Нефтегазопроводы

Система охраны и мониторинга трубопроводов (СОМТ)

Сохранение целостности трубопровода является одной из основных задач при его эксплуатации. Возникновение даже небольшой утечки может нанести огромный ущерб зонам с повышенной чувствительностью к загрязнениям окружающей среды: населенным зонам, водным распределительным системам и др.

Угроза возникновения ущерба такого масштаба приводит к необходимости разработки специальных систем и комплексов мероприятий для охраны и управления целостностью трубопроводов, которые помогут оператору вовремя принять предупредительные меры и нивелировать утечки.

Требования к подобным системам следующие:

• Непрерывный контроль трубопровода при отсутствии мертвых зон в покрытии системы;
• Возможность детектирования и локализации трещин;
• Постоянный непрерывный контроль вне зависимости от погоды и климатических условий;
• Возможность детектирования и локализации георисков (движение грунтов вблизи трубопровода);
• Высокая чувствительность, гарантирующая своевременный отклик системы на любую угрозу;
• Отсутствие ложных срабатываний.

Использование распределенных волоконно-оптических систем для решения задач охраны и мониторинга целостности трубопроводов позволяет добиться пространственного разрешения, недостижимого ни для одной другой технологии.

Система контроля утечек нефтепроводов (Pipeline Leakage Detection System) является разработкой английской компании Silixa и основывается на интеллектуальной системе мониторинга трубопроводов, которая включает всебя следующие подсистемы:

• DTS-LDS (Leak Detection Systemusing Distributed Temperature Sensing): распределенный волоконно-оптический датчик температуры;
• DAS-LDS (Leak Detection Systemusing Distributed Acoustic Sensing): распределенный волоконно-оптический датчик акустических воздействий;
• TPI (Third Party Intrusion): датчиквторжений;
• FLOW (Flow monitoring): мониторинг и измерение потока.

Распределенный волоконно-оптический датчик температуры (ULTIMA ™ DTS) использует технологию анализа обратного рамановского рассеянного света и обеспечивает область измерений до 35 км вдоль одного оптического волокна (1 канал). Один прибор может поддерживать до 8 каналов. На сегодняшний день, ULTIMA DTS предлагает лучшее разрешение на рынке по температуре (0,01 ° C) при пространственном разрешении 12,5см. Прибор Ultima DTS класса L (long range; дальнего радиуса действия, 35км) доступен для работы как с одномодовым волокном, так и с многомодовым. Компания Silixa, так же предлагает усовершенствованную серию приборов ULTIMA XT-DTS, с низким энергопотреблением, которые смогут работать в экстремальных условиях окружающей среды (от -40 до +65 ° С). Характеристики измерений и производительность зависят от требуемой области покрытия системы.

Распределенный волоконно-оптический датчик акустических воздействий iDAS измеряет акустическое поле вокруг чувствительного кабеля на протяжении нескольких десятков километров (до 35 км). В основе прибора лежит принцип временной рефлектометрии – анализа обратного релеевского рассеянного света. iDAS подключается к одному концу стандартного телекоммуникационного волокна и не требует использования никаких других специальных компонентов, таких как волоконные решетки. Длина волоконно-оптической линии может быть увеличена за счет установки дополнительных усилителей вдоль линии. Использование распределенного волоконно-оптического датчика акустических воздействий для контроля утечек трубопроводов может обеспечить некоторые уникальные преимущества – в частности, для обнаружения утечек газа и утечек жидкости под высоким давлением, когда градиент температуры сильно ограничен.

Обе технологии могут работать с использованием уже существующего телекоммуникационного кабеля, однако использование специально разработанного оптоволокна поможет достигнуть лучшего качества работы системы.

Архитектура системы контроля утечек нефтепроводов

На рис.1 отражены основные элементы DTS-LDS.

Система содержит следующие компоненты:

• Распределенный волоконно-оптический температурный датчик – Ultima DTS.
  Функции: измерение температуры. Данный блок содержит всю оптическую часть прибора и электронику, необходимую для измерения температуры и передачи полученной информации на блок обработки данных.

• Патч-панель.
  Функции: интерфейс между Ultima DTS и волоконно-оптическим кабелем.

• Блок обработки данных.
  Функции: хранение и обработка данных, настройка пороговых значений для сигналов тревоги, передача данных в операционный центр.

• KVM-переключатель, монитор, клавиатура, мышь.
  Функции: локальное управление системой.

• Коммутатор.
• Источник бесперебойного питания.
  Функции: обеспечение бесперебойного питания, охлаждение.

• Программное обеспечение для управления системой мониторинга (SMS, Surveillance Management System).
  Функции: контроль и визуализация тревожных событий, хранение базы данных всех тревожных событий с откликами системы.

 

Рис.1

Ultima DTS собирает информацию о температуре вдоль волоконно-оптической линии, в то время какблок обработки данных производит ряд операционных проверок для выявления локальных отклонений температуры, вызванных именно утечками.

Блок обработки данных выдает предупреждение о возможной утечке, отображая детали события и сохраняя все данные, в том числе и температурный профиль кабеля, в базе данных. После этого передает всю информацию по протоколу TCP/IP, которые могут быть адаптированы к другим протоколам передачи данных (MODBUS через TCP/IP или Serial). Пользовательский интерфейс реализован в SMS и может быть установлен как на локальном терминале, так и на любом удаленном, предполагая связь по протоколу UDP (количество возможных терминалов практически не ограничено). Один из клиентов, на котором установлена SMS, может быть назначен в качестве ведущего, который будет хранить отдельные базы данных, а все остальные – ведомыми.

Рис.2. Диаграмма потока данных СОМТ

 

Программное обеспечение для управления системой мониторинга

Приложение SMS отображает схематический план трубопроводной сети на отдельном экране. На карте могут быть определены различные зоны наблюдения и задано несколько типов тревожных событий. При получении предупреждения сообщение о тревожном событии отправляется оператору и специальный маркер, указывающий на тип и место события, появляется на карте. Оператору предоставляется дополнительная информация, включающая время, тип и зону, в отдельном тревожном окне. Каждому тревожному событию присваивается уникальный ID, после чего все данные, связанные с событием, сохраняются в локальной базе данных.

Рис.3 Пример отображения карты трубопровода в SMS

Сообщения отображаются в окне сообщений оператора (рис.4). Оператор может получать сигналы тревоги и связанные с ними данные из базы данных и отображать их на экране. Система проверки интегрирована в датчик Ultima DTS и программное обеспечение для управления Silixa-LDS.

Рис.4

 

Видеоматериалы: