Современная методика диагностики подводных переходов трубопроводов



жүктеу 145.37 Kb.
Дата12.04.2019
өлшемі145.37 Kb.

Современная методика диагностики подводных переходов трубопроводов

А. Н. Бриллиантов (ООО "ЭКОНГинжиниринг") к.т.н., А. Н. Колотовский, С. А. Ермолаев (ОАО "Газпром")



Для определения параметров, характеризующих пространственное положение трубопроводов, в настоящее время успешно применяются гидроакустические, электромагнитные и сейсмоакустические приборы, а также средства определения геодезических координат точек измерений. При этом для уточнения параметров нарушений состояния подводных переходов в обязательном порядке проводятся контрольные водолазные спуски. Все эти требования определены в Регламенте РД51-3-96.
Применяемые для определения геодезических координат средства измерений (теодолиты, тахеометры) и методики их применения в основном удовлетворяют требованиям нормативной документации. Внедрение в практику диагностики подводных переходов современных GPS-технологий позволило существенно снизить трудоемкость, повысить достоверность геодезических работ и обеспечить совместимость геодезической привязки положения подводных трубопроводов с объектами береговой части в единой государственной системе координат. 
Задачи измерения глубин водоемов и обнаружения обнаженных и провисающих участков трубопроводов решаются с помощью эхолотов и гидролокаторов бокового обзора.
По-прежнему сложной задачей является определение высотного положения участков трубопроводов, находящихся под защитным слоем грунта.
Таким образом, измерительные приборы, взаимоувязанные в единый комплекс для диагностики подводных переходов, можно условно разделить на две части: одни приборы предназначены для определения положения трубопровода, другие для батиметрической съемки рельефа дна водной преграды. При этом также используются приборы-индикаторы (гидролокаторы бокового и кругового обзора, акустический профилографы), которые не являются измерительными, но позволяют визуально определить положение трубопровода и характер его размыва.
В качестве типичного примера проведения диагностических работ можно привести обследование технического коридора подводных переходов магистральных газопроводов Октябрьского ЛПУ МГ ООО "Тюментрансгаз" через р. Обь с помощью приборного комплекса "Дюкер-Т" (разработка ООО "НТФ"Гидромастер", Россия).

 Диагностические работы выполняются по следующей технологии:

  • тахеометрическая съемка берегов электронным тахеометром "Trimbl 3305 Extrim" и привязка реперов к государственной геодезической сети с помощью спутниковой навигационной системы геодезического класса "Legacy-H";

  • определение планового и высотного положения трубопроводов на урезах и берегах с помощью ручного электромагнитного трассоискателя "Интер-шельф-4";

  • гидролокационная съемка с помощью гидролокатора бокового обзора "ГМ-03";

  • эхолотный промер с помощью промерных эхолотов "Navisound 100PC" и "LCX-19";

  • автоматизированная система судовождения на базе навигационного ПМО "AquaScan" разработки Фирмы "Форт-XXI".

  • определение положения газопровода при помощи судового электромагнитно-го трассоискателя "ТИЭМ";

  • обработка первичных данных и выпуск отчетной документации помощью ПМО "TransCalc";

Работы выполняются с борта водолазного бота (рис. 1) и с моторной лодки (рис. 5). С борта водолазного бота выполняются промерные работы эхолотом и гидролокато-ром бокового обзора.



Рис.1 Водолазный бот с приборами на борту.




Обследование гидролокатором бокового обзора (ГБО) проводится на дальности 30 м и 60 м на каждый борт. Проектируются галсы вдоль трубопроводов (по трубе и между трубами) и галсы вдоль реки с шагом 20- 30 метров с таким расчетом, чтобы в поле зрения ГБО попали все трубопроводы и вся площадь дна обследуемой акватории.
Выбранное количество галсов позволяет получить гидроакустические изображения дна со 100% перекрытием. Площадь обследуемой акватории на р. Обь около 7,5 км2. Полученные от ГБО и эхолота данные обрабатываются в ПМО "Акваметрика" и по-зволяют получить изображения оголенных участков трубопроводов (Рис. 2) и оценить ха-рактер дефекта (оголение, провис, длина оголения, величина оголения и провиса).


