EA024094B1

EA024094B1 - Method for monitoring trunk pipeline condition

Info

Publication number: EA024094B1
Application number: EA201301312A
Authority: EA
Inventors: Арна Сериковна ШИЛИКБАЕВА; Улан Серикович ШИЛИКБАЕВ; Серик Кадырович ШИЛИКБАЕВ
Original assignee: Арна Сериковна ШИЛИКБАЕВА; Улан Серикович ШИЛИКБАЕВ; Серик Кадырович ШИЛИКБАЕВ
Priority date: 2013-08-08
Filing date: 2013-11-18
Publication date: 2016-08-31
Also published as: EA201301312A1

Abstract

The method is designed to be used in systems for monitoring the condition of trunk pipelines transporting oil, gas or other substances. By means of the method, the presence of high mains voltage in electric circuits of the trunk pipeline control system is obviated, and the necessity of using high-voltage intercoupler devices is eliminated. All cathodic protection units in the monitoring stations are connected, through their single-phase transformers with network line voltage to the same wires of two phases of the cathodic protection power transmission line, and this line is set to an open-phase operating mode. The free phase wire of the cathodic protection power transmission line operating in the open-phase mode is disconnected from the mains and connected to transceivers for wire communication located in the central station and monitoring stations. The method allows pipeline condition monitoring without using relatively expensive intercoupler devices in monitoring system circuits.

Description

Изобретение относится к дистанционному контролю состояния магистральных трубопроводов, может быть использовано для обеспечения бесперебойной работы систем транспортировки нефти, газа и других веществ трубопроводным транспортом.The invention relates to remote monitoring of the state of trunk pipelines, can be used to ensure uninterrupted operation of oil, gas and other substances transportation systems by pipeline.

Известен способ контроля состояния магистральных трубопроводов, включающий осуществление замеров величины контролируемого сигнала в пункте контроля и заключающийся в принятии необходимых мер по устранению повреждения при недопустимом отклонении значения контролируемого сигнала от заданной величины, в котором визуальный осмотр состояния линейной части трубопровода осуществляют с помощью стационарно установленной тепловизионной аппаратуры, включающей тепловизионные камеры и радиопередатчики, установленные на опорах воздушной линии электропередачи катодной защиты магистрального трубопровода, сооружаемой вдоль его трассы, а также радиоприемное, вычислительное, видеоконтрольное и печатающее устройства, установленные на ближайшей вверх по движению транспортируемого продукта перекачивающей станции (патент Российской Федерации № 2174645, Ρ17Ό 5/02, 2001 г.).A known method of monitoring the state of trunk pipelines, including measuring the magnitude of the monitored signal at the control point and consisting in taking the necessary measures to eliminate damage with an unacceptable deviation of the monitored signal from the set value, in which the visual inspection of the state of the linear part of the pipeline is carried out using a stationary thermal imaging equipment including thermal imaging cameras and radio transmitters mounted on the supports of the air SRI transmission pipeline cathodic protection being built along the road, and radio receiving, computing, and a printing device monitor will be set at the next upward movement of the transported product transfer station (Russian Federation Patent 2174645 №, Ρ17Ό 5/02, 2001 YG).

Известный способ имеет следующие недостатки. Способ разработан для одного конкретного вида датчиков, которые могут контролировать только линейные участки трубопровода на появление утечек из него, но не выявляют повреждений изоляции при сохранении целостности трубопровода. Кроме того, для реализации способа требуется установить большое количество сложных радиопередающих устройств, каждое из которых имеет ограниченный радиус действия. При этом передаваемые радиосигналы могут создавать помехи для других установок высокочастотной радиосвязи.The known method has the following disadvantages. The method is designed for one specific type of sensors that can only monitor linear sections of the pipeline for leaks from it, but do not detect insulation damage while maintaining the integrity of the pipeline. In addition, to implement the method, it is required to install a large number of complex radio transmitting devices, each of which has a limited radius of action. At the same time, the transmitted radio signals can interfere with other high-frequency radio installations.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ контроля состояния магистральных трубопроводов, включающий осуществление замеров величины контролируемого сигнала в пункте контроля и заключающийся в принятии необходимых мер по устранению повреждения при недопустимом отклонении значения контролируемого сигнала от заданной величины, в котором для всех пунктов контроля создают резонансные электрические цепи, каждая из которых настроена на сигналы высокой частоты, при этом через высоковольтные конденсаторы высокочастотной связи к фазному проводу линии электропередачи катодной защиты трубопровода относительно земли подключают генератор высокочастотных сигналов, размещенный в центральном пункте вдоль линии электропередачи, а также резисторы и реактивные элементы, находящиеся в пунктах контроля, причем при недопустимом отклонении значения контролируемого сигнала, например тока в цепи катодной защиты или разности потенциалов между трубопроводом и землей, от заданной величины, шунтируют резистор резонансной цепи в соответствующем пункте контроля и по величине изменившегося тока высокой частоты в центральном пункте определяют место расположения пункта контроля, в котором произошло недопустимое отклонение значения контролируемого сигнала от заданной величины (Евразийский патент № 016658, Ρ17Ό 5/06, 2012 г.).Closest to the technical nature of the claimed one is a method of monitoring the condition of trunk pipelines, which includes taking measurements of the magnitude of the monitored signal at the control point and consisting in taking the necessary measures to eliminate the damage if the monitored signal deviates from the set value in which resonant electrical circuits, each of which is tuned to high-frequency signals, while through high-voltage capacitors of frequency communication, to the phase wire of the cathodic protection line of the pipeline relative to the ground, connect a high-frequency signal generator located at a central point along the transmission line, as well as resistors and reactive elements located in the control points, and with an unacceptable deviation of the value of the monitored signal, for example, the current in the cathodic circuit protection or potential difference between the pipeline and the ground, from a given value, the resonator of the resonant circuit is shunted in the corresponding paragraph trol and magnitude of the changed high frequency current at a central point define the location of control point in which there was an unacceptable deviation of the monitored signal from the desired value (Eurasian patent № 016658, Ρ17Ό 5/06, 2012 YG).

