информации.

Анализ статических методов показал, что многие системы, основанные на этих методах, используют имеющуюся датчиковую аппаратуру, каналы связи и аппаратуру обработки результатов измерений. Недостатками таких методов является отсутствие учета каких-либо важных технологических параметров перекачки.

На основании проведенного анализа методов обнаружения источников потерь перекачиваемого продукта для создания ИИС обнаружения и определения местоположения несанкционированных врезок предложен статический метод анализа гидравлических уклонов с учетом технологических параметров перекачки и с учетом влияния свойств перекачиваемого продукта на гидравлическое сопротивление движению продукта по трубопроводу.

В третьем разделе на основе теории гидродинамики и математического моделирования процессов трубопроводного транспорта разработана математическая модель определения местоположения несанкционированных врезок на нефтепродуктопроводах.

Для построения математической модели определения местоположения источника потерь перекачиваемого продукта на основе статического метода анализа линии гидравлического уклона, рассмотрим гидравлический уклон для трубопровода без источника и с источником потерь. На рис.1 показана линия гидравлического уклона для трубопровода без источников потерь перекачиваемого продукта.

Для упрощения преобразований, а также упрощения математической модели и алгоритма измерения, потери энергии выражались в виде потерь давления.

Рисунок 1 - Линия гидравлического уклона трубопровода без источников потерь перекачиваемого продукта

Если в трубопроводе имеется источник потерь продукта, то линия гидравлического уклона (падения давления) становится ломаной (рис.2).

Описав линии падения давления уравнениями прямой через градиенты потерь давления и приняв, что в точке утечки полученные давления равны, получаем уравнение для определения местоположения источника потерь перекачиваемого продукта:

Р _ Р _ вых т

вх вых Л

I =-й—

йР йР

вх _ вых

Ш <11

Рисунок 3 - Линия гидравлического уклона трубопровода с источником потерь перекачиваемого продукта

Находя величины градиентов по формуле Дарси-Вейсбаха для потерь давления и переходя от скоростей движения продукта к его расходу, выражение (1) запишется следующим образом:

Р -Р

ЖрО2 жЧ5

(18 ра2 ( Я8рбО

{ ) вх 1 J вых

(2)

где Р - давление, р - плотность перекачиваемого продукта, С> - расход, X -коэффициент гидравлического сопротивления; с! - внутренний диаметр трубопровода, Ь - длина трубопровода. Индекс вх в уравнении (2) -параметр, относящийся к началу трубопровода, индекс вых - к концу трубопровода.

Таким образом получена математическая модель (2), которая позволяет определять местоположение источника потерь перекачиваемого продукта, используя при этом известные конструктивные характеристики трубопровода (длина и диаметр), измеряемые технологические параметры перекачки (расход и давление) и качественные показатели перекачиваемого продукта (плотность), которые определяются на блоках качества нефти.

В силу того, что в основу модели положены обобщенные методы определения градиента давления, она является универсальной для всех режимов работы трубопровода. Преобразование полученной математической

модели для каждого конкретного режима работы трубопровода проводится на основании расчета чисел Рейнольдса. После определения режима движения жидкости в математическую модель подставляется соответствующая формула для описания коэффициента гидравлического сопротивления.

Полученная математическая модель хорошо согласуется с процессами перекачки жидкости по магистральным трубопроводам во всех диапазонах

В четвертом разделе на основе разработанной математической модели определения местоположения источника потерь перекачиваемого продукта разработан алгоритм обнаружения и локализации местоположения несанкционированных врезок Обобщенная структура СДКУ и разработанный алгоритм легли в основу структурной схемы ИИС.

Поскольку математическая модель (2) позволяет лишь локализовать местоположение источника потерь перекачиваемого продукта, то для определения факта утечки в алгоритм встроен блок, работа которого основана на пороговых уровнях разности расходов, а для разделения аварийных утечек и несанкционированных врезок предусмотрено построение трендов расходов и давлений.

Анализ оборудования линейной части магистральных трубопроводов и аппаратуры диспетчерских пунктов показал, что каждый объект линейной части магистральных трубопроводов уникален по своей структуре и управлению. Измерительная часть каждого объекта состоит из определенного набора датчиков, различающихся по физическим методам, положенным в основу их функционирования, по выходному сигналу, по принципу действия, по схемам работы и т.д. Соответственно каналы связи в каждом объекте также различны. Они могут быть цифровыми и аналоговыми, проводными и беспроводными, последовательными и параллельными.

Аппаратура обработки на диспетчерском пункте различается программным обеспечением, производительностью, объемом выполняемых функций, выработке управляющих сигналов в зависимости от обязанностей и степени ответственности оператора или диспетчера и т.д.

Несмотря на все указанные различия в аппаратуре, каждый отдельный объект представляет собой отлаженную систему управления технологическим процессом перекачки продукта по трубопроводу.

Измерительную основу разрабатываемой ИИС составляют:

1. Измерительные преобразователи или датчики линейной части магистральных трубопроводов.

2. Каналы связи от измерительных преобразователей до аппаратуры обработки диспетчерского пункта, содержащие линии связи и передающие и приемные устройства.

3. Аппаратура обработки данных, устанавливаемая на диспетчерских пунктах, содержащая интерфейсы, электронно-вычислительные машины, связанные корпоративной сетью, устройства выработки управляющих V сигналов.

Информационную основу ИИС составляют:

1. Значения измеряемых параметров, необходимые для функционирования алгоритма и передаваемые по каналам связи в диспетчерские пункты.

2. Программное обеспечение электронно-вычислительных машин диспетчерских пунктов для анализа измеряемых параметров

3. Алгоритм обнаружения и определения местоположения несанкционированных врезок, встраиваемый в программное обеспечение ЭВМ диспетчерских пунктов.

4. База данных об объекте контроля, содержащая необходимые конструктивные особенности контролируемого трубопровода.

