ПРЕЗЕНТАЦИЯ: "ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ТРУБОПРОВОДОВ"
В данном докладе рассказывается про интеллектуальную систему мониторинга трубопроводов. Основное внимание будет посвящено следующим моментам:
|
В XXI веке основными энергетическими ресурсами на планете являются нефть и природный газ. Для их транспортировки используют трубопроводы. На слайде представлена схема надземного трубопровода в плане. Данный трубопровод состоит из типовых участков, ограниченных неподвижными опорами. Между ними располагаются подвижные опоры. Каждый типовой участок имеет температурный компенсатор. В процессе эксплуатации на трубопровод действует широкий спектр нагрузок:
|
Кроме того, не стоит забывать, что на трубопровод могут влиять и непроектные воздействия. В результате возникают не только различные дефекты самой трубы, но и дефекты конструкции трубопровода. Известно, что эксплуатационная надежность надземного трубопровода определяется, прежде всего, техническим состоянием его опор, т.е. их способностью обеспечить проектное положение трубопровода. Выход из строя даже одной опоры изменяет нагруженность трубопровода, приводит к возникновению провисов, значительно повышая вероятность аварии. Как следствие, перемещение, а тем более разрушение опор трубопровода, представляет реальную угрозу его безопасной эксплуатации.
|
Гарантией безопасной эксплуатации подобных объектов является установка интеллектуальной системы мониторинга на трубопровод, которая позволяет обнаруживать дефекты, контролировать и оценивать техническое состояние, а также прогнозировать ресурс объекта в реальном времени без вывода его из эксплуатации.
|
Рассмотрим структурную схему такой системы. Она содержит в себе следующие основные функциональные элементы:
|
Для определения влияния дефектов конструкции трубопровода на его напряженно-деформированное состояние рассмотрим вышеописанный типовой участок. Их можно разделить на два основных случая: Рассмотрим случай 1 на примере продольного перемещения неподвижной опоры.
|
Для оценки данного дефекта были проведены расчеты методом конечных элементов. К модели типового участка были приложены проектные нагрузки и непроектное воздействие – перемещение опоры в продольном направлении в диапазоне плюс-минус полметра от ее начального положения. При данном непроектном воздействии максимальные и минимальные продольные напряжения находятся в зоне компенсатора. На слайде представлена карта распределения продольных напряжений при начальном положении опоры, т.е. при отсутствии непроектных воздействий.
|
При перемещении неподвижной опоры в отрицательном направлении, в зоне компенсатора образуются сжимающие напряжения, превышающие допускаемые.
|
А при перемещении неподвижной опоры в положительном направлении в зоне компенсатора в свою очередь образуются растягивающие напряжения, которые также превышают допускаемые значения.
|
Для контроля максимальных и минимальных напряжений в зоне компенсатора, образующихся при продольном перемещении неподвижной опоры, устанавливается тензодатчик. На основании проведенных расчетов тензодатчик устанавливается вместо, имеющее наилучший отклик.
|
Обобщим вышесказанное. Перемещение неподвижной опоры влияет на напряжения в месте установки датчика, а также на напряжения в трубопроводе. Т.к. цель установки датчика, следить за максимальными и минимальными напряжениями в трубопроводе, то найдем зависимость между показаниями датчика и образующимися напряжениями в компенсаторе.
|
Для этого построим графики зависимости максимальных и минимальных продольных напряжений, возникающих в трубопроводе при перемещения неподвижной опоры.
|
Полученные напряжения превышают соответствующие допускаемые значения в отмеченных крестиками точках, которые соответствуют определенным перемещениям опоры – отмечено кружками.
|
Получим диапазон допускаемого перемещения опоры. При перемещении опоры внутри данного диапазона напряжения в трубопроводе не превышают допускаемых значений.
|
Теперь построим график зависимости напряжений в месте установки датчика при перемещении неподвижной опоры.
|
Данный график пересекает границы диапазона допускаемого перемещения опоры в отмеченных крестиками точках, которые соответствуют определенным показаниям датчика – отмечено кружками.
|
Получим диапазон допускаемых показаний датчика. Внутри данного диапазона, максимальные и минимальные напряжения в трубопроводе не превышают допускаемых.
|
Итогом вышеописанной работы являются индикаторные интервалы для датчика системы мониторинга. Интервалы характеризуются следующим образом:
|
Таким образом создана методика, по которой могут быть рассмотрены и остальные случаи непроектных воздействий: По этой методике:
|
В заключение сделаем выводы, представленные на слайде.
|