Рис.2 Гидроакустическое изображение оголенных трубопроводов

Промерные работы проводятся с использованием электронной карты района работ (Рис. 3), создаваемой в ПМО "AquaScan", в которую вносятся положения урезов, положе-ния дюкеров и реперов планового обоснования. Карта создается в эллипсоиде Красовско-го (СК42) в прямоугольной проекции Гаусса-Крюгера. В карту вносятся проектные галсы, по которым производится перемещения плавсредств при проведении промерных работ. 
На эту же карту наносятся места оголений трубопроводов, обнаруженные в резуль-тате проведения обследования, и по ним производится постановка судна на якорь для про-ведения водолазных спусков.
Данные от всех приборов записываются в режиме реального времени в компьютер с одновременной привязкой их по DGPS.


Рис.3 Электронная карта промерных работ


Обнаруженные оголения и провисы уточняются водолазными спусками, при кото-рых постановка судна на точку производится с помощью системы спутниковой навигации DGPS и ПМО "AquaScan", а наведение водолаза на места оголений - с помощью гидроло-катора кругового обзора (Рис 4).


Рис.4 Экран гидролокатора кругового обзора с оголенной трубой

С моторной лодки выполняются промерные работы эхолотом и измерения величины электромагнитного поля, создаваемого системой катодной защиты и специального генера-тора судовым трассоискателем "ТИЭМ".


Рис. 5 Лодка с приборами

Подключение генератора (частота сигнала 60 Гц). производится к крановым узлам. по очереди к каждому газопроводу с измерением электромагнитного поля на галсах, пер-пендикулярных обследуемым трубопроводам. с шагом 20 - 25 метров.


Рис. 6 Интерфейс ПМО обработки данных трассоискателя
Полученные данные обрабатываются в специальном ПМО "PipeTracer", которое позволяет получить плановое и высотное положение трубопроводов в виде текстовых фай-лов, содержащих координаты и глубину залегания труб. Одновременно формируются файлы с данными по величине тока катодной защиты (генератора), которые в дальнейшем вносятся в чертежи профилей трубопроводов и характеризуют качество изоляции вдоль трубопровода (рис. 6). Геодезическая съемка берегов выполняется электронным тахеометром "Trimbl 3305 Extrim". Точки стояния привязывались к реперам геодезической спутниковой навигацией "Legacy-H" (Рис. 7). Уравнивание опорных точек проводилось в ПМО "Pinacle".


Рис.7 Спутниковый приемник на репере
Проведенные с катера и с лодки эхолотные промеры позволяют получить подробный батиметрический план обследуемой акватории коридора подводных переходов (Рис. 8).


Рис.8 Пример плана коридора подводных переходов
Подробная камеральная обработка данных проводится в программе "TransCalc" и позволяет вычислить места оголений и провисов и выпустить отчетную документацию с графическим оформлением материалов в соответствии с Регламентом РД 51-3-96 (Рис 9).


Рис.9 Пример профиля подводного трубопровода
Гидрологические изыскания (мониторинг) на подводных переходах

Для выявления на неисправном, размытом переходе причин отрицательной динамики русловых деформаций и принятия решения по его защите необходимо тщательное изучение архивных материалов по динамике русловых процессов на этом участке и проведения гидрологических изысканий (мониторинга) в полном соответствии со СП 11-103-97.
При таких работах батиметрическая съемка дна водной преграды и гидрометрические измерения (скоростей и направлений потока на разных глубинах, состав влекомых и донных наносов) должны распространятся не менее, чем на 5 ширин реки вверх по течению от крайней верхней нитки и не менее, чем на 2 ширин реки вниз по течению от нижней крайней нитки перехода. Причем такие работы должны быть повторены в течение года в периоды ледостава, паводка и в межень.
Традиционные гидрологические изыскания достаточно трудоемки ввиду точечного характера получения гидрометрических данных. Для повышения производительности диагностических работ на подводных переходах ООО "Пермтрасгаз" и "Тюметрансгаз" начато внедрение лодочного доплеровского измерителя профиля скорости течения (ЛДИПТ) фирмы RD Instruments (США), который может быть включен в состав традиционных при-борных диагностических комплексов, а в сочетании с GPS-технологиями навигации и то-попривязки позволит существенно снизить трудоемкость полевых гидрологических изысканий.