Блок-схема ИИС представлена на рис.3.

Технологический процесс

Датчики

Каналы свя ш

Диспегчер

Диспетчерский пуню

Аппаратура База

обрабш ки данных

Рисунок 3 - Блок-схема ИИС

Анализ структуры СДКУ показывает, что информационно-измерительную систему возможно построить только на уровне районного диспетчерского пункта (РДП), куда поступает информация о начальном участке трубопровода с диспетчерского пункта одной НПС, а о конечном участке трубопровода - с другой НПС.

Поскольку информационная часть ИИС располагается на районном диспетчерском пункте, а линейная эксплуатационная служба, которая занимается обслуживанием линейной части участка трубопровода и ликвидацией аварий, располагается на каждой НПС, то обратная связь от РДП должна обеспечиваться с той НПС, к которой ближе располагается обнаруженная несанкционированная врезка или авария, но такая связь должна быть предусмотрена с каждой НПС, которая подконтрольна РДП.

Структурная схема ИИС обнаружения и локализации местоположения несанкционированных врезок и утечек представлена на рис.4.

БД

рдп

АОД

КС *

ЛИ III к

К(

J

1

БИЛ

БК

Рисунок 4 - Структурная схема ИИС

В данной схеме Q, Р, Т, v, р - первичные преобразователи для измерения соответствующих параметров, БИЛ - блок измерительных линий, БК - блок качества, УУН - узел учета нефти, НПС - нефтеперекачивающая станция, КС - канал связи, ДП НПС - диспетчерский пункт НПС, АОД - аппаратура обработки данных, БД - база данных, РДП - районный диспетчерский пункт.

Управление технологическим процессом перекачки продукта осуществляется диспетчерской службой с помощью автоматизированной системы управления технологическим процессом. Данные о различных параметрах технологического процесса, поступающие от датчиков по каналам связи в аппаратуру обработки, анализируются специальным программным обеспечением SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) - система сбора данных и оперативного диспетчерского управления.

Главным достоинством SCADA-систем является то, что это не только мощный инструмент для анализа и управления технологическим процессом, но и гибкая среда для создания пользовательских мнемосхем и алгоритмов, позволяющая в режиме конструктора добавлять новые средства визуализации и алгоритмы обработки, необходимые пользователю. Таким образом, SCADA-система позволяет пользователю создать любую подпрограмму с

визуализацией и алгоритмическим сопровождением необходимого технологического процесса с контролем необходимого набора параметров.

Поскольку основой разрабатываемой ИИС является алгоритм, то указанные возможности БС АО А-систем являются единственной возможностью внедрить алгоритм обнаружения и определения местоположения несанкционированных врезок без нарушения целостности АСУ ТП и без остановки технологического процесса.

Положение алгоритма в общей структуре СДКУ показано на рис.5.

' вдп___

Диспетчер

Алгоритм ^ База | ИИС данных

ЯСЛЛЛ-система

Технологически«

процесс

Рисунок 5 - Положение алгоритма в СДКУ

Разработана мнемосхема контроля несанкционированных врезок для диспетчера РДП.

В пятом разделе проведен анализ методических и инструментальных погрешностей ИИС.

Методические погрешности вызваны, прежде всего, изменением температуры за счет процесса теплообмена ввиду имеющейся разности температур между перекачиваемой жидкостью и грунтом и изменением внутреннего избыточного давления вдоль трассы трубопровода. Изменение температуры и давления, в свою очередь, приводит к изменению параметров математической модели, таких как плотности, вязкости и проходного сечения трубопровода.

В связи с отсутствием набора статистических данных по работе ИИС погрешности моделировались по теории отводов на условных источниках потери перекачиваемого продукта.

Для моделирования погрешностей выбрана зона гидравлически гладких труб, поскольку очевидным ее достоинством является независимость гидравлического сопротивления от шероховатости стенок трубопровода. Так как шероховатость в реальных условиях измерить невозможно, а можно воспользоваться лишь приблизительной ее оценкой, руководствуясь

возрастом трубопровода и типом перекачиваемой жидкости, то она вносит некоторую неопределенность в расчеты. Математическая модель для этой зоны турбулентного режима выглядит следующим образом:

Р,—Р2- 2,5312 ■ р2Ь-

^ ут

4-ТТ7 -й?

2,5312-р,

110 _ г -а,

-2,5312- р2

(3)

4-я7-с!'

где V - коэффициент кинематической вязкости перекачиваемого продукта. Индекс 1 в уравнении (3) - параметр, относящийся к началу трубопровода, индекс 2 - к концу трубопровода.

Анализ зависимости погрешности определения местоположения источника потерь перекачиваемого продукта от изменений температуры и давления на начальном и конечном участках трубопровода показывает, что при любых изменениях погрешность в значительной степени зависит от условного диаметра утечки. На рис.6 представлен график изменения погрешности, вызванной изменением внутреннего избыточного давления на конечном участке трубопровода на параметры модели для различных условных размеров источника потерь.

ЯЦЛР ),

/ I

4=0,001

4,-0,01

4=0,1

ДР., Па

Рисунок 6

Действие изменений плотности, вязкости и внутреннего диаметра трубопровода при их изменении от температуры и избыточного давления в сочетании друг с другом создают в некоторых областях рассмотрения интервалы неопределенности, когда погрешность стремится к бесконечности. На рис.7 изображен график зависимости погрешности от изменения температуры перекачиваемого продукта на начальном участке трубопровода.

