Авторы: Богачев Евгений Полиектович Репин Денис Геннадьевич Свердлик Юрий Михайлович

Авторы:
Богачев Евгений Полиектович
Репин Денис Геннадьевич
Свердлик Юрий Михайлович
1
Мониторинг технического состояния потенциально опасных объектов является
основой их безопасного функционирования.
При мониторинге осуществляется контроль процессов, протекающих в
элементах конструкции объекта и окружающем грунте в целях раннего
обнаружения негативного изменения их напряженно-деформированного
состояния, которое может привести к переходу объекта в аварийное
состояние.
2
Магистральный
газопровод
является
потенциально
опасным
производственным объектом, авария на котором может привести к
катастрофическим последствиям.
Бесперебойная и безопасная эксплуатация магистрального газопровода
должны быть гарантированы с высокой степенью вероятности.
Сложные природные условия эксплуатации, большие протяженности,
дополнительно повышают риски возникновения аварийных ситуаций.
Это предъявляет особые требования к обеспечению надежности газопроводов
и, в первую очередь, к системам и методам контроля параметров их
технического состояния.
3
Трасса МГ достаточно часто проходит в сложных условиях:
-по участкам с эрозионными процессами (овражная эрозия, плоскостной смыв,
оползни сползания и оползни по обвальному типу, солифлюкция и др.)
4
-по участкам
подтоплением
с
заболачиванием,
5
морозным
пучением,
паводочным
- по участкам с повышенной сейсмичностью, активным тектоническим
разломам (АТР)
6
В системе мониторинга технического состояния МГ осуществляется
мониторинг влияющих факторов:
-сейсмических и тектонических событий,
- мониторинг напряженно-деформированного состояния трубопровода,
-температур и деформаций грунтов в наиболее опасных местах.
7
ВИДЫ МОНИТОРИНГА, ПРЕДУСМАТРИВАЕМЫЕ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ МГ
Система мониторинга технического состояния
магистрального газопровода «Сахалин-Хабаровск-Владивосток»
Сейсмологическая
подсистема
Подсистема
Геотехнического
мониторинга
система мониторинга на
базе «интеллектуальных
вставок»
Геодеформационная
(геодинамическая)
подсистема
система мониторинга
на базе волоконнооптической системы
8
ОАО «ГИПРОГАЗЦЕНТР»
СЕЙСМОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДСИСТЕМА
Цели и задачи сейсмического мониторинга:
контроль и регистрация геомеханических (сейсмических) процессов и степени
активности тектонических разломов, в реальном масштабе времени;
выдача информации для принятия решения по обеспечению безопасной
эксплуатации газопровода и снижения количества аварийных ситуаций.
Основные параметры определяемые подсистемой сейсмического мониторинга
координаты сейсмического явления определяют местоположения источника
сейсмических колебаний;
время возникновения сейсмического события;
энергия сейсмического события относится к динамическим характеристикам
очага землетрясения.
Сейсмостанции развертываются на участках с сейсмичностью более 8 баллов.
9
ГЕОДЕФОРМАЦИОННАЯ (ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ) ПОДСИСТЕМА
Геодинамический мониторинг обеспечивает непрерывную регистрацию вертикальных и
горизонтальных движений земной поверхности посредством производства измерений
GPS/ГЛОНАСС/Galileo – приемниками на потенциально опасных участках (АТР, косогоры,
оползни, размывы и т.д.)
10
ПОДСИСТЕМА ГЕОТЕХНИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА
НА БАЗЕ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СЕНСОРОВ
Объектами геотехнического мониторинга являются:
участки переходов через активные тектонические разломы;
участок магистрального газопровода в зоне сейсмической активности свыше 8
баллов.
Целями геотехнического мониторинга являются:
производство измерения в непрерывном режиме продольных деформаций и
колебаний газопровода с определением координаты;
контроль деформаций прилегающего к газопроводу грунта;
формирование и передачу в диспетчерский пункт сигнала о превышении
установленных пороговых значений продольных деформаций и колебаний
газопровода.
11
Дополнительные функции подсистемы
Использование
температуры,
функции
позволяет
контроля
определить
координаты места утечек (повреждений)
трубопровода.
Точность определения координаты места
трубопровод
утечек (повреждения) составляет 1-3 метра.
