Введение к работе
Актуальность темы. Повышение надёжности газотранспортных систем является важнейшим фактором для поддержания экономической стабильности и роста экономики для любого промышленно-развитого государства. Безотказная работа линейной части магистральных газопроводов достигается во многом благодаря регулярному проведению внутритрубной дефектоскопии, целью которой является выявление дефектов стенки трубы, чьё развитие приводит к разрывам газопровода. Данные, получаемые в ходе проведения внутритрубной дефектоскопии, могут быть использованы для исследования причин возникновения дефектов трубопровода и установки взаимосвязей между различными факторами и возникновением дефектов. Такая информация очень важна для совершенствования технологий всех уровней: производства труб, подбора материала изоляции и способа его нанесения, правила укладки трубопровода, обустройство электростатической защиты и пр.
Дефектоскопия магистральных газопроводов за рубежом производится уже очень продолжительное время, что позволяло зарубежным компаниям совершенствовать как оборудование, с помощью которого производится дефектоскопия, так и технологии, связанные со строительством газопроводов.
Для России, где дефектоскопия магистральных газопроводов до 1986 года отсутствовала, к началу 90-х годов прошлого столетия наиболее актуальной проблемой были дефекты общекоррозионного характера. Затем, когда проведение внутритрубной дефектоскопии вышло на уровень промышленных объёмов, и было заменено большое количество труб с коррозионными дефектами, наиболее критичными по степени своего влияния на надёжность газотранспортной системы стали дефекты типа стресс-коррозионного растрескивания стенки трубопровода. С появлением внутритрубных дефектоскопов, способных выявлять такие типы дефектов и их применением, существенно уменьшилось количество аварий, причиной которых являлась стресс-коррозия. В течении этого времени также происходило развитие вычислительных средств и сменилось несколько поколений электронного оборудования, устанавливаемого в дефектоскопы, что позволило существенно увеличить качество проведения внутритрубной диагностики за счёт увеличения количества датчиков, уменьшения шага их опроса, применения более сложных алгоритмов обработки дефектоскопической информации.
з , Г
а \ \-
Таким образом, буквально за 2 десятилетия в России появилась целая новая отрасль - внутритрубная диагностика, результатом работы которой стало повышение надёжности газотранспортной системы России, которая включает в себя порядка 150 тысяч километров трубопроводов.
Опыт показал, что внутритрубная дефектоскопия является наиболее эффективным методом поиска дефектов магистральных трубопроводов в связи с огромной суммарной длиной этих трубопроводов. Однако достоверность такого метода до сих пор далека от методов наружного обследования: ручное сканирование ультразвуковыми установками, магнитопорошковая технология, полуавтоматическое сканирование специальными наружными дефектоскопами и пр. Все методы наружного обследования требуют непосредственный доступ к трубопроводу снаружи и не позволяют производить большой объём работ за короткое время. В связи с этим наружное обследование используется как верификация результатов внутритрубной диагностики, а также при работах по переизоляции труб.
Таким образом, для дальнейшего повышения надёжности газотранспортных систем необходимо повышение достоверности внутритрубной дефектоскопии как наиболее приемлемого метода диагностики магистральных трубопроводов.
Одним из факторов, препятствующим росту качества диагностики магнитным методом, всегда было превышение скорости движения магнитного дефектоскопа по трубопроводу, что приводит к неполному промагничиванию стенки трубы, и, соответственно, снижению достоверности. Однако влияние этого фактора на фоне большого количества обнаруживаемых дефектов было небольшим. С ростом достоверности диагностики, проводящейся магнитным методом, а также по мере ремонта трубопроводов, превышение скорости движения дефектоскопа стало препятствием для увеличения достоверности контроля.
Целью настоящей работы являлось создание устройства автоматического регулирования скорости движения внутритрубного магнитного дефектоскопа, позволяющего поддерживать скорость не выше заранее установленного значения вне зависимости от скорости потока газа, рельефа местности и прочих факторов.