8ЦДТ(),%

4-0,01

Рисунок 7

дт, к

С увеличением условного размера источника потерь перекачиваемого продукта интервалы неопределенности выходят из зоны рассматриваемых изменений параметров (рис.8)

8Ц4Т,).%

<1.=0,1

Рисунок 8

дт„к

Расчет местоположения несанкционированных врезок или утечек в интервалах неопределенности погрешностей содержит значительную ошибку. Для предотвращения расчетов в интервалах неопределенностей алгоритм функционирования ИИС содержит расчет погрешностей, возникающих от влияния температуры и давления на параметры математической модели, который не допускает расчета при стремлении погрешности к бесконечности. При этом параметры модели, зависящие от температуры, должны быть пересчитаны на нормальные условия и только после этого расчет может быть продолжен.

Поскольку отсутствует прямая корреляционная зависимость между рассмотренными погрешностями, возникающими от влияния температур и давлений на начальных и конечных участках трубопровода, то суммарная методическая погрешность может быть найдена по правилам геометрического суммирования погрешностей.

В работе проведено моделирование инструментальных погрешностей ИИ С, вызванных погрешностями первичных измерительных преобразователей, и анализ степени влияния погрешностей каждого преобразователя на результирующую погрешность. На рис.9 представлена графическая зависимость погрешности от условного размера утечки для первичных преобразователей с различными относительными погрешностями. На рис.10 представлены графики зависимости погрешности определения местоположения источника потерь от относительных погрешностей различных датчиков.

В связи с уникальностью каждого объекта магистрального транспорта и универсальностью математической модели и алгоритма, рассчитать результирующую погрешность в численном виде для общего случая не представляется возможным. Поэтому в работе рассмотрены общие принципы расчета результирующей погрешности, которые использованы в разработанном алгоритме.

100 б.

Рисунок 9

Рисунок 10

При анализе погрешностей выявлены особенности косвенных измерений, когда погрешность их результата существенно зависит от сочетания между собой значений непосредственно измеряемых величин.

При косвенных измерениях отсутствует однозначная функциональная зависимость между получаемым результатом косвенного измерения и его погрешностью.

Решение данной проблемы состоит в индивидуальном расчете погрешности результата каждого косвенного измерения и учета этой оценки одновременно с самим результатом косвенного измерения.

Реализация такого индивидуальной подхода к каждому результату косвенных измерений на практике осложняется тем, что алгоритм вычисления погрешности оказывается существенно сложнее, чем алгоритм определения местоположения источника потерь перекачиваемого продукта.

Рассмотрены результаты экспериментальных исследований, при которых утечка моделировалась с помощью устройств отбора проб перекачиваемого продукта. На трубопроводе установлены датчики давления ТЖИУ-406 и датчики расхода ЦРМ-500 с классами точности 0,5. Соответствие результатов математического моделирования погрешностей и погрешностей экспериментальных данных в зависимости от условного диаметра 0 источника потерь подтверждаются начиная от 016 мм и выше. При

снижении диаметра источника потерь до 10 мм и менее погрешность резко возрастает.

В приложении приведен акт внедрения разработанной математической модели определения местоположения несанкционированных врезок, алгоритма обнаружения несанкционированных врезок и ИИС обнаружения и определения местоположения несанкционированных врезок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа посвящена решению актуальной задачи создания информационно-измерительной системы, позволяющей обнаруживать и локализовать местоположение несанкционированных врезок на нефтепродуктопроводах. Проанализированы отличия потерь продукта при несанкционированных врезках от потерь продукта при аварийных утечках. На основе полученных моделей потока жидкости разработан алгоритм обнаружения и определения местоположения несанкционированных врезок. Разработана структурная схема ИИС на основе имеющегося оборудования СДКУ.

В работе получены следующие основные результаты.

1. В результате анализа технологического процесса перекачки нефти и нефтепродуктов по магистральному трубопроводу, а также структуры и аппаратной части систем диспетчерского контроля и управления выдвинуты основные эксплуатационные и конструктивные требования к ИИС обнаружения и определения местоположения несанкционированных врезок.

2. В результате анализа существующих методов поиска потерь перекачиваемого продукта на линейной части магистральных трубопроводов был выбран статический метод контроля за технологическими параметрами перекачки жидкости по трубопроводу с учетом линий гидравлического уклона.

3. На основе теории гидродинамики и математического моделирования трубопроводного транспорта разработана универсальная математическая модель локализации источника потерь перекачиваемого продукта.

4. На основе полученной математической модели, а также на основе экспериментальных исследований дискретных источников потерь разработан алгоритм функционирования ИИС обнаружения и определения местоположения несанкционированных врезок.

5. Анализ аппаратуры систем диспетчерского контроля и управления (СДКУ) показал, что каждый объект линейной части магистральных трубопроводов уникален с точки зрения имеющегося оборудования. В связи с этим разработана обобщенная структурная схема ИИС без привязки к

конкретному объекту, выбраны уровень СДКУ, месторасположение алгоритма в СДКУ и направление движения информации.

6. В связи с отсутствием набора статистических данных по работе ИИС смоделированы методические и инструментальные погрешности для режима гидравлически гладких труб, основным достоинством которого является независимость коэффициента гидравлического сопротивления от шероховатости стенок реального трубопровода. Также проведен анализ степени влияния отдельных составляющих погрешности на результирующую погрешность ИИС по определению местоположения источников потерь перекачиваемого продукта.

Публикации результатов:

1. Галиуллин P.M., Куликовский K.JI. Метод определения местоположения несанкционированных врезок на магистральных нефтепроводах // Материалы Международной научно-технической конференции «Информационные, измерительные и управляющие системы (ИИУС - 2005)», СамГТУ / Самара - 2005. - с. 190-193.

2. Галиуллин P.M., Куликовский K.JI. Анализ математической модели определения местоположения несанкционированных врезок // Материалы всероссийской научно-технической конференции «Интенсификация тепло-массообменных процессов, промышленная безопасность и экология», КГТУ / Казань - 2005. - с. 252-253.

