автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.13, диссертация на тему:Разработка технического средства и совершенствование технологии диагностирования геометрии труб магистральных нефтепроводов

ÎMIfflCTEPOTBO НАШ. ШСШЕЙ икали И ТЕХНИЧЕСКОЙ

политики российской «дардщш

УФШСКИЙ НЕЭТЯНОЯ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

МУГАЛШОВ ФАНЗИЛЬ ШШЛЯВИЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОГО СРЕДСТВА П COBEmEHCTBOBAHKF ТЕХНОЛОГИИ ЖЮЮСГЙРОШШЯ ГЕОМЕГГШ ТРУБ (Ш^ИСТРАЛЬННХ НЕФТЕПРОВОДОВ

Специальность 05Л5..13 - Строительство п шссплуятйцнл 1ю1п'огязо1троводов, <3бз и xpamumq

АВТОРЕФЕРАТ диссертации m ооиасгшш ученой стоншш ¡свндидвто тохничоскга нпук

У ф Л - Î 992

Раоота вшюлнена в Институте проблем транспорта внергоресур-иов (игаар).

Научный руководитель - академии А11 Республики Башкор-юоган, «.т.н., профессор А.Г.Гушров.

Официальные оппоненты - д.т.н., профессор С.Н.Зарищшй,

к.т.н.. И.Я.Захаров

Ведущее предприятие - ПО Северо-западных магистральных нефте-проьодов.

Защита диссертации состоится * 1993 г. в ^^

часов на заседании специализировашого совета Д.063.09.92. в Уфимском нефтяном институте по адресу 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, I.

Автореферат разослан 1993 Г.

С диссертацией мокно ознакомиться в технической архиве инсти тута.

Ученый секретарь снециализировашюго

совета, д.т.н., профессор ((Е.И.Ишемгужин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТН

Актуальность проблема. Распродэлогшо причш отказов магистральных нефтепроводов (НД) показывает, что наибольшее число отказов приходятся на долю коррозия» брака строителыго-монтазашх работ и механических повреждений (вмятинс гофр, овальности и др.).

Анализ причин огчвзоз ЗйруСешшх трубопроводов также поквзи-вает, что основная доля пх преходятся на коррозию, продольные и по-перечкш трещина, т£ры, вмятины ц заводской брак труб.

Токп« обргэом, одной из основных причин отказов НИ являются зо-пн местной коццзатрацкк вапряа»ЕИй, которые привели к пластической дефэриадш стенка труби в месте этих напряжений, т.е. такие дефекты гошотр-ш труб, кок гофры, вмятины, забоины, овальности и другие. Поэтов задача внявяэшш и распознавания таких дефектов геометрии является актуальной и дкктуэт необходимость разработки технологий и средств технического Дйегностярошжя. . ;

Цель работч - разработка технического средство, предназначенного для выявления, определения местонаховдошш, вида, формы и 1 линейных размеров дефектов геометрии, измерения радиуса поворотов труб магистральных нефтепроводов, и совершенствование технологии диагностирования геомэтраи труб нефтепроводов без остановки.

Основные задачя исследования. I. Выполнить анализ различных, видов дефоктов геометр®! труб нефтепроводов, определить п выбрать и;ф~ орматшзгшэ параметр« распознавания (парв?*.етры. контроля) десктоп для определения их геометрических размеров, вида и форма; . .

. 2. Исследовать зависимость допустимой скорости двпкенпя прибора при обследовании трубопровода от конструктивных параметров поисковой части этого прибора: Удоп= Р(с,Ь,и,1,ф0;;

3. Определить зависимость погрешности измерения лпнэЯ'шх рчу-меров дефектов геометрии от скорости двияеняя диагностического при-

бора, вида и размеров дефектов: б F(V,A,a,¿R);

4. Совершенствовать технологический процесс диагностирования геометрии труб магистральных нефтепроводов, обеспечивающий оптимальное соотношение трудоемкости обследования, производительности и надежности Ш к'разработать техническое средство, отвечающее требованиям технологического процесса.

Научная новизна. I, Экспериментально исследована и впервые , установлена зависимость максимально допустимой скорости движения технического средства диагностирования дефектов геометрии внутри ' трубопровода от конструктивных параметров поисковой части прибора;

дои = *-Г(с,Ь,я.1.Ф0>.

2. Разработаны алгоритм и методика расшифровки, представлена* и анализа диагностической информации по результатам . обследовали? трубопроводов, позволяющая определить вид дефекта.геометрии и егс линейные размера, представить графическую форму дефекта в сечении, параллельном оси трубы, по которой мор определять степень опасности выявленных дефектов, прогнозировать техническое -состояние i определить долговечность работы трубопровода,

3. Разработано техническое средство для реалцаации этого алг< ритма и методики.

Практическая ценность. I. Разработано "Устройство для выявления деформированных участков труб и трубопроводов". .Эта разработк позволила практически реализовать устройство. в . виде конкретно^ технического средства диагностирования дефектов геометрии труб ма гистральних нефтепроводов - АСДТ-1200.

2. Усовершенствован технологический процесс диагностировали Mil, который позволяет периодически без остановки перекачки обследо вать участки нефтепровода, своевременно выявить и устранить опасны дефекты геометрии трубы.

3. Разработана методика расшифровки диагностической информа

ЦШ1, позволявшая пз представляемой графической форич виявлешшх дефектов гооизтрггт епрэделить вид к. линейнло. рззмэ ри де<£уктов.