Личный вклад автора. Конкретное личное участие автора состоит в самостоятельном решении сформулированных задач, формулировке технических требований к устройству, разработке электронных блоков и программного обеспечения, отладке,
тестировании отдельных узлов и модулей и системы в целом, участии в проведении теоретических и экспериментальных работ, произведённых в ходе разработки устройства, непосредственном участии в подготовке к испытаниям и их проведению, в обработке результатов испытаний и опытно-промышленной эксплуатации дефектоскопов, оснащённых устройством автоматического регулирования скорости движения. Научная новизна:
сформулированы требования для устройства автоматического регулирования скорости движения внутритрубного снаряда дефектоскопа на основе результатов расчётов, полученных в ходе моделирования газового потока в трубопроводе при прохождении по нему внутритрубного снаряда;
разработаны и реализованы алгоритмы регулирования скорости движения внутритрубного снаряда по трубопроводу, определения достоверной скорости движения по показаниям нескольких датчиков, управления заслонками устройства регулирования;
Практическая ценность работы:
создано устройство автоматического регулирования скорости движения внутритрубного снаряда, что позволило обеспечить качественную диагностику отрезков газопроводов, на которых ранее это было невозможно, позволило обеспечить возможность проводить диагностику без уменьшения объёмов транспортировки газа, уменьшить влияние «человеческого фактора» на качество проведения внутритрубной диагностики, повысить удобство эксплуатации оборудования;
подтверждена правильность моделирования условий движения снаряда под воздействием потока газа и расчётов, сделанных на основе моделей, что позволяет использовать эти модели и расчёты при проектировании устройств автоматического регулирования скорости движения снарядов любого типа для всех диаметров труб, используемых при постройке магистральных газопроводов;
подтверждена работоспособность и ресурс механической части устройства автоматического регулирования скорости, которая являлась первой управляемой механической системой на внутритрубном снаряде. Опыт эксплуатации дал информацию, необходимую для проектирования других типов механических приводов устройства регулирования;
в ходе опытной эксплуатации получены эмпирические данные, позволяющие совершенствовать как систему в целом, так и каждый её модуль в частности;
применение устройства автоматического регулирования скорости позволило перевести внутритрубную магнитную дефектоскопию на новый качественный уровень, обеспечивающий более высокое качество диагностики.
Автор защищает разработку устройства автоматического регулирования скорости движения внутритрубного снаряда дефектоскопа, предназначенного для диагностики магистральных газопроводов, которая включает:
разработку механического узла устройства регулирования; разработку электронного оборудования устройства автоматического регулирования скорости движения;
алгоритмы регулирования скорости движения и вспомогательные алгоритмы;
опыт эксплуатации внутритрубных снарядов на действующих участках газопровода и анализ эффективности применения устройства автоматического регулирования на основе результатов пропуска снарядов с устройством регулирования и без оного по одним и тем же участкам газопроводов. Апробация работы
Работа обсуждалась на 5-ой международной выставке и конференции с международным участием «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности» (Москва, 21-26 мая 2001 г.), XVI Российской научно-технической конференции «Неразрушающий контроль и диагностика» (Санкт-Петербург, 9-12 сентября 2002 г.), XVII Российской научно-технической конференции «Неразрушающий контроль и диагностика» (Екатеринбург, 5-11 сентября 2005 г.), XXIII Уральской конференции «Контроль технологий, изделий и окружающей среды физическими методами» (Курган, 1-2 июня 2006 г.), 6-ой международной выставке и конференции с международным участием «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности» (Москва, 15-18 мая 2007 г.).
Публикации
Основное содержание работы опубликовано в 4 статьях в ведущем рецензируемом журнале, входящем в перечень ВАК, и 5 тезисах докладов на конференциях. Структура диссертации
Диссертация состоит из введения, четырёх глав и общего заключения. Изложена на 130 страницах, включая 55 рисунков. Список цитируемой литературы состоит из 57 наименований статей отечественных и зарубежных авторов.