3. Галиуллин P.M. Моделирование инструментальных погрешностей ИИС определения местоположения несанкционированных врезок на магистральных нефтепродуктопроводах // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, специальный выпуск «Проблемы нефти и газа» / Самара - 2005. - с. 198-202.

4. Галиуллин P.M., Куликовский К.Л. Анализ потерь нефти и нефтепродуктов и формулировка требований к ИИС обнаружения несанкционированных врезок // Труды Поволжского регионального научно-технического центра Метрологической Академии РФ, выпуск 17, серия ИИУС / Самара - 2005. - с. 4-10.

5. Галиуллин P.M. Анализ методов и систем обнаружения несанкционированных врезок на магистральных трубопроводах и выбор метода для ИИС обнаружения несанкционированных врезок // Труды Поволжского регионального научно-технического центра Метрологической Академии РФ, выпуск 17, серия ИИУС / Самара - 2005. - с. 11-17.

6. Галиуллин P.M. Структурная схема ИИС обнаружения и определения местоположения несанкционированных врезок на нефтепродуктопроводах // Труды Поволжского регионального научно-технического центра Метрологической Академии РФ, выпуск 16, том 2, серия ИИУС / Самара - 2005. - с. 56-65.

7. Галиуллин P.M. Влияние температуры на результирующую погрешность определения местоположения несанкционированных врезок на нефтепродктопроводах // Труды Поволжского регионального научно-технического центра Метрологической Академии РФ, выпуск 16, том 2, серия ИИУС / Самара - 2005. - с. 66-76.

Автореферат печатается с разрешения диссертационного совета Д 212.217.03 (протокол №10 от 11 ноября 2005 года).

23

»25328

РНБ Русский фонд

2006-4 29822

Введение

1 Анализ магистральных нефтепродуктопроводов и формирование требований к ИИС обнаружения несанкционированных врезок

1.1 Трубопроводные системы транспорта нефти и нефтепродуктов

1.2 Анализ магистрального трубопроводного транспорта

1.3 Анализ потерь перекачиваемого продукта при трубопроводном транспорте

Выводы к первому разделу

2 Анализ методов и систем обнаружения потерь перекачиваемого продукта на линейной части магистральных трубопроводов

2.1 Внешние визуальные и инструментальные методы и системы обнаружения потерь перекачиваемого продукта

2.2 Инструментальные методы и системы обнаружения потерь продукта по контролю состояния трубопровода

2.3 Методы и системы обнаружения потерь продукта по контролю технологических параметров перекачки

2.3.1 Методы обнаружения потерь нефти и нефтепродуктов по контролю динамических параметров трубопровода

2.3.2 Методы и системы обнаружения потерь нефти и нефтепродуктов по контролю статических параметров трубопровода

Выводы ко второму разделу

3 Разработка математической модели определения местоположения несанкционированных врезок

3.1 Математическая модель течения жидкости по трубопроводу без источников потерь

3.2 Потери напора на преодоление сопротивлений движению жидкости по трубопроводу

3.3 Математическая модель истечения жидкости через отверстие в стенке трубопровода и через насадки

3.4 Разработка математической модели определения местоположения несанкционированных врезок и утечек

Выводы к третьему разделу

4 Разработка ИИС обнаружения и локализации местоположения несанкционированных врезок на магистральных нефтепроводах.

4.1 Структурная схема ИИС обнаружения и определения местоположения несанкционированных врезок.

4.2 Алгоритм функционирования ИИС обнаружения и определения местоположения несанкционированных врезок

Выводы к четвертому разделу

5 Анализ метрологических характеристик ИИС обнаружения и определения местоположения несанкционированных врезок

5.1 Влияние параметров внешней среды и технологических режимов трубопровода на параметры математической модели 113 % 5.2 Анализ методической погрешности определения местоположения несанкционированной врезки 122 ® 5.3 Анализ инструментальной погрешности определения местоположения несанкционированной врезки

5.4 Оценка результирующей погрешности определения местоположения несанкционированной врезки и результаты внедрения

Выводы к пятому разделу

Актуальность темы.

В настоящее время с увеличением добычи нефти и газа развивается и трубопроводный транспорт этих продуктов, причем развивается как сеть трубопроводов для перекачки продукции скважин, так и сеть магистральных трубопроводов, перекачивающих товарную нефть и нефтепродукты, а также природный газ. Трубопроводный транспорт является самым экономически целесообразным транспортом жидких и газообразных продуктов. Но трубопроводный транспорт всегда сопровождается потерями продукта, например, потерями при товарно-транспортных операциях или потерями при испарении. Большинство потерь, связанных с технологией перекачки, можно рассчитать с помощью специальных методик. Причинами технологических потерь являются инерционность запорной арматуры, конструктивные особенности технологического оборудования и др. Это неизбежные потери, величина которых в настоящее время рассчитывается и учитывается при ведении технологического процесса. Однако существуют потери перекачиваемого продукта, которые невозможно предвидеть. Это потери, возникающие при аварийных ситуациях с выходом продукта в окружающую среду и при несанкционированных врезках для хищения перекачиваемых продуктов.

Анализ причин аварийности показывает, что аварии с выходом продукта происходят чаще всего от коррозионных повреждений трубопровода или от дефектов, допущенных при изготовлении и монтаже. Также нередки случаи, когда такие аварии происходят по причине механических повреждений трубопровода в процессе эксплуатации при проведении строительных работ, прокладке коммуникаций в техническом коридоре или в местах пересечения с действующим трубопроводом, перемещении тяжелой техники и т.д. Причинами возникновения таких аварий могу быть различные природные катаклизмы, например, землетрясения, оползни, паводки. Это, так называемые, аварийные потери, не связанные с деятельностью человека или связанные с его деятельностью, но произошедшие безумышленно. Соблюдением всех правил при строительстве и эксплуатации трубопроводов в совокупности с проведением плановых ремонтов и диагностических исследований таких потерь можно избежать.