4. Получа«!.П9 при распйровкэ диагностической информации графические формы дафеигов в сечошш, пгралхолмюм оси трубы, совместно с линейными резмзрйкл этих дефектов позволяет определять степень опасности енявлэншх дефектов и прогнозировать дальнейшее их развито. Это дзет возможность отойти от плпново-прэдупредительного рэгюпта нефтепроводов м перейти к обслу лизанию и ремонту Ш по его тозагл';оског?у ссстолкиа.

ЙЙ МШИ сшюсятся! I. Завасймость максимально допустимоЛ скорости двляодая. гшппоского сродства диагностирования дэфвктов геометрии внутри4трубопроводп ОТ KCI'CTpyitTIÍBnUZ. перемет-ров поисковой ЧАСТИ прибора: да!1 = К>Р{с,Ъ,т, I ,<р0).

2. Алгоритм и кзтодака рвсшкЕровка и представления диагнсстичп-скоЛ информации íto рззультатгм обследования 'трубопроводовь позволяя цед определить шзд дейякта геометрии и его линеЯнме рвзнори, представить графическую ферму дефекта в сэченпи, пареллолыюм оси трубн.

3. Техническое средство ;ут реализации этого алгоритма и мота Д1ПШ расшифровки диагностической информации.

Реализация работу. На основании результатов исследования разработана "Чигетрукция по обслодоганив .чииейпой части магистраль-пых нефтепроводов с помозьэ коюшзся технических средств диагностики (1СГСД)", БНИИСПТнефть, Уфа, 1991 г. "Инструкция ..." утверядо-утвэргдвиа Главтранснефгьи Миннефтвгазпрсма. Розультатн исследований использована при разработке овтомзтизярсвшшой системы диагностирования параметров действующих трубопроводов ДСДТ -1*00 л в его эксплуатвштошюП документации (инструкция по якенлуатвции) -АСДТ-1200 принята велсмстьенноЯ кокисгиеЛ Мкннефтогазпрема в 19ЭТ г. и эксплуатируется в Гомельском сшзцполизиропша'см управте-гии "Трпнснсфтьлияпюстикя" Центра технической .nj'nrnooraai траст

"Подводтрубопрород". Усовершенствованный технологический процесс и система АСДТ-1200 внедрвш в управлениях Приволжскими, Приднепровскими, Севера - Западными, Урало - Сибирскими магистральными нефтепроводами и УКН "Друкба". При этом достигнуто существенное повыши-ние производительности труда при определении фактической нрдегаости Mil. снижение затрат ни капитальный ремонт нефтепроводов, предупроа-дение аварий на Ш1 п получен вкоиоиаческий эффект в сумме 872 т.р.

Апробация работ»! Основные положения и результаты работы докладывались на: меадународном семинаро "Проблемы сбора, подготовки и магистрального транспорта нефти", ВШШСПТнофть, Уфа, 1988; X Уральской научно-технической конференции "физические методы и.приборы не-разрушаодего контроля", Институт физики метеллов УрО АН СССР, Ижевск, 1989; X Всесоюзной школе-семинаре по вопросам гидродинамики, технического диагностирования и надежности трубопроводного транспорта, ВНИИСПТнефть, Уфа, 1987; XII Всесоюзной школе-семинаре цо проблемам трубопроводного транспорта, ВНИИСПТнефть, Уфа; 1989; IV Республиканской межотраслевой научно-технической конференции ^Теория и практика разработкин внедрения средств автоматизации и роботизации технологических и производственных процессов", УАИ, Уфа, 1987.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов с рекомендациями и приложения. Она содержит 149 страши машинописного текста, 34 рисунка и 9 таблиц. Список использованной литературы содержит 106 наименований.

Публикация работы..По материалам диссертации опубликовано 14 работ.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность задач исследования, их цоль и формулируются основное положения, выносимые на защиту.

Гер! 41 Г^ава поспящена анализу видом и иричин возникновения де-

фонтов на линейной чссзи нефтепроводов. Доказывается, что одной из оснозннх причин отказов Ш являются дефекта геометрии труб нефтепроводов. Так, распределение откезоз Ш 1-й группы по данным 1989 года выглядит слодугаш.? обрезом (р;;л. \):

50 40 30 20

ГО О

% "ОВрйЖ,

зг,15?.5 32, toSS

■ 14,30 1

Г, ИЗ

14,3%

/ 2 3 4

Рис. t. Нсмогршлма отказов, имевши иэото в . Ш Гловтранснэфте (1-я группа) в 1989 году.

I - механичэскяэ поврездэ;гчя (внвшгае воздойотвия); 2 - коррозия; 3 - брэк егроитодьпо-монтскаих работ (СМР); 4 - дефэктц материалов (заводской брак); Б - протао отказа (о;пкбк:: експлуагащш).

Очевидно, что коррозия, механические повревдапяя п брак СМР являются основными причинами отказов линейной част МП 1-й грушш. На-ибольаэо число отказов приходится на долю Срока СМР и механических

• - -Г--

повреждений (40,6 S вместе), '..е. из-за образований вмятин, гофр и других дефектов, нанесенных' механизмами нря капитальном ремонта, в том числе и мэхвниэмаш сторонних организаций.

Такое положение с распределением пркч»пг отказов ГШ в С11Г ссгла -суется с данными исследований зэрубехзшх трубопроводов.

Здесь :;о проведен патентно-информационный анализ методов и средств диагностирования нефтепроводов, з том числе и средств дигитюс-тяровачия дефектов геометрии труб как зарубежных, так и отечествен них. Проведен сравнительный анализ трхлгичпсьих характеристик и гюз-моеностей существующих средств диагностирования zetyKrcn roorrnpuu труб Mil. Исследспянк и определены условия эксплуатации внутрптруонт средств дефектоскопии нефтепроводов. Разработаны оснсгчшо тихннчоо кио требования к конструкции* п.чл'ор'.м;-*:/ рлс:ты автономного прибор'! л

- в -

устройства вторичной обработки диагностической информации, в такке к элементной базе електронной части средства контроля дэфэктов геомот-рви труб нефтепроводов.