На смену вертушкам, опускаемым на лебедках, приходят доплеровские измерители скорости течения, которые позволяют:

  • получать данные о детальной структуре потока при условии его пространственной или временной изменчивости;

  • выполнять точные измерения скорости течения за минуты, а не за часы, тем самым, экономя время;

В приведённой ниже таблице сравниваются ДИП с традиционными гидрометрическими приборами.

*

Традиционный метод

ЛДИПТ-метод

Плановое положение

Положение точек на траектории определяется с помощью оптических приборов или иного измерительного оборудования. При считывании данных необходимо выдерживать судно неподвижно в точке измерения. Неудобен при работе в каналах, т.к. создаёт помеху для судов. Точность зависит от оператора и оборудования.

Судно движется, по заданным галсам. Положение рассчитывается постоянно по DGPS или путём интегрирования измеренной скорости относительно дна. Точность 0.2 % от расстояния, проходимого через поток.

Глубина

Груз на мерном лине либо акустический эхолот.

Усредняется 4 отдельных измерения глубины, по одному измерению на каждый луч.

Скорость воды.

Измеряется механическим измерителем, монтируемом на кабеле. Направление потока обычно не известно. Требует коррекции на изгиб кабеля. Обычно скорость измеряется на двух горизонтах. Не может измерять скорость менее 5 см/сек.

Величина и направление скорости мобильно измеряется на многих горизонтах. Может достигаться точность в измерении скорости потока до 1 см/сек.

Время измерения

От 1 до 2 часов измерения потока, не учитывая время, необходимое для расчёта потока.

От 3 до 10 минут, включая время для расчёта потока

Типовая точность измерения

+/- 5%

+/- 3%

Окончательно можно сказать, что за одно и то же время с помощью ЛДИПТ можно провести в 5 - 20 раз больше измерений, чем традиционным оборудованием. Более того, появилась возможность изучать короткопериодические пульсации потока. В случае стационарности потока, с помощью ЛДИПТ можно повысить точность измерений за счёт усреднения нескольких измерений.

Перспективы развития методов и технических средств обследований подводных переходов.