Количество несанкционированных врезок для хищения нефти и нефтепродуктов возможно сократить лишь мероприятиями, требующими огромных капиталовложений. Рост цен на нефть на мировых рынках, а также огромные протяженности магистральных трубопроводов и их незащищенность на большем своем протяжении приводит к тому, что большинство проводимых, экономически целесообразных мероприятий по борьбе с несанкционированными врезками, оказываются бессмысленными и их число увеличивается с каждым годом.

Несанкционированные врезки приносят огромные убытки эксплуатирующим трубопроводным организациям связанные как с потерей продукта, так и с экологическими последствиями при некачественном их обустройстве. Экономический ущерб от несанкционированных врезок исчисляется ценой за сотни тонн в сутки потерянного продукта. По причине огромной протяженности линейной части магистральных нефтепроводов, достигающей в длину нескольких тысяч километров, на трубопроводах может одновременно существовать десятки, а то и сотни несанкционированных врезок.

Необходимо отметить, что несанкционированные врезки присущи только трубопроводам, перекачивающим жидкие продукты, и только магистральным трубопроводам, как трубопроводам, перекачивающим товарную нефть и нефтепродукты, готовые к реализации.

Несанкционированные врезки отличаются от аварийных утечек двумя важными свойствами. Во-первых, при появлении утечки происходит изменение свойств окружающей среды в районе утечки под влиянием вышедшего продукта. При несанкционированной врезке от места врезки прокладывается трубопровод, иногда достигающий нескольких сот метров, и месторасположение врезки с трубопроводом тщательно маскируется. Продукт при этом не контактирует с внешней средой, так как врезка осуществляется в большинстве случаев квалифицированными специалистами с применением современной техники. Во-вторых, при появлении аварийной утечки выход продукта будет происходить непрерывно во времени до момента ее обнаружения. Несанкционированным врезкам свойственна дискретность функционирования, то есть потеря продукта происходит только непосредственно в момент кражи.

В настоящее время существует множество систем и методов для поиска утечек на трубопроводах. Все они разрабатывались для поиска аварийных утечек. Но различия по свойствам несанкционированных врезок и утечек привели к тому, что многие системы не могу в силу ограниченности положенных в их основу методов определить появление несанкционированной врезки. А системы, способные определять наряду с аварийными утечками и несанкционированные врезки, требуют огромных капиталовложений на их внедрение.

Единственными методами, способными постоянно контролировать параметры трубопровода и определять наличие несанкционированной врезки в режиме реального времени, являются методы, основанные на контроле изменяющихся параметров перекачки жидкости.

В настоящее время на трубопроводных магистралях используются современные автоматизированные системы управления различными технологическими процессами (АСУ ТП), в том числе и процессами перекачки продукта по линейной части. Основными компонентами таких систем являются автоматические измерительные системы параметров перекачки и вычислительные комплексы, которые обрабатывают информацию, поступающую от автоматических измерительных систем. К точности и надежности датчиков и каналов связи предъявляются очень высокие требования, так как измеряемые и передаваемые параметры участвуют в расчетах при товарно-транспортных операциях.

Для управления технологическим процессом перекачки АСУ ТП собирают информацию об изменении режимов работы трубопровода, например, давление и расход, а также информацию о свойствах перекачиваемого продукта и его качестве, например, плотность, вязкость, влажность, содержание солей и т.д.

Далее данная информация собирается по каналам связи в устройства обработки измерительной информации. То есть, для реализации метода обнаружения несанкционированных врезок на основе изменяющихся технологических параметров имеется и необходимая аппаратура и достаточное количество контролируемых параметров.

В связи с этим становится актуальным создание информационно-измерительной системы (ИИС) для определения наличия и местоположения несанкционированных врезок, а также утечек на магистральных трубопроводах на базе имеющегося штатного оборудования линейной части магистральных трубопроводов.

Цель работы.

Целью данной диссертационной работы является разработка информационно-измерительной системы для обнаружения несанкционированных врезок и локализации их местоположения на магистральных трубопроводах на основе штатных систем управления технологическими процессами.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе были поставлены и решены следующие задачи:

1. Рассмотрена технология магистрального транспорта, основные объекты линейной части и технологические параметры перекачки, что позволило сформулировать требования к эксплуатационным характеристикам ИИС.

2. На основании проведенного анализа датчиковой аппаратуры, каналов связи и устройств обработки измерительной информации, имеющейся на объектах линейной части магистральных трубопроводов показано, что для создания информационно-измерительной системы обнаружения несанкционированных врезок и локализации их местоположения нет необходимости в установке дополнительного оборудования.

3. На основании проведенного анализа потерь нефти и нефтепродуктов при их транспорте по магистральным трубопроводам, в связи с принципиальным отличием несанкционированных врезок от аварийных утечек показано, что для поиска несанкционированных врезок необходима разработка методов, основанных на измерении изменяющихся параметров потока перекачиваемой жидкости.

4. Сформулированы общие требования к системам обнаружения и локализации местоположения несанкционированных врезок на основании проведенных анализов технологических параметров, потерь и оборудования линейной части магистральных трубопроводов.

5. Проведен анализ методов и систем обнаружения потерь продукта на линейной части магистральных трубопроводов на их соответствие сформулированным требованиям к системам обнаружения и локализации местоположения несанкционированных врезок.

6. На основании проведенного анализа методов обнаружения потерь для обнаружения и локализации местоположения несанкционированных врезок выбран метод контроля изменяющихся технологических параметров перекачки.

7. Разработана математическая модель локализации местоположения несанкционированной врезки.

8. На основании полученной математической модели и сформулированных требований к системам обнаружения и локализации местоположения несанкционированных врезок разработан алгоритм функционирования информационно-измерительной системы.

9. Проведены исследования по влиянию параметров несанкционированной врезки на поведение потока перекачиваемого продукта, а также по влиянию параметров среды и технологических параметров перекачки на параметры математической модели.

10. Проведено исследование методических, алгоритмических и инструментальных погрешностей, а также рассмотрено их влияние на результирующую погрешность определения местоположения несанкционированной врезки.

Методы исследования.

При решении задач, поставленных в диссертационной работе, использовались: основы теории измерений, аппарат теории гидравлики, методы математического моделирования, аппарат математического анализа и теории погрешностей.

Научная новизна проведенных в диссертационной работе исследований заключается в следующем:

1. Предложен новый подход в создании систем обнаружения потерь продукта на линейной части магистрального трубопровода с акцентом на несанкционированные врезки.

2. Проведен сравнительный анализ аварийных утечек и несанкционированных врезок с точки зрения поведения их в пространстве и во времени. Выявлены их основные отличия и сформулированы требования к методам и средствам измерения.

3. Разработана математическая модель поведения потока перекачиваемого продукта под влиянием функционирования несанкционированной врезки, которая позволяет локализовать месторасположение несанкционированной врезки, и учитывает влияние воздействий внешней среды и технологических параметров работы трубопровода на параметры.

4. Разработан алгоритм функционирования информационно-измерительной системы обнаружения и определения местоположения несанкционированных врезок на базе имеющегося оборудования линейной части магистрального трубопровода. Алгоритм основан на критерии, позволяющем отличать несанкционированную врезку от естественной утечки.

5. Проведен анализ влияния различных составляющих погрешностей разработанной системы на результирующую погрешность.

Практическая ценность работы.

1. Сформулирован подход к созданию информационно-измерительной системы определения несанкционированных врезок и локализации их месторасположения, а также выбран основной метод построения таких систем.

2. Разработанная математическая модель и алгоритм позволяют создать информационно-измерительную систему на основе имеющейся аппаратуры линейной части магистральных трубопроводов без установки какого-либо дополнительного оборудования.

3. Предложена методика определения погрешностей системы в зависимости от параметров внешней среды и технологических параметров перекачки.

4. Результаты исследования могут послужить толчком к развитию новых систем по обнаружению несанкционированных врезок, а также измерительной аппаратуры на линейной части.

Внедрение результатов работы.

Результаты диссертационной работы успешно внедрены в сервисной компании ЗАО «КОРМАКО». Теоретическая часть используется в учебном процессе на кафедре «Трубопроводный транспорт» Самарского государственного технического университета.

На защиту выносятся:

1. Требования к эксплуатационным характеристикам ИИС исходя из особенностей технологического процесса перекачки продукта по магистральным трубопроводам.

2. Целесообразность создания ИИС обнаружения и локализации местоположения несанкционированных врезок на базе штатного оборудования линейной части магистральных.

3. Анализ потерь перекачиваемого продукта при трубопроводном транспорте с точки зрения причин и последствий. Характеристики и особенности несанкционированных врезок для хищения перекачиваемого продукта.

4. Анализ методов и систем обнаружения потерь продукта на линейной части магистральных трубопроводов с точки зрения их соответствия сформулированным требованиям к системам обнаружения и локализации местоположения несанкционированных врезок.

5. Выбор метода для обнаружения и локализации местоположения несанкционированных врезок - метод контроля изменяющихся технологических параметров перекачки.

6. Математическая модель обнаружения и локализации местоположения несанкционированной врезки.

10. Алгоритм функционирования информационно-измерительной системы обнаружения несанкционированной врезки и локализации ее местоположения на магистральном трубопроводе.

11. Исследования влияния параметров среды и технологических параметров перекачки на точность определения местоположения несанкционированной врезки.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных и всероссийских научно-технических конференциях, в том числе на Международной научно-технической конференции «Информационные, измерительные и управляющие системы» (Самара, 2005), Всероссийской научно-технической конференции «Интенсификация тепло-массообменных процессов, промышленная безопасность и экология» (Волгоград, 2005), на семинарах Научно-технического центра метрологической академии РФ и международной экологической академии РФ.

Личный вклад.

Основные научные результаты, содержащиеся в диссертационной работе и публикациях, получены автором самостоятельно и под руководством научного руководителя.

Публикации.

Основные результаты исследования представлены в семи печатных работах.

Структура и объем диссертационной работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, содержит 165 страниц основного текста, 59 рисунков, список литературы из 68 наименований.

Выводы к пятому разделу

1. Рассмотрено изменение температуры перекачиваемого продукта вдоль трассы магистрального трубопровода за счет процессов теплопередачи. Чаще всего температура на начальном участке трубопровода выше чем на конечном, а падение температуры по длине трубопровода происходит по экспоненциальному закону и зависит от коэффициента теплопроводности.

2. Проанализировано влияние изменений температуры и избыточного давления в трубопроводе на параметры, характеризующие свойства перекачиваемого продукта - вязкость и плотность, а также на объем полости трубопровода. Проведен анализ погрешностей определения местоположения несанкционированных врезок под действием этих изменений.

3. Выявлена закономерность снижения погрешностей в зависимости от условного диаметра источника потерь перекачиваемого продукта. С увеличением условного диаметра источника потерь погрешность определения его местоположения уменьшается.

4. Проведен анализ изменения погрешностей определения местоположения несанкционированных врезок под действием погрешностей первичных преобразователей. Проанализировано влияние отдельных составляющих погрешности на результирующую погрешность.

5. Рассмотрены различные составляющие результирующей погрешности ИИС и проблематика ее нахождения.

6. Приведены результаты экспериментальных исследований источников потерь перекачиваемого продукта. Проведен сравнительный анализ результатов эксперимента с результатами математического моделирования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа посвящена решению актуальной задачи создания информационно-измерительной системы, позволяющей обнаруживать и локализовать местоположение несанкционированных врезок на нефтепродуктопроводах. Проанализированы отличия потерь продукта при несанкционированных врезках от потерь продукта при аварийных утечках. На основе полученных моделей потока жидкости разработан алгоритм обнаружения и определения местоположения несанкционированных врезок. Разработана структурная схема ИИС на основе имеющегося оборудования СДКУ.