Вторая глава посвящена исследованию видов и характеристик дефолтов геометрии труб и выбору информотаашх параметров контроля трубопроводов при диаг'нсстйровгшил доДектоа геоштрид, а таксе определен™ взаимосвязи тоыьлогичзского режима диагностирования (скорости движения щжбсра) а шгсгруктишшх параметров этого прибора.

Анализируются такио дефекты геометрии как: гофра, емятшш, выпуклости, забоины, овальности и определяются их информативные параметры (таб.1) для сопоставления, оценки и выбора общего для этих дефектов контролируемого параметра, применяемого для разработки алгоритма и технического средства, реализующего этот алгоритм.

Таблица I

Информативные параметры дефектов геометрии труб магистральных нефтепроводов

Информативные параметры ч дефектов \ (чем харак-\тернз,уют-\ ся) Дефекты геометрии \ поперечного \ сечения труб МН Изменение радиуса трубы, ш Висота (глубина) дефекта, 1.2»! П Длина дейок та (по обра зую цеП Ж. мы Ширина дефекта по основа нив (по об «Г трубы) мм Диаме тр ус лов-ной окрук поста дефек та(по его основ анию) мм Угол изло ма • оси тг на месте дефе кта, град Разность диаметров трубы.изме ренных во взаимнопер пендикуляр ных направ лениях, мм

Гс*|5ры * Ай{ ± Ай тсис а ь — .7 ± Ай тал

Вмятины - ля, ~ ^тах а ъ — - АК шах

Выпуклости + ай, ЛЯпах а Ъ йвып — Ай тая

Зибошш Овальности - ай{ - Ай тах а Ъ ''зав — - Ай таз;

1 А», — 1 — — - 2Кш«| +

Из таблицы видно, что все дефекта геометрии труб характеризуются токи/л основными кнфорлатншами параметрам! как: изкенение радиуса трубу па тете образования дефекта, длина и ширина дефекте по дуге сектора сечения трубы, на-которую распространяется дефект.

Совокупность указеншх лтойшх информативных параметров описывает состояние отдельного дефектного участка МН в трехмерном пространстве зночений параметров ± &Я1 , а , Ь :

X =-• | £ АДС , а , Ь |# (I)

Мгапкизкруя чнело контролируемых информативных параметров (применив гетод ранговой корреляции и используя априорнув информацию о рангах, приведете« в внракенш (1) параметров), раеполоким и порядке убквзггая их диагностических весовых значений:

I) величина изменения радиуса трубы ± Ш1 (высота/глубина дефекта М ); 2) длина дефокта а; 3) ширина дефекта Ь.

Если в качество основного информативного параметра контроля при выявлении и измерении размеров дефектов геометрия труб МН в проект«-, руегтехничосгснх средствах принять отклонение радиуса обследуемой трубы от номинального и, если технически возможно с наперед заданным шагом дискретности (например, через 10 - 15 мм) осуществлять контроль и регистрацию величины отклонения 1Л/?1 по всему периметру трубы и по всей длине обследуемого участка МН. то длл кавдого отдельного дефектного участка трубопровода (дефекта) полученные результаты будут представлять собой двумерный массив данных. (2), из которого можно определить как длину, так и ширину дефекта.

хч Х12 ' • • » £, ^

л = хг> » • ' ,Х2)

хк< хъг •

В (-") каждый ?л°менг массива х есть измеренная величина иг: раметра ± ЛЯ.; .1 = 1...;г - количество измрреьий величины А/?( по по-

риметру труби в одном ее сечении, когда / 0; ь = I...т - количество циклов измерений величины Лй, но длине трубы, когда ДЯ{ / 0.

Для контроля геометра труб ЫН широко применяются приборы с поисковой системой дефектов, чувствительным;: элементами в-которых являются механические щуш. Щупн, количество которых рассчитывается отдельно для каздого диаметра трубопровода, крепятся при помощи шарниров на контейнере-носителе радиально под определэшшм углом наклона к продольной оси последнего.

При продвижении прибора со скоростью, превшаицей некоторое значение, конец щупа при измерении высоты гофры, выпуклости монет из-за инерционности системы механических щупов какое-то время не соприкасаться с поверхностью трубопровода, т.е. "проскочить" вершину гофры, ке успев замерить действительную щсту последней. Поэтому» всходя из максимальной скорости двиаония прибора (скорооти перекачки), необходжо определить требования к конструктивную параметрам поисковой системы автономного прибора шш ео при известных конструктивных параметрах поисковой системы прибора (длина механического щупа 1, его масса т, коэфщиэнт частности прижимной прукины с) и размерах маета крепления концов этой прукины необходимо определить оптимальную (максимально допустимую) скорость продвижения прибора по трубопроводу, при которой механический щуп замерит полную высоту гофры, выпуклости.

Допустимая скорость Удоп , определенная из условия, при котором нормальная реакция трубы на конец щупа всегда больше нуля, т.е. когда конец щупа не отрывается от стенки трубы, имеет вид (3). Сила сопротивления транспортируемого продукта на щуп не учтена из-за сравнительно малого численного значения.

3-К сЬ2 ,

ШЛ%) (3)

Коэффициент К учитывает соотношении линейных размеров дефек-

та геометрии труби о н Л, диаметра трубопровода П и контейнера прибора а п длины I кэхаяичестж щупов поисковой частя и равна:

4-a.fi V (В - йг где а - длина года гго основам® (по образущей трубы); И - высота гофры, (р0 - угол п&кЛонэ бцгаа к оси трубы.

