Предлагаемая система обнаружения несанкционированного подключения (КонтрНефть) по волне давления предназначена для обнаружения утечек или несанкционированного отбора нефтепродукта на контролируемых участках нефтепродуктопроводов с определением места подключения, времени несанкционированного отбора, оценкой величины расхода нефтепродукта и для передачи информации в диспетчерский пункт.
"КонтрНефть" использует фронт импульса снижения давления, возникающего при разгерметизации нефтепродуктопровода (утечке нефтепродукта из нефтепродуктопровода) и распространяющегося с определенной скоростью по нефтепродуктопроводу в обе стороны от места отбора. Кроме этого, факт обнаружения подключения подтверждается вторым алгоритмом, построенным на корреляционной обработке функций давления, снятых на концах защищаемого участка.
Целью создания системы является снижение экономических и экологических последствий разгерметизации нефтепродуктопровода путем уменьшения объема утечек за счет:
- сокращения времени от момента возникновения утечки до остановки перекачки;
- сокращения времени ликвидации утечки за счет точного указания места разрыва.
Система предназначена для работы на участках нефтепроводов или нефтепродуктопроводов от выхода до входа насосных станций (от станции до станции). Длина такого защищаемого участка может составлять до 250 км.
При возникновении утечки в месте ее возникновения за счет выброса продукта происходит местное понижение давления, которое распространяется в обе стороны от места утечки и достигает концов участка. Принцип действия системы основан на анализе этих изменений давления, фиксируемых датчиками давления, размещаемыми на концах защищаемого участка.
При обнаружении отбора "КонтрНефть" выдает сообщение оператору в текстовом виде, сопровождающееся звуковой и цветовой сигнализацией.
Минимальная величина обнаруживаемого отбора (чувствительность) зависит от режима перекачки продукта и составляет 1 – 2 % от расхода, что соответствует отверстию в трубопроводе 7 – 10 мм.
При всех испытаниях система определяла место отбора (утечки). Ошибка определения места не хуже ±200 м.
Необходимо отметить, что точность привязки магистральных трубопроводов к карте не очень точна, мы неоднократно убеждались в этом. Ошибки привязки трубопроводов относительно его концов достигали величины более 1 км.
Система постоянно совершенствуется, разрабатываются и внедряются новые алгоритмы обнаружения утечек (отборов). Совершенствуется аппаратная база системы. Разработанные усовершенствованные алгоритмы и аппаратные средства могут быть по желанию заказчика установлены и устанавливаются в эксплуатируемые системы
Принцип действия, состав и структура "КонтрНефть"
Система включает в себя специальные датчики давления для регистрации волны падения давления, возникающей при разрыве трубопровода, шкаф "КонтрНефть" (контроллер с быстрым АЦП), который служит для обработки сигналов, полученных от датчиков, систему передачи данных, обеспечивающую точную синхронизацию часов в контроллерах и соответствующее программное обеспечение.
Система работает при следующих гидродинамических режимах:
а) стационарный режим – насосы работают, идет перекачка продукта, при этом возможны различные варианты работы насосов:
- из насоса в насос, насосы работают на обоих концах защищаемого участка;
- из насоса в резервуар;
- транзитный, перекачка мимо насоса в конце участка на следующий участок трубопровода;
б) переходный режим – включение, выключение насосов, изменение положения запорно-регулирующей аппаратуры вне защищаемого участка;
в) статический – насосы выключены, участок трубопровода закрыт с обеих сторон и напрессован до определенного давления.
Датчики давления ТЖИУ406-1Ех были выбраны по результатам испытаний. В системах в разное время испытывались датчики типа «Сапфир», «Метран», МТ100, анализировалась возможность использования других датчиков. Датчики ТЖИУ показали себя лучшими по чувствительности, повторяемости и надежности.
Кроме обнаружения утечек "КонтрНефть" контролирует исправность линии связи с датчиками, открытие дверей ПКУ, наличие питания контроллера "КонтрНефть". Имеется возможность управления внешними устройствами.
Аппаратура "КонтрНефть" располагается вне взрывоопасной зоны. Место установки шкафа "КонтрНефть"должно быть обеспечено электропитанием переменным током напряжением 220 (-33 +22) В, частотой (50±0,5) Гц и мощностью 0,5 кВт (без учета обогрева), а также каналом связи с согласованными параметрами.
Электропитание оборудования внутри шкафа "КонтрНефть" (блока питания датчиков, контроллера и др.) осуществляется через источник бесперебойного питания переменного тока напряжением 220 В.
В качестве канала связи для обмена данными между АРМом и контроллерами желательно использование выделенного канала связи. Для организации связи по выделенному каналу применяются модемы МИР.
Также возможен выделенный телефонный (аналоговый), цифровой канал связи, радиоканал, канал связи через систему телемеханики.
Чувствительность системы при отсутствии неоднородностей на защищаемом участке не хуже 1,5; 3,0; 6,0 и 9,0 л/с на трубопроводах диаметром 500; 700; 1000 и 1200 мм в стационарном режиме работы трубопровода.
Точность обнаружения места утечки на защищаемом участке, не имеющем неоднородностей, не хуже ±200 м.
Эти характеристики (чувствительность и точность) определяются на этапе адаптации системы на участке с помощью имитации утечки сбросом продукта из трубопровода, причем время развития (передний фронт импульса) утечки составляет не более 0,2 с. Так как реальные трубопроводы, как правило, имеют неоднородности, то для примера в разделе «Результаты испытаний» приведены характеристики системы, полученные на реальных трубопроводах.
Кроме выполнения основной функции – обнаружение утечки или отбора продукта – дополнительно система выполняет следующие функции:
- регистрация величин и построение графиков давления на концах защищаемого участка с выводом на экран монитора АРМа или распечаткой по желанию оператора. На рисунке 2 показан график изменения давления на концах защищаемого участка при пуске насоса, на рисунке 3 – при остановке насоса, на рисунке 4 показан отбор в стационарном режиме работы насосов, на рисунке 5 – на напрессованном трубопроводе в статическом режиме;
- ведение журнала сообщений, где фиксируются обнаруженные отборы, время их регистрации, состояние шкафов "КонтрНефть", состояние дверей помещений, где размещаются контроллеры, крышек колодцев, где размещаются датчики давления, наличие напряжения электропитания.
Проектируемая система имеет следующую структуру:
- нижний уровень - датчики избыточного давления, устанавливаемые на нефтепродуктопроводе;
- средний уровень – контроллеры "КонтрНефть";
- верхний уровень – АРМ, размещаемый в диспетчерском пункте (ДП).
Источник: АльянсЭкспоКом