В работе получены следующие основные результаты.

1. В результате анализа технологического процесса перекачки нефти и нефтепродуктов по магистральному трубопроводу, а также структуры и аппаратной части систем диспетчерского контроля и управления выдвинуты основные эксплуатационные и конструктивные требования к ИИС обнаружения и определения местоположения несанкционированных врезок.

2. В результате анализа существующих методов поиска потерь перекачиваемого продукта на линейной части магистральных трубопроводов был выбран статический метод контроля за технологическими параметрами перекачки жидкости по трубопроводу с учетом линий гидравлического уклона.

3. На основе теории гидродинамики и математического моделирования трубопроводного транспорта разработана универсальная математическая модель локализации источника потерь перекачиваемого продукта.

4. На основе полученной математической модели, а также на основе экспериментальных исследований дискретных источников потерь разработан алгоритм функционирования ИИС обнаружения и определения местоположения несанкционированных врезок.

5. Анализ аппаратуры систем диспетчерского контроля и управления (СДКУ) показал, что каждый объект линейной части магистральных трубопроводов уникален с точки зрения имеющегося оборудования. В связи с этим разработана обобщенная структурная схема ИИС без привязки к конкретному объекту, выбраны уровень СДКУ, месторасположение алгоритма в СДКУ и направление движения информации.

6. В связи с отсутствием набора статистических данных по работе ИИС смоделированы методические и инструментальные погрешности для режима гидравлически гладких труб, основным достоинством которого является независимость коэффициента гидравлического сопротивления от шероховатости стенок реального трубопровода. Также проведен анализ степени влияния отдельных составляющих погрешности на результирующую погрешность ИИС по определению местоположения источников потерь перекачиваемого продукта.

1. Коршак A.A., Шаммазов A.M. Основы нефтегазового дела. Учебник для ВУЗов. Уфа.: ООО «ДизайнПолиграфСервис», 2001. - 544 е.: ил.

2. РД 39-132-94 Правила по эксплуатации, ревизии, ремонту и отбраковке нефтепромысловых трубопроводов.

3. Середа Н.Г., Муравьев В.М. Основы нефтяного и газового дела. — М.: Недра, 1980.-287 с.

4. Трубопроводный транспорт нефти / Г.Г. Васильев, Г.Е. Коробков, А.А Коршак и др.; Под редакцией С.М. Вайнштока: Учеб. для вузов: В 2 т. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002. -Т.1. - 704 е.: ил.

5. СНиП 2.05.06-85. Магистральные трубопроводы / Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. - 52 с.

6. Бобрицкий И.В., Юфин В. А. Основы нефтяной и газовой промышленности. М.: Недра, 1988. - 200 с.

7. ПБ 03-585-03. Правила устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов. М.: ФГУП НТЦ «Промбезопасность», 2004.

8. Абузова Ф.Ф., Алиев P.A., Новоселов В.Ф. и др. Техника и технология транспорта и хранения нефти и газа. М.: Недра, 1992. - 320 с.

9. Златкин В.П. Организация строительства магистральных трубопроводов. -Л.: Недра, 1976.-308 с.

10. Бородавкин П.П. Березин В.Л. Сооружение магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1987. - 471 с.

11. Бородавкин П.П. Подземные магистральные трубопроводы. М.: Недра, 1982.-384 с.

12. Справочник. Оборудование магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1965.-612 с.

13. Петров В.Е., Харитонов В.Д. Надежность систем автоматики и телемеханики на магистральных трубопроводах. М.: Недра, 1985. - 125 с.

14. Ливанов Ю.В., Жуков В.М. Телемеханика. М.: Недра, 1979. - 190с.

15. Галеев В.Б., Харламенко В.И., Сощенко Е.М. и др. Эксплуатация магистральных нефтепродуктопроводов. М.: Недра, 1973. - 360 с.

16. Тугунов П.И., Новоселов В.Ф. и др. Транспорт и хранение нефти и газа. -М.: Недра, 1975.

17. Галеев В.Б., Карпачев М.З., Харламенко В.И. Магистральные нефтепродуктопроводы. М.: Недра, 1976. - 358 с.

18. Волков Б.Г. Тесов Н.И. Шуванов В.В. Справочник по защите подземных металлических сооружений от коррозии. JL: Недра, 1975. - 224 с.

19. Иванцов О.М., Харитонов В.И. Надежность магистральных трубопроводов. -М.: Недра, 1978. 166 с.

20. Алиев Т.М., Карташева Р.И. и др. Методы и средства контроля малых утечек на магистральных нефте- и продуктопроводах. М.: ВНИИОЭНГ, 1977.

21. Промысловые трубопроводы / Куликов В.Д., Шибнев A.B., Яковлев A.B., Антипьев В.Н. М: Недра, 1994.-300 с.

22. Лурье М.В., Макаров П.С. Диагностика малых утечек нефтепродукта при опрессовке участков трубопровода // Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. 1998. - №5.

23. Лурье М.В., Макаров П.С. Гидравлическая локация утечек нефтепродукта на участке трубопровода // Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. 1998. - №12.

24. Рабинович Е.З. Гидравлика. М.: Недра, 1977, 304 с.

25. Трубопроводный транспорт нефтепродуктов / И.Т. Ишмухаметов, C.JI. Исаев, М.В. Лурье, С.П. Макаров: М.: Нефть и газ, 1999. - 300 с.

26. Лурье М.В. Математическое моделирование процессов трубопроводного транспорта углеводородов (Курс теоретического минимума для магистрантов и аспирантов). М.: ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2002.-210 с.

27. Чугаев P.P. Гидравлика: Учебник для вузов. 4-е изд., доп. и перераб. -Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1982. - 672 е., ил.

28. Гидродинамика трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов / А.Х. Мирзаджанзаде, А.К. Галлямов, В.И. Марон, В.А. Юфин. М.: Недра, 1984. -287 с.

29. Лурье М.В. Математическое моделирование процессов трубопроводного транспорта нефти, нефтепродуктов и газа: Учебное пособие. М.: ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003. - 336 с.

30. Ишмухаметов И.Т., Исаев С.Л., Макаров С.П., Лурье М.В. Сборник практических расчетов при транспортировке нефтепродуктов по трубопроводам. М.: Нефть и газ, 1997. - 111 с.

31. Марон В.И. Гидрогазодинамика потока в трубе. М.: Нефть и газ, 1999.

32. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1987. — 803 с.

33. Алиев P.A., Белоусов В.Б., Немудров А.Г. и др. Трубопроводный транспорт нефти и газа. М.: Недра, 1988. - 368 с.

34. Валуева Е.П., Свиридов В.Г. Введение в механику жидкости: Учебное пособие. -М.: Издательство МЭИ, 2001. 212 е.: ил.

35. Седов Л.И. Механика сплошной среды. М.: Наука, 1984. - 584 с.

36. Мейзда Ф. Электронные измерительные приборы и методы измерения: Пер. с англ. М.: Мир, 1990. - 535 е., ил.

37. Гумеров А.Г., Гумеров P.C. и др. Эксплуатация оборудования нефтеперекачивающих станций. М.: Недра, 2001.

38. Башлыков A.A., Карев A.A. SCADA-системы // Датчики и системы. — 2003.-№3.

39. Орлов В.В. Использование данных СДКУ для поиска врезок в МН // Трубопроводный транспорт нефти 2005. - №9 — с. 8-10.

40. Ультразвуковой расходомер для жидкостей // Датчики и системы. 2003. -№3.

41. Улкинсон У.Л. Неньютоновские жидкости. М.: Мир, 1964.

42. Чахлов В.Л., Чепрасов А.И., Шаверин Н.В. Ультразвуковой контроль плотности нефтепродуктов // Измерительная техника. 2003. - №3.

43. Миркин А.З., Усинып В.В. Трубопроводные системы: Справ, изд. М.: Химия, 1991. - 256 е.: ил.

44. Методы расчета теплофизических свойств газов и жидкостей. ВНИПИНефть, Термодинамический центр В/О «Нефтехим», М.: Химия, 1974.

45. Сергеев А.Г., Латышев М.В., Терегеря В.В. Метрология, стандартизация, сертификация: Учебное пособие. М.: Логос, 2003. - 536 е.: ил.

46. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1991.-304 е.: ил.

47. Дьяконов В. Maple 6: учебный курс. СПб.: Питер, 2001. - 608 е.: ил.

48. Крещук В.В. Метрологическое обеспечение эксплуатации сложных изделий. -М.: Изд-во стандартов, 1989.

49. Грановский В.А. Динамические измерения. Л.: Машиностроение, 1984.

50. Рабинович С.Г. Погрешности измерений. Л.: Энергоатомиздат, 1978.

51. Нормирование и использование метрологических характеристик и средств измерений. -М.: Изд-во стандартов, 1985.

52. Фрумкин В.Д., Рубичев H.A. Теория вероятностей и статистика в метрологии и измерительной технике. -М.: Наука, 1987.

53. Марков H.H. Взаимозаменяемость и технические измерения. М.: Изд-во стандартов, 1983.

54. Новицкий П.В., Зограф И.А., Лабунец B.C. Динамика погрешностей средств измерений. Л.: Энергоатомиздат, 1990.

55. Шлыков Г.П. Аппаратурное определение погрешностей цифровых приборов. М.: Энергия, 1984.

56. Земельман М.А. Метрологические основы технических измерений. М.: Изд-во стандартов, 1991.

57. Крылова Г.Д. Основы стандартизации, сертификации, метрологии: Учебник для вузов. М.: Аудит, ЮНИТИ, 1998.

58. Кураков Л.П. Метрология, стандартизация, сертификация: Терминологический словарь-справочник. -М.: Изд-во стандартов, 1997.

59. Основные термины в области метрологии: Словарь-справочник / Под ред. Ю.В. Тарбеева. -М.: Изд-во стандартов, 1989.

60. Тюрин Н.И. Введение в метрологию. М.: Изд-во стандартов, 1985.

61. Вострокнутов H.H. Цифровые измерительные устройства. М.: Изд-во стандартов, 1990.1. CORMACO

62. Закрытое акционерное общество «КОРМАКО»

63. Счет№ 40702810767160100754 Западно-Сибирский банк Сбербанка РФ г.Тюмень, Нижневартовское отделение №5939 г. Нижневартовск, кор. счет 30101810800000000651, БИК 047102651, ИНН 8603097290, ОКОНХ 84500, 84200. ОКПО 55449263

64. Адрес для корреспонденции: 628616, Россия, Тюменская обл. ХМАО, г. Нижневартовск, а/я 1137 п/о 16 тел/факс: (8-3466)-41-51-46, 8-(3466)-41-51-49 электронный адрес: щ|Го@.согтпасо.ги1. Mail address:

65. Nizhnevartovsk, Tyumen region, Russia 628616 Mail box 1137, post office 16

66. Настоящим актом подтверждается, что разработанные аспирантом кафедры Информационно-измерительная техника Самарского государственного технического университета Галиуллиным P.M.:

67. Информационно-измерительная система (ИИС) обнаружения и определения местоположения несанкционированных врезок на нефтепродуктопроводах;

68. Алгоритм функционирования ИИС;

69. Главный специалист, к.т.н.1. С.А. Гуров