Зависимость (3) позволяй г определить максимально допустимую скорость нродвккекня пптоноиюго прибора но Ш1в потоке перекачиваемой нзфта При дйагпостйроБйвйя дефектов геометрии трубы в зависи-«остп от принятая яра проэктгфовают конструктивных параметров по-исяобой систем прибора для Ш различных дявтегрон.

О третьей•глава экспериментально асследовези погрешности измерения лянёйных разборов дефектов геометрии в зависимости от скорости йрбдвяяенил диагностического прибора, от вида я размеров сети дефектов, з тпжэ па осповозпи скспорж.тнталышх даплых, палучсттх пр>! провэденш ксслэдовашШ на стенде, определена оптимальная скорость двисе1мя автсясшого прибора пря обследовании.

Результатов предварительной обработки экспериментальных двшгнг. явились графические зависимости велнчшш сигнала датчиков дефекта прибора от скорости дпикенкд прибора по стенду и от размеров к фор-г,<ы дефектов, характеризуздио погрешности измерею^й (рис. 2).

Анализ ногреоцгастей измерений показнпзет, что с уволичоииэм скорости движения прибора абсолютная погрешность определения линейных.разморов всех видов дефектов геометрии увеличивается и уже п[>и скорости более 2,17 м/с погрсдаог.ть измерений по удовлетворяет опре ♦ Делонным ранее значениям.

Поэтому лля выявления и измерения линейных размеров дефоктов геометрии различной формы и величины с требуомой точностью необходимо диагностический прибор пропускать по трубопротодоу пс скорости!, но превшопюсей мапсимя.пь:;о д^иустимое значение, которая теоретически

'—1_ - i__i__i, _ '__1 _ J.

l _ I _ J .

- L _ .1 t t

_ L _ X . i i

40 60 120 '

ÍVibKa nct Dciionniin», uu

160

n

a v

o

V

a

n o-

i__)__1— l__i__I__1— I__i.__I__1__L _ X .

■ i tii i i i i i.i i i

. X__I _ __1__1__!__I__I__X__I__I__I__X .

I I I.,-!. ■ i « ■ly^l l I ( I I I

. 1 _ XJ&C-L _ X _ J _ i. - J - -I- _ L _ 1.

I I I I I I I I i I

I i i I i » I i i I i > 1 m 1 i i I i i I

i I ii i i i

r i l ii

♦o eo i2o ico

A/usua Roij-oirp fia oaMoeaiiKto, ui

I .. Ii. I

T-Tl

.Sai".

_ x _ j - _ i i

i- • i 1 x j i _ ( l _x_ J „1'

i

--i— X —I —•__I__X - -J —- I— 1.

i i i i i i i II i ~ _L-X - -J - _»- - L _ X . J _ _ L_ i. i. ir^y, t i i l • • I I TU _ X ^ J _ x _ j _ _i„ _ L > X.

i

i

i

i

i

i

i

I I I I i- | 1 i I » I n ) I I I I lililí l"t'l I i I I I 1 I I I

40 . » C0 . 120 160

RiiiiM tío oouoBunt;ia, uu

^ ■ l I ■ ■ I

4-rt-4-

f*:

j. i i _ i. . -1 i

_ i _ J . i i

_l _ i _ j_ _ l_ x _ j.

L^k^bL.i.J.

I I I I III I

l_ _ V - x_ J J __I__x_ J .

i^irt^tf^T^e^ _ X - J . T I I I I k I

— L _ X .

l I I I--L-X I i l _ L _ X I I l .1- - L « X. I I I

-rl ni ,. I

< i i t i rfofrt

0 . 40 00 120

-. . anuiu do ocHoeaHHto, mu

Phc.2. 3ibhchiiocth b0jitmny chrh«»afl dhtuhkt jjeíektn npnriofvi OT cKopoctM acvpowHfl lft*I2u mm, f\ »¿14 mi).

определяется из зввчшгсста (3). :

По (3) Онли колучега расчетные значения максимально допустимой скорости продвикенкл прибора для Ш 0 800 мм с долью .сравнения с экспериментально получмзст скоростями при различных конструктивных параметрах поисковой части прибора я размерах дефектов.

Ток, для дофоктп высотой 24 ым и дл:пгой по основании 120 мм расчетное зночошю скорости равно 2,0?Э м/с, о экспермеятальное значение равно 2,17 и/с. Для дефекта высотой 32 мм и длиной 1Б8 мч расчетная скорость равна 1,889 м/с, экспериментальная - 2,17 м/с.

Сравнение расчетного значения допустимой скорости продвинешь дзапюстйческого прибора и скорости движения макета прибора, при которой погрешность определения линейных размеров дефектов удовлетворяет техническим требованиям, показывает, что теоретически определенная скорость и скорость, определенная экспериментальным путем при тех же значениях конструктивах нарвмзтров поисковой система Макета (прибора), одного порядка, сопоставимы к сравнимы.

Расчетное значение скорости даюяепйя автономного прибора системы АСДГ-1200 при принятых значениях конструктивных параметров поис ковой части прибора равно 1,99 м/с, т.е. но более 2 м/с. Это значе-1шо скорости АЛ АСДГ доялю бить принято кок один из ваших технологических параметров при обследовании МК.