Используемые в настоящее время физические принципы и аппаратура для определения пространственного положения подводных трубопроводов, по-видимому, находятся на пределе своих возможностей.
Электромагнитные приборы имеют допустимую погрешность определения глубины залегания на расстоянии не более 6 метров. Отдельные разработчики добиваются в своих разработках увеличения рабочей дальности прибора до 10 метров и даже до 30 м, но реально получить достоверные данные на такой дистанции удается в исключительных случаях при очень благоприятных условиях.
Для получения данных о расстоянии с минимальной погрешностью надо приближать датчик прибора как можно ближе к трубе.
Трассоискатель "Интершельф-4" разработанный фирмой "Интершельф-СТМ" не-обходимо погружать в воду и для этого он снабжается 12 метровой штангой. На водоемах с глубиной не более 12 метров и со слабым течением этот прибор хорошо зарекомендовал себя и много лет данные поставляемые специалистами фирмы "Интершельф-СТМ" в банк данных ООО "ПГЭС" не вызывали нареканий.
Судовые трассоискатели ТИЭМ "НПП ФОРТ-XXI" и ТИС-5 ООО "НТФ Гидромастер" очень хорошо позволяют определять плановое положение трубопроводов, но рас-стояние до оси трубопровода на больших глубинах (порядка 20 и 30 м) достоверно уда-лось определить лишь однажды при проведении технадзора на р. Обь после протягивания дюкера в п. Перегребном. Хорошая изоляция, удачное подключение генератора позволили получить хороший сигнал по всей длине трубопровода и, в результате, достоверные данные о глубине его залегания. В большинстве случаев в полевых условиях по тем или иным причинам далеко не всегда удается получить данные такого качества.
Большую роль в этом играет мощность генератора и способ его подключения, но если мощность в руках разработчиков, а правильное подключение результат профессиональной подготовки, то возможность подключения генератора как можно ближе к под-водному переходу чаще всего невозможна т.к. крановые узлы находятся на большом удалении, а КИКи или отсутствуют или плохо подсоединены.
Надо отметить, что использование стандартных трассопоисковых приборов разработки самых известных фирм, таких как "Радиодетекшн", "СЕБА", "Фишер" и другие, не говоря уже об АКА-Гео, на подводных переходах не всегда обеспечивают получение достоверных данных т.к. эти приборы в основном разрабатывались для поиска городских коммуникаций и для работы на трубопроводах больших диаметров не рассчитаны.
Применение трассопоисковых приборов под водой с использованием водолазов сильно затруднено в силу специфических условий в речной воде водолаз не может правильно использовать такой прибор. Он не может ориентировать его на ось трубы, не может рассмотреть показания прибора, а самое главное нет возможности точно определить место, где водолаз производит измерение.
Использование георадаров до сих пор не находит широкого применения на подвод-ных трубопроводах. Вероятно, их использование возможно на мелководье (не более 1 м) или при буксировании непосредственно по дну, но это требует решения целого круга методических и технологических задач. Эти задачи могут быть решены, но даст ли использование данной технологии существенное преимущество перед уже используемыми - не очевидно.
Гидролокатор бокового обзора не является измерительным инструментом, но его использование дает наглядную картину рельефа дна и оголенных трубопроводов. Программное обеспечение постобработки гидроакустических изображений разработанное ООО "НТФ Гидромастер" позволяет, используя некоторые допущения определить координаты, длину и высоту оголения до верхней образующей и рассчитать высоту провиса до нижней образующей. Эти данные служат добротной отправной точкой для детального об-следования обнаруженных оголений и спусков водолазов.
Эхолот является зарегистрированным измерительным прибором. Можно обсуждать методические тонкости использования тех или иных типов эхолотов, но принципиально это ничего не меняет. Использование дорогостоящих многолучевые системы с компенсаторами качки, крена и дифферента, фазовых ГБО оправдано на больших акватория с глубинами более 10 м. Но количество таких уникальных переходов можно пересчитать по пальцам, а в остальных случаях эти приборы использовать на речных переходах не представляется целесообразным.
Выигрыш по времени, при проведении работ многолучевым эхолотом или фазовым ГБО, оказывается не на столько большим, чтобы эти приборы имели существенное пре-имущество перед обычными эхолотами. А использовать их с лодки вообще не возможно.
Все-таки это морские системы и там они имеют неоспоримые преимущество.
Особо следует остановиться на использовании акустических профилографов. Получение достоверных данных о глубине залегания трубопроводов с помощью АП возможно или при определении оголенных трубопроводов или при нахождении трубопроводов в водонасыщенных грунтах (типа илов) в которых скорость звука мало отличается от скорости звука в воде. В остальных случаях измеренное расстояние оказывается сильно искаженным в меньшую сторону т.к. скорость звука в плотных грунтах гораздо больше чем в воде. Вводить поправочные коэффициенты бессмысленно т.к. от точки к точке меняются и свойства грунта и его величина над трубой. Да и определить скорость звука в реальном грунте тоже не тривиальная задача.