Муфта n
Муфта n+1
12
ГЕОТЕХНИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ НА БАЗЕ «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ВСТАВОК»
Выполняемые функции подсистемой мониторинга:
измерение механических напряжений трубопровода при помощи
измерительных патрубков;
передача данных от контрольных пунктов интеллектуальных вставок (КП
ИВ) на сервер системы мониторинга интеллектуальных вставок (СМ ИВ);
создание текущих архивов на сервере СМ ИВ;
вычисление процента запаса прочности трубопровода.
Целями подсистемы мониторинга являются:
обеспечение безопасности эксплуатации газопровода за счѐт организации
постоянного контроля состояния потенциально опасных участков,
автоматического обнаружения предаварийных и аварийных ситуаций
уменьшение вероятности возникновения
контролируемой территории.
13
аварийных
ситуаций
на
Конструкция ИВ
Измерительный патрубок изготавливается
из трубы, что и сопрягаемый газопровод, и
оборудуется
датчиками
и
блоком
вторичных преобразователей.
14
Получаемая информация системы мониторинга необходима для:
определения мест первоочередного инструментального контроля состояния
газопровода и грунтового массива;
получения доказательств, что авария (отказ) произошел в силу обстоятельств
непреодолимой силы;
предупреждения развития опасных природных процессов;
проведения профилактических мероприятий и т.д.
15
Цели создания автоматизированного рабочего места оператора
геотехнического мониторинга (АРМ ГТМ):
визуализация всех процессов подсистем мониторинга на одном месте;
интеграция подсистем в единую сеть;
обеспечение обмена информацией с другими системами;
вывод данных оперативному диспетчеру;
создание банка данных мониторинга.
16
зеленый цвет газопровода:
несущая способность газопровода
для текущего давления находится
в зоне: “Норма”.
желтый цвет газопровода:
несущая способность газопровода
для текущего давления находится
в состоянии «ВНИМАНИЕ»
красный цвет газопровода:
несущая способность газопровода
для текущего давления находится
в зоне: «ОПАСНО»
координаты эпицентра землетрясения,
положение на карте.
17
Концепция системы мониторинга технического состояния КС
Разработка, создание и эксплуатация волоконно-оптической системы мониторинга НДС ТПО КС
проводилась на основе результатов численного анализа НДС с использованием виртуальных моделей
ТПО. Моделирование различных режимов эксплуатации КС с помощью моделей ТПО позволяет:
- выявить наиболее нагруженные узлы и сечения в трубопроводах обвязки КС;
- определить местоположения зон (точек) требуемых для контроля НДС и оптимизировать
количество датчиков деформации / напряжения;
- составить технические требования к основным техническим параметрам датчиков деформаций для
контроля НДС в режиме on line;
-
сформировать технические требования к системам регистрации, обработки, отображения и
документирования, включая хранение данных контроля напряжений /деформаций, выполняемого в
режиме реального времени, системы мониторинга.
Использование системы мониторинга НДС ТПО КС позволит повысить уровень безопасности
эксплуатации КС, обеспечит возможность формировать адекватные управленческие решения, например,
в случаях:
- достижения оптимизации технологических режимов;
- обеспечения безопасности эксплуатации в случае нештатных ситуаций;
- прогнозирования, при оценках срока безопасной эксплуатации;
- планирования диагностических и ремонтных работ.
18
Расчет отдельных участков в
оболочечном приближении
Расчет НДС в балочном приближении
Расчет НДС наиболее нагруженных элементов в трехмерном приближении
19
Распределение эквивалентных напряжений фон Мизеса, построенное по
результатам конечно –элементного расчѐта прочности трубопроводной обвязки
КС
20
Схема местоположения точек измерения
21
Выводы
Установка системы мониторинга технического состояния практически не приводит к
увеличению стоимости строительства объекта и экономически окупается не только за
счет предупреждения аварийной ситуации, но и за счет сокращения затрат на
предусмотренные нормативной документацией регламентные диагностические
обследования.
Система мониторинга позволяет выполнять не только периодический контроль
технического состояния объекта, но и отслеживать полную историю нагружения объекта,
включая гидроиспытания и пуско-наладочные работы перед вводом в эксплуатацию.
22
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ
23