В четвертой глэзо излагаются технология обследования МИ скоте-мой ДСДТ-1200, методика расякфроЕки, представления и интерпретации диагностической информации, требования к линейной части трубопроводов, 1с технологическому рекяму перекачки и перокачивяэмой среде, требования к технической документация на о'Зспедуемнй участок нефтепровода, порядок подготовки нефтепровода к обследованию, запуск, сопровождают и прием автономного прибора АСЯГ, расшифровка, пр-?дс-тавлешю, интерпретация лизгностшескс.й информации, а также гршкшл работа, оснсвнно технические характеристика и конструктивно осоСо•

- и -

Расшифровка дкагн.иифоры. (выдача печати.протокола)

X

Предварит, оценка, анализ и интерпретация данных. Определение вида и степени опасности дефектов.

Уточнение и подготовка новых мест установки маркеров

рет

зъек достовй Езность даагн. орц.дооу гаточ

да\|/

Окончательная оценка, анализ диагност, информации и установление диагноза. Выделение авар, участков.

Принятие решения, планирование мероприятий по ТОР,

определение времени следующего обследования - | -=-

Конец

Рио.З. Блок-схема технологического процесса диагностирования магистральных нефтепроводов с помощью АСДТ-1200.

- 1Ь -

нностн разработанной системы диагностирования трубопроводов АСДТ.

Технологический процесс периодического обследования участков !Ш при поиске, распознавании, измерении размеров и определении местона-хоадения дефектов гео:-лотрш1 труб Ш с помощью АСДТ вклачее? следующие 0СН0В1Ш9 периодически повторяющиеся этапы (см, рис.3).

Разделение некоторых приведенных работ на' указанные этагш является условным, а сами работы - относительно скюстоятолышми (напршзр, этапы 6, б, 7 и 9, 10),

Из приведенного. технологического процесса основным условием получения достоверной.диагностической янфорглации при непосредственном обследовании нефтепровода автономным прибором АСДТ является установление требуемого технологического режима перекачки продукта, при котором скорость продвижения прибора не должна превышать 2 м/с.

Процесс расшифровки диагностической информации и получение печатного протокола производится автоматически с помощью разработанного устройства росЬифровки тформации. Информация о дефектах геоме-тргс! труби, представляется непосредственно в виде п форма дефекта в сечении, параллельном оси трубы, без допол]ттелыюй обработки информации после ее расшифровки. При этом информация выдается в символьной и графической форме (рис. 4).

Результаты рассшфровки информации содержат следующие сведения.

В зоне I размещена цифровая информация, которая заносится в память АП в момент его прохождения места установки маркера ц/или начала дефекта и/или поворота трубопровода. В зоне определен слэду-вдий порядок печати информации (слева направо):

- в первой колонке символов печатается значение расстояния, пройденное автономным прибором АСДТ с начала запуска (1122 м);

- вторая колонке символов означает знак маркера (I - наличие маркера, 0 - его отсутствие) на указанном расстоянии;

- тропя пленка (.ммюлоп обозначает регистрированное на этом

| Зона 1 11 гона '¿\ | .. - Зона а

1 Г

Зона 4

001123 О 28

0.6 м -'•-

£

L « ¿l'W-1)

-2.5D

023456 I 34

|R*5,6D|^ й-2, .*!=5,5D-0,25(H-1)

I I t&n»446 MM

10-15 мм

Я =630 мм

«ад

Канал А Выпуклость

Дцод 4 28 «м,

*нол ^ 28 мм .

Рис. 4. Пример отпечатанной ленты с расшифрованной диагностической информацией.

расстоянм; значение избыточного давления продукта (28 кг/см2).

В зоне 2 в графическом свдо регистрируется величина и проткьен-ность радиуса кривизны (поворота) трубы по оси симиатрии от Б, 5 Б до 2,5 С. Количество вертикальных линий характеризует величину радиуса поворота, которая определяется но (4):

Й = б.ББ - 0,25(п-1), (4)

где й - радиус поворота трубы; Б - условшй диаметр трубопровода (О = 1194 мм); О.^о - коэфициент, определяющий дискретность измерения радиуса поворота трубопровода: п - количество вертикальных лгаий в зоне 2 по распечатке (п может иметь значения от I до 13).

Количество точек в самой л^воП вертикальной ликш характеризует

длину поворота трубопровода го ого оси скж-этрш!. Вычисляется ко (б).

I «№•(!!-!), (б)

гдо I -длина поворота в Петрах; А! - дискретность опроса дот^лке поворота АП (О,Б »); ,¥ - количество в первой лигам точек.

В зонд 3 в гроТ-лчзскси вида по двун пзснмно перпендккуляршм каналам (каналы А и С) регистрируется форда дофзктов (вннуклостей, расширений) з сэчззвгл, параллельном оси трубы, по которой определяется таки-э параметр», как высота дефекта и длина по ого основанию.

Высота выпуклостей определяется по каналсм а пли 0 по (6):

aem!•(Rнo4t2B)*■Ln"%^ <6)

где //бь£П -. высота випугшоста (расширения) в г.ад; (,ЯН0Л + 28) - значение радиуса трубц в щ, с которого начинается регистрация действительной волччшы радиуса обслэдуетей труби при.рвсиирегат (697 г/л); Дп - дискретность (в п.!) преобразования линейного перемещения ко:ща щупов при их отклопешш от аналого цифровым преобразователем

(Цршшмаот ь.иачощю о? 4 до 6 гг.! при настройке АЦП); к - количество зэртикальтп л;пп!П На ленте по данной выпуклости (расюфешга) з конкретно« капало' (А или С).

Длина дефекта (выпуклости) по основании (в лза) определяется по каадому каналу (А или 0) отдельно по выражению (7):

Ь = Д1 -(/М), (7)

гдо Ь - длина дефекта в од; ¿1 - дискретность опроса датчиков дефектов АП (¿2> = 1.0 ♦ 15 мм); Я - количество отпечатанных в первой вертикальной линии точек (при счете справа налево для канала А а слова направо для канала С соответственно).