Наглядным примером такой погрешности определения глубины залегания трубопроводов являются многолетние данные, полученные ООО "ДПТ" на ППМГ Перегребненского и Октябрьского ЛПУ МГ ООО "Тюментрансгаз" на р. Обь. Все данные по положению трубопроводов под слоем грунта сильно занижены и чем больше слой грунта над трубой, тем больше ошибка.
Существует распространенное заблуждение, что с помощью АП можно получить количественную оценку состава грунтов. На самом деле действительно АП показывает стратификацию донных грунтов, но сказать точно, что это за грунт можно только спустив водолаза и взяв пробы в каждой конкретной точке. При этом такая идентификация грун-тов будет достоверна только для данного места и не распространяется на другие районы. А т.к. взять пробы грунта под дном водолаз практически не может то и оценить что там за грунт невозможно.
Для получения инженерных данных о механических характеристиках необходимо использовать пенетрометры. 
Наибольший эффект должны дать комплексные измерения глубины залегания трубопроводов одновременно разными приборами. Применение электромагнитных, акустических и радиолокационных измерительных приборов и проведение раскопов и штыревания в тех местах, где это возможно - единственный способ получения достоверных данных.
Спутниковые навигационные системы являются незаменимой составляющей при-борных комплексов для проведении диагностических работ на ППМГ. Все приборные комплексы используют СНС для привязки своих данных. Но в настоящее время появилась возможность проведения геодезической съемки с помощью СНС. Использование СНС в этом режиме имеет огромные преимущества перед оптическими приборами. Возможность работать на любом расстоянии от базы (до 100 км), отпадает необходимость в прорубании просек, бесконечных перестановок тахеометра и т.д. 
Следует учесть, что использование СНС требует ежегодной привязки имеющихся на переходах реперов к опорным пунктам государственной геодезической сети, как в пла-не, так и по высоте для обеспечения совместимости с геодезической привязкой объектов линейной части газопроводов и для представления пространственных данных в единой государственной системе координат.
Перспективным представляется изменение самой технологии проведения диагно-стики ППМГ. Почти 10 лет применения разными фирмами приборных способов опреде-ления положения трубопроводов и накопление этих данных в базе данных по подводным переходам дает возможность провести статистический анализ достоверности их планово высотного положения. Выявить наиболее сомнительные данные и затратить определен-ные средства и усилия на их уточнение.
Имея данные о точном положении дюкеров, диагностика сводится к получению ба-тиметрических данных и наложению на них имеющихся данных по трубопроводу. 
Естественно, что такая технология возможна только с применением высокоточных спутниковых навигационных систем. При этом база данных должна строиться на основе геоинформационного программного продукта и положение всех трубопроводов должно быть привязано в геодезической системе координат. 
Отчетной документацией о состоянии ППМГ, на основании которой принимается решение о проведении ремонтов, являются планы технических коридоров и профили ни-ток трубопроводов. В создании отчетной документации нет единообразия, и все чертежи создаются вручную в разных программах и с разным оформлением. Прекратить этот раз-нобой можно только одним способом - в новом регламенте жестко указать каким должно быть оформление отчетной документации и в каких ПМО оно должно выполняться.
Учитывая многообразие измерительных приборов и различный формат данных, получаемый с них необходимо иметь ПМО, позволяющее обрабатывать эти данные и при-водить их в единую систему для дальнейшего использования в отчетной документации. 
Необходимо исключить ручную обработку данных и выпуск чертежей. В идеале должна быть программа позволяющая загрузить в нее собранные полевые данные и полу-чить готовые чертежи планов и профилей. ПМО должно проанализировать собранный ма-териал, сообщить оператору достаточно ли данных, и если не достаточно, то чего не хва-тает что нужно доснять и выпустить полностью оформленную отчетную документацию.
Дальше всех в этом плане продвинулась ООО "ФОРТ-XXI". ПМО "TransCalc" Раз-работанное специалистами ООО "ФОРТ-XXI" позволяет обработать данные со всех при-боров, используемых в настоящее время при обследовании и построить план и профили включая поперечные сечения в автоматическом режиме. Одновременно строится трех-мерное изображение технического коридора позволяющее рассматривать его под разными углами и разными углами освещения, выводить на экран профиль отдельной нитки и про-сматривать его и поперечное сечение в выбранной точке. Модуль просмотра трехмерного изображения может устанавливаться на компьютер Заказчика и дает полное представление о состоянии переходов. 


Достарыңызбен бөлісу:


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет