Волоконно-оптическая система ГТМ магистральных трубопроводов для оценки НДС и обнаружения утечек

Назначение

    Волоконно-оптическая система геотехнического мониторинга (ВОС ГТМ) предназначена для непрерывного мониторинга состояния магистральных трубопроводов в режиме реального времени. ВОС ГТМ обеспечивает:- контроль напряженно деформированного состояния трубопровода;- контроль и обнаружение утечек газа;- контроль температурного состояния трубопровода и окружающей среды.

    ВОС ГТМ, разработанная ООО «Флагман Гео», предоставляет полный спектр возможностей по измерению, сбору, обработке, хранению, отображению и анализу информации о состоянии трубопровода. Наличие в ВОС ГТМ выходных ОРС серверов позволяет использовать ВОС ГТМ в качестве одной из подсистем в составе единой комплексной системы контроля газопровода. 

Структура

    ВОС ГТМ имеет центрально-распределенную топологию и состоит из линейных сегментов и единого центра мониторинга и управления.

	Структура ВОС ГТМ магистрального трубопровода

    Линейные сегменты включают оборудование, устанавливаемое непосредственно на контролируемом участке трубопровода или в непосредственной близости от него, в специально оборудованных помещениях или с использованием объектов инфраструктуры, к которым относятся, крановые узлы. ВОС ГТМ может включать в себя несколько линейных сегментов. Количество линейных сегментов ограничено только возможностями вычислительных средств и каналов связи. 

    Единый центр мониторинга и управления располагается в удаленном оборудованном офисе.Отдельные задачи единого центра мониторинга и управления могут быть переданы ситуационному центру, центральной диспетчерской или удаленному центру мониторинга.

    Единый центр мониторинга и управления связан с линейными сегментами через Интернет или любую другую, в том числе и служебную, сеть TCP/IP.

Функции и состав линейного сегмента ВОС ГТМ 

    Линейные сегменты предназначены для контроля линейных участков, к которым, как правило, относятся наиболее опасные участки прохождения трубопровода, например, в районах карстовых пустот. Контроль трубопроводов на линейных участках основан на применении технологии распределенных волоконно-оптических сенсоров.Данная технология использует эффект рассеяния когерентного лазерного излучения при прохождении волоконно-оптического кабеля (ВОК). Изменения натяжения, температуры и механических воздействий на ВОК приводят к изменению параметров рассеяния. Установка соответствующего ВОК непосредственно на поверхность трубопровода приводит к тому, что все изменения его параметров передаются непосредственно на ВОК, что создает возможность по параметрам рассеяния определить параметры его состояния газопровода.

    Оборудование линейного участка ВОС ГТМ обеспечивает определение следующих параметров состояния трубопровода:

• напряженно деформированного состояния трубопровода;
• утечки транспортируемого агента;
• температурного состояния трубопровода и окружающей среды.

    Напряженно-деформированное состояние трубопровода, в соответствии с разработанной ООО «Флагман ГЕО» методикой, определяется двумя способами. Первый основан на измерении деформации поверхности трубопровода и определение параметров НДС в ходе последующей обработки. Второй заключается в анализе реакции поверхности трубы на акустические внешние воздействия и выработке качественной индикаторной оценки уровня состояния НДС трубопровода. Наша методика позволяет классифицировать пять возможных уровней состояния НДС:

• нормальное состояние;
• незначительные изменения состояния;
• значительные изменения состояния;
• критические изменения состояния;
• аварийное состояние.

Комплексный анализ двух оценок НДС трубопровода позволяет резко увеличить точность определения параметров состояния трубопровода.

    Температурное состояние трубопровода определяется на основе анализа стоксовых и антистоксовых компонент Рамановского рассеяния.

    Утечки транспортируемого агента определяются с помощью совместного комплексного анализа данных температурного состояния и данных о реакции поверхности трубопровода на акустические внешние воздействия. Определение факта утечки происходит за два этапа. На первом производится диагностика факта утечки и предварительное оценивание параметров утечки.  На втором этапе происходит уточнение параметров утечки.

    Анализатор «Флагман 3SLTS» является центральным устройством линейного сегмента и обеспечивает выполнение следующих функций:

• формирование оптических воздействий на волоконно-оптический кабель, необходимых для выполнения измерений;
• первичное преобразование и измерение обратного рассеянного излучения; – предварительную обработку измеренных величин;
• выполнение алгоритмов состояния трубопровода;
• передачу данных в Единый центр мониторинга и управления;
• управление аппаратурой линейного сегмента;
• тестирование работоспособности аппаратуры линейного сегмента;
• управление аппаратурой линейного сегмента.

    В качестве волоконно-оптического сенсора используются два волоконно-оптических кабеля: CO-DV8-1 и FL-CO-FTTH4-2. Данные кабели устанавливаются непосредственно на поверхность трубопровода в соответствии с оригинальной методикой, разработанной в ООО «Флагман  ГЕО».

	Структура Линейного сегмента ВОС ГТМ

    Типичный состав линейного сегмента включает следующее оборудование;

• анализатор «Флагман 3SLTS»;
• два волоконно-оптических сенсора CO-DV8-1 и FL-CO-FTTH4-2;
• аппаратуру связи;
• АРМ оператора - наладчика;
• специальное программное обеспечение.

Функции и состав Единого центра мониторинга и управления ВОС ГТМ 

    Единый центр мониторинга и управления организуется в офисе Заказчика или другом подготовленном помещении. Основой задачей Единого центра является предоставление персоналу Заказчика всех необходимых инструментов для управления оборудованием трубопровода и организацию комфортных условий для работы персонала.

    Структура Единого центра мониторинга и управления, разработанная ООО «Флагман ГЕО», организована в виде двух уровней:

• базовый уровень сбора, обработки и хранения данных мониторинга;
• верхний уровень анализа данных мониторинга и выработки управляющих решений.

	Структура Единого центра мониторинга и управления ВОС ГТМ

    В составе каждого конкретного Единого центра мониторинга и управления в соответствии с требованиями Заказчика могут использоваться оба уровня или один базовый. В случае использования одного базового уровня, функции верхнего уровня выполняет автоматизированная система управления Заказчика. 

    Базовый уровень Единого центра мониторинга и управления осуществляет следующие функции:

• сбор данных от линейных сегментов;
• обработку данных;
• хранение данных в базе данных;
• предоставление данных системе верхнего уровня;
• интеграцию подсистем мониторинга сторонних производителей.

    Верхний уровень анализа данных мониторинга и выработки управляющих решений, разработанный ООО «Флагман ГЕО», предоставляет комплексную систему контроля состояния трубопровода на основе данных волоконно-оптических сенсоров.Верхний уровень включает:

• программные модули, реализующие расширенные алгоритмы обработки данных мониторинга;
• автоматизированные рабочие места операторов;
• автоматизированные рабочие места экспертов;
• программные модули управления состоянием оборудования.

    Программное обеспечение верхнего уровня позволяет организовывать как локальные рабочие места, так и удаленные рабочие места на основе WEB-интерфейсов.