В зоне 4 в графическом виде по двум взаимно перпендикулярным каналам (каналы В й Б) регистрируется фэриа дефектов (вмятин) в сеч-ешы, параллельном оси труби, по которой определяются тькно паремет-ри, как высота вмятшш л длина по ео основанию. •

Высота ('"¡убиня! г'чятин (сух-лшй) по намяла,V» В и 0 определяет-

ся по изложенной методике определения высоты выпуклостей по (8):

"вдяя -<«иал~ ~ ' (8>

а длина вмятин (суксний) по каналам В и В - по изложенной выше методике определения длины выпуклостей по выражению (7).

В а той же главе излагаются принцип работы, основные технические характерисижи к конструктивные особенности разработанной евто-штизвроваж-.-й системы диагностирования трубопроводов АСДТ-12СЮ.

Принцип действия ЛСЯГ основан на примвнёйий контактного мэтода. поиска дефектов геометрии сечения трубы. Чувствительными еле.'жшта-мп системы являются шхЕинчесгшо щупы. Кзмзйекйя угла наклона щупов, вызываемые дефектами геометрии Ш1, преобразуются в слактричос-кне сигналы, обрабатываются и регистрируются в олектрокпом бЛоко.

Основной процедурой, используемой в алгоритме диагностирования технического состогашя Ш для выявления дефектов Исходной геометрии I трубы, является сравнение измеренных диагностических параметров (в дрннон случае ЛЛ{) со значением признаков (параметров), характеризующих исправное состояние и определение неисправных состояний объекта днепюст.трования. Для исправного (бездефектного) состогашя трубопровода параметр АП{ * О.

Алгоритм базируется, на селективной регистрации информации из общего входного потока дакшх. Т.е., регистрбция сигналов датчиков производится только при превышении величины сигнала любого кз датчиков дефектов, ч (или) датчика поворота, и (или) датчика маркера выше предварительно установленного (до заласовки АП в МН) Порогового значения, т.е. при условии, если АЯ,,0р-

Исследования статистичэских данных о дефектах'показали, что дефекты геометрии высотой 10 - 15 мм не являются опасными и, следовательно, ьто значение высоты дефектов может быть принято в качестве критерия (порогового значения параметра ) выявления и регистрации дефектов геометрии. Поэтом!» при рязреботке алгоритма фунхциоии-

ровання АП пороговое значение высоты дефектов А/^^ (2 виятш:; и ви-пуклостеЗ), при которой они регистрируются в блоке памяти, принято равным 1 15 им (Дп = 15 »ял; дА = 15 ш). Это значение АЯ^, может Сыть изменена аппэратио перед запуском прибора в 1.Щ.

Разработанная система АСДТ позволяет выявить дефекты геоштии, измерить размеры и проделать 1« мэстснаховдещш, определить вид и форму дефектов в сочента, параллельном оси трубы, а такие изменить радиусы и длину поворотов л давление перекачиваемого продукта.

Система АСДТ состоит из автономного прибора (АП), пропускаемого .внутри ■ трубопровода, пульта для преобразовагая, систематизации, распифровки а выдачи печатного протокола диагностической информации (ПРИ), устройства для перезарядки аккумуляторов (ЗРУ), комплекта электромагнитных маркеров, сигнализатора иестонахогиния и ЗИП (рис.б). Основные технические'характеристики АСДТ приведены в теб.2.

1 - антенна передатчика МУ;

2 - передатчик МУ;

3 - кабель связи;

4 - приемник СМ; -

Б - антенна приемника СУ;

6 - резиновая манжета;

7 - Мерное колесо;

О - измерительная секция (ИС); 9 - датчики дчфс-ктоп;

10 - передатчик СМ;

11 - антенна приемника НУ;

12 - датчик давле!шя;

13 - контейнер алек. блока;

14 - приборная секция (ПС); 16 - узел попорота;

16 - измерительный п^уп; Т7 - датчик попорота; 18 - кзболи моаснкц. связи.

IV.:

Автоноинмй приб<.р АСЛТ

Пульт расшифровки информации (ПРИ) предназначен для преобразования, систематизации, расшифровки и выдачи печатного протокола диагностической информации.

Результатом преобразования и расшифровки диагностической информации на ПРИ является печатный протокол.

. ПРИ позволяет: -считывать из блока памяти диагностическую информацию, преобразовать ее в соответствующую символьнус и графическую форму; - систематизировать информацию о дефектах и поворотах 1.5Т и приводить их. в соответствие о информацией о пройдэщюм автономным прибором расстоянии; - автоматически (по мере расшифровки) отпечатать информацию с указахшем ыэстополояэкия дефектов, поворотов, маркеров и давления перекачиваемого продукта;

В процессе обследовшшя иа участке Ш1 устанавливаются електро-магнитные маркеры с целью уменьшения погрешности измерения пройденного расстояния и привязки регистрируемой диагностической информации к конкретным точкзм трассы путем регистрации в АП электромагнитных маркершх сигналов передатчиков, устанавливаемых в пунктах контроля. Передача маркерных сигналов производится при подхода АН к Месту установки передатчика маркерного устройства.

Сигнализатор местонахоздения (СЫ) служит для обнерушния застрявшего в МЛ АП, а такие для регистрация прохождения АП через пункты контроля. СМ состоит из перэдэтччКа и приемника.

Передатчик СМ, закреплешшй на АП запускается из. камерй пуска скребков. Перемещаясь вместе с потоком перекачиваемого продукта по обследуемому трубопроводу передатчик непрерывно излучает электромагнитное волны инфранизкого диапазона (20 Гц), имеющие хорошую проницаемость через стальные трубы и грунт.

Сравнительная оценка технических характеристик АСДТт-1200 к зарубежных аналогов показывает -(тяб.2), что ЛСЛТ по многим параметрам но уступает г-но.югам, а по некоторым и тфовос.холг.т их. Так, напри-

Таблица 2.

Сравнительная таблица основных технических характорисгак средотв обнаружения дефектов геометрии труб МТ

Параметрц\ Страна и теигачаскисК^ фирма характеристшш средств диалюстш®

ФРГ, Бельгия, СНГ, ' , CilIA

KonGortlum T.D. Ш- ИПТЭР (ВШИ Llnalog-

КОРР. llamson. СПТпофть), Proflle

(Coutinho Саго.Со.) Kallper Pig АСДТ—I2G0 Л MF Tuboacope

Физический принцип Ыэханичес- Неханичес- Моханичео- Мехвничес-действия 1ше щупы кие щупы кие щупы кио тут1

Диаметр сбслелуемо-

го трубопровода, î.'J.î 1220 1220 1220 . 1420

Рекомендуемая скор.

движ.,м/с, не более 1-3 - 0,3 - 2,0 1-3

Давление перекачиваемого продукта, ДПа 10 10 8 8

Длина участка трубо- 250 500 250 200

провода, обследуемо- (вр.непрер. (вр.непрор.

го за I пропуск, км раб.80 ч.) раб.35 ч.)

Теш. пер. прод./С -5 - +50 - -15 - +55 -15 - +60

Мин. радиус изгиба нэ измер. не измер. измер. измор, трубы, преодолевав- радиус пов.радиус пов. радиус пов. радиус пов. мнй прибором, D 5 3 2,0 1,5

Чувствительность к

глубине вмятин, мм 5 - 5 б

Чувствительность к

высоте гофр, мм - не измеряет б не измеряет

Чувствительность к

изменению диаметра т т т о

трубы, » 11 1 л

Дискретность измер.

длины дефектов, мм - - 10-15 76

Дискретность измер. _ 50 76

длшш поворотов, мм

Точность определения местонахождения дефекта, и

Возможность представления дефектов - нет да нот в графической форме

Габариты АП, мм 1200x2500 - 1^00x3250 I100*3064

Вес АП, кг - - 1^00 1£Ш

Перекачиваемая среда

Производительность в год, км зооо ьош зот

5 (П от-расст. мои. маркерами) 15

1% (от 1« (от рвест. мех. расст. меж. маркерами) мвркорами)

нефть, газ, нефть, гнэ, нефть,вода, н^Фгь, газ, Н/ПроДУКГЫ «/'продукты Н/П[ЮПУКТЧ И/НрО дуктн

мер, по сравнению с прибором Ыпа1ое~РгоЩе такие параметры, как протяженность обследуемого, участка МН за одош запуск прибора, чувствительность к высоте вмятин, точность определения местонахождения дефектов, минимальный радиус изгиба трубы, преодолеваемый прибором, температура перекачнвгемого продукта, в которой,мокот работать прибор, весогабуиткые характеристики АЛ одинаковы или отличаются друг от друге незначительно. А такие параметры, как время непрерывной работы АЛ без подзарядки аккумулятороь, производительность по обследованию Ш, чувствительность прибора к высота гофр, дискретность измерения длины дефектов и поворотов и некоторые другие параметры АСДТ лучше аналогичных параметров Ыпа1о£-Рго111е. '

Кроме приведенных характеристик АСДТ-1200 имеет еще одно веяное преимущество - при расшифровке диагностической информации выдается графическая фона дефектов, по которой .можно определить вид дефекта, всо линейные размеры, а такке мохно оценить степень опасности дефекта и прогнозировать ого развитие.

Опит эксплуатации АСДТ-1200 показывает высокую надежность в работе, эффективность и рентабельность разработанной системы. Результаты обследований участков МН -в ПО Приднепровских, Приволлсши, Севзро - Западных Ш1 и ПО МИ "Друкба" позволили однозначно установить диагаоз обследованным участкам - выявлен дефекты строительства МН и отклонения от СНаП. При этом достигнуто существешюе повааение производительности труда щм определении фактической надежности обс-лодсванных участков. МН, сшнкзнке затрат на капитальный ремонт нефтепроводов, предупреждение отказов Ж и получен экономический эффект в сумме 872 тыс. руб.

СОННЫЕ выводы и рекомыщавд

I. Доказано, что при резрэоотко алгоритма работы и сродства

- ги -

тэхгшчосксго диагностирования геометрии труб в качество информативного параметра контроля необходима и достаточно принять отклонение величины фактического радиуса, трубопровода от номинального.

2. Получена аналитическая зависимость максимально допустимой скорости движения автоио;,шого прибора средства диагностирования геометрии трубопровода от конструктивных параметров поисковой части прибора. По этой зависимости определена величина максимально допустимой скорости двикэния автономного прибора АСДТ-1200 при диагностировании нефтепроводов, которая равна 2 м/с.

3. Усовершенствован технологический процесс диагностирования геометрии труб нефтепроводов с помощью разработанной системы АСДТ, который определяет последовательность запуска, сопровождения и приема автономного прибора АСДТ, а такзо технологический*раним перекачки при обследовании.

4. Разработано и внедрено техническое средство для сбора диагностической »¡формации о дефектах .геометрия магистральных нефтепроводов, позволяющее выявить дефекты геометрии труб и определить размеры и мзстонахоздение эти дефектов, а также измерить радиус поворота трубопровода,

5. Разработана методика расшифровки, анализа и интерпретации диагностической информации при обследовании нефтепроводов системой АСДТ-1200. Для реализации этой методики разработаны алгоритм и техническое средство, позволяющие определить вид и линейные размеры выявленных дефектов геометрии, а также получить формы дефектов в сечении по оси трубы.

6. Показано, что получаемая в графическом видэ информация о форме дефектов и их лши.-Шше размеры позволяют определить степень опасности выявлшшых дефектов, ггрогкози[)овагь их развитие и планировать обслуживание и ремонт трубопровода по его техническому состоянию.

Основные полон01шя диссертации опубликованы в следувдих работах:

1. Гумеров к.Т., Ыугаллимов Ф.М., Исхаков Р.Г., ШумаЙлов Á.O. 1С вопросу диагностирования дефектов геометрий сечения трубопроводов. //НТИС. Нефтепромысловое дело и транспорт нефти.- М.: ВНИИОЭНГ, 1985, Ü 9, с.28 - 31.

2. Мугаллишп Ф.М., Щумайлов A.C., Гильмутдинов Р.Г. Подготовка магистральных нефтепроводов для обследовшшя средства!.® технической диагностики. /Сб. иаучшх трудов. Надекность, техническое обслуживание и рэынт нефтепроводов.- Уфа: ВНИМСПГйб^ь, 1985, с. 33-42.

3. Мугашшов СМ., ЩумаЛлов A.C. Автоматизированная система диагностирования стенки магистральных трубопроводов (АСДТ). //Тезисы докладов IV Республиканской шютраслевоК научно-технической. КбНфэ-решщи "Теория и практика разработки и ваедре-ныя срэдств автоматизации и роботизации технологических я производстЕэйшх процессов".-Уфа: Уфшский авиационный институт, 1937, с.71 - 72.

4. Ыугаллимов Алгоритм поиска и распознавания дефектов геометрии сечения магистральных нефтепроводов. '//Тезисы докладов К всесоюзной школы-семинара по проблемам трубопроводного транспорта.-Уфа: ВШМСПТнефтЬ, 1987, с.80 - 81.

Б. Ыугаллимов Ф.Ы., Голубев C.JI. Устройство измерения расстояния , пройдешюго автономным приборок? при диагностировании изгкс-трэлышх трубопроводов. //Сб. научных трудов: Исслэдобз'Жй в области надежности и эффективность эксплуатации магистральных Нефтепроводов. - Уфа: ЕНШСПТнефть, 1937, сЛЗ - 15.

6. Мугаллимов Ф.М. Расчет конструктивных параметров, поисковой системы автономного прибора для диагностирования дефектов геометрии сечешш трубопроводов. //Тезисы докладов всесоюзной пколы-сэгашара по проблемам трубопроводного транспорта.- Уфа.: БШИСПТнсфтЬе' 1987, с.79 - 80.

7. Мугаллимов Ф.М. Выбор рационального алгоритма фугациониро-ваш!я автономного прибора и устройства вторичной обработки диагностической ин'[орнашш магистральных трубопроводов. //Сб. научных трудов. Совершенствование систем управления и эксплуатации магистрального транспорт;, нефти.- Уфа: ВНЙШТГнефть, IS80,c.I44 - 149.

8. Мугаллимов Ф.М. Технологический процесс и опыт диагностирования магистральных нефтепроводов Глпвтранснпфти системой АСДТ. //Тезисы докладов X Уральской научно-техннческой конференции "Физп-ческио методы и приборы шрэзрушашего контроля".- Ижевск: Институт <Л1гики металлов УрО АН СССР'; 1989. с Л10.

9. Цуголлжоз Ф.и. О выбора ипфорлатишшх п8ра::зтров контроля труб магистральных трубопроводов при дпагаостароЕашш д!«фэктов геометрия сечешш. ЛГГИО. Транспорт нефти, защита о? коррозии и охрана окружающей среда. - U.: ВНКНОЗНГ, 1989, HS, 0.4 - 7,

10. Нугадлишв Ф.М. Экспер&гантальшо исследования по опреде-лениа наксюлально допустщюй скорости движения автономного прибора пра даагностироврюш дефзатов геометрии труб нефтепроводов. //Тезисы докладов есэсокшой школа-семинара по проблемам трубопроводного транспорта,- Уфа: ВКИИСПТнэфть, 1939, с.62 - 63.

П. Цугаллкков Ф.М., Щуквйлов А.О. Автоматизированная система контроля roci'.öTpini сечения труб магистральных нефтепроводов (АСДТ). //Тозиси докладов X Уральской, научно-технической конференция "Физи -чзсще метода л приборы перазруяшщого контроля".- йкввек: Институт физтш мэталлоа УрО АН СССР, 1989, о. 109.

12. Мугаадимов Ф.М., Карелов П.В. Автоматизация вкспэрнмзн-тальннх исследований параметров поисковой спстеш средств технического диагностирования дефектов геометрии сечения труб нефтепроводов. //Сб. научных трудов. Диагностика и работоспособность магистральных трубопроводов.- Уфз; ВШШСПТиефть, 1989, о.21 - 26.

13. Шумвйлов A.C., Мугаляиков Ф.М. и др. Система автоыаткзиро-вщшого диагностирования Паршатров действующа иапютралышх трубопроводов. //1ГГИ0. Транспорт нефти, защита от коррозии -и охрана окруаащей среды. - М.: ВНИИОЭНГ, 1939, И 3, о.Б - 7.

14. йугаялимов Ф.Н., Гафарова й.З, Математическая модель участка трубопровода, имещего дефекты геометрии сечения. //НТИО. Транспорт и храпение нефти и нефтепродуктов. - и.: .ВНШЮЭНГ, 1992, Выпуск 3, с. I - 3.