Основным недостатком известного способа является то, что в устройстве для его реализации фазный провод линии электропередачи катодной защиты, используемый в составе системы контроля состояния трубопровода, постоянно находится под напряжением высоковольтной линии электропередачи. По этой причине, для безопасного подключения низковольтных устройств и элементов системы контроля к фазному проводу, во всех пунктах контроля требуется использовать высоковольтные устройства сопряжения, в состав которых входят сравнительно дорогостоящие высоковольтные конденсаторы связи.The main disadvantage of this method is that in the device for its implementation, the phase wire of the cathodic protection power line used as part of the pipeline state monitoring system is constantly under voltage from the high voltage power line. For this reason, for the safe connection of low-voltage devices and elements of the monitoring system to the phase wire, at all control points it is required to use high-voltage interface devices, which include relatively expensive high-voltage coupling capacitors.

Данная проблема решена в заявляемом способе контроля состояния магистральных трубопроводов, включающем осуществление замеров величины контролируемого сигнала в пункте контроля и заключающемся в принятии необходимых мер по устранению повреждения при недопустимом отклонении значения контролируемого сигнала от заданной величины, в котором в пунктах контроля установки катодной защиты через их однофазные трансформаторы на линейном напряжении сети обеспечивают питанием от проводов первой и второй фаз линии электропередачи катодной защиты и данную линию переводят в неполнофазный режим работы, при этом провод третьей фазы линии электропередачи катодной защиты выделяют для проводной связи и отключают от высоковольтной сети, причем в центральном пункте и пунктах контроля аппаратуру проводной связи относительно земли подключают к отключенному от высоковольтной сети проводу третьей фазы линии электропередачи катодной защиты без высоковольтных устройств сопряжения, при этом сигналы между центральным пунктом и пунктами контроля передают через отключенный от высоковольтной сети провод третьей фазы линии электропередачи катодной защиты с использованием низковольтных устройств и элементов.This problem is solved in the inventive method for monitoring the condition of trunk pipelines, which includes taking measurements of the magnitude of the monitored signal at the control point and consisting in taking the necessary measures to eliminate damage if the monitored signal deviates from the set value in an unacceptable way, in which monotonous cathodic protection units are installed in control points transformers on the line voltage of the network provide power from the wires of the first and second phases of the cathodic power line the shields and this line are switched to non-phase mode of operation, while the wire of the third phase of the cathodic protection power line is isolated for wired communication and disconnected from the high-voltage network, and at the central point and control points, the wire communication equipment relative to the ground is connected to the third-phase wire disconnected from the high-voltage network cathodic protection power lines without high-voltage interface devices, while the signals between the central point and the control points are transmitted through disconnected from the high-voltage The mains is a wire of the third phase of the cathodic protection power line using low-voltage devices and elements.

В заявляемом способе поставленная цель достигнута в результате выполнения данной совокупности действий в вышеуказанной последовательности. При реализации способа исключают наличие высокого напряжения сети в электрических цепях системы контроля и сигналы о состоянии магистрального трубопровода передают по отключенному от сети фазному проводу линии электропередачи катодной защиты, без дополнительных затрат на использование сравнительно дорогостоящих устройств сопряжения, обычно необходимых для осуществления безопасного подключения низковольтных устройств и элементов системы контроля к высоковольтной линии электропередачи катодной защиты.In the claimed method, the goal is achieved as a result of performing this set of actions in the above sequence. When implementing the method, the presence of a high network voltage in the electrical circuits of the monitoring system is eliminated and signals about the state of the main pipeline are transmitted through a phase wire of a cathodic protection power line disconnected from the network, without additional costs for using relatively expensive interface devices, usually necessary for the safe connection of low-voltage devices and elements of a control system to a high-voltage power transmission line of cathodic protection.

На фигуре в качестве примера представлено устройство, реализующее заявляемый способ, на линии электропередачи катодной защиты с фазными проводами 1-3, которая питается электроэнергией отThe figure shows as an example a device that implements the inventive method, on a cathodic protection power line with phase wires 1-3, which is powered by electricity from

- 1 024094 трансформатора питающей подстанции 4 в центральном пункте и имеет два пункта контроля.- 1 024094 transformer power substation 4 in a central point and has two control points.

Установки катодной защиты 5, 6 в пунктах контроля, поддерживающие защитный потенциал на магистральном трубопроводе 7 и являющиеся потребителями линии электропередачи катодной защиты, питаются от нее через однофазные трансформаторы 8, 9, рассчитанные на линейное напряжение сети.The cathodic protection installations 5, 6 at the control points, which support the protective potential on the main pipeline 7 and are consumers of the cathodic protection power line, are fed from it through single-phase transformers 8, 9, designed for line voltage.

С учетом того, что обычно расстояние между пунктами контроля составляет 10 км, практически во всех случаях суммарная потребляемая мощность всех установок катодной защиты, подключенных к одной линии электропередачи катодной защиты, находится в пределах 2-3% от установленной мощности силового трансформатора питающей подстанции. Как видно, возможная несимметрия параметров линии электропередачи катодной защиты является допустимой для трансформатора питающей подстанции и неполнофазный режим работы линии электропередачи катодной защиты 6-10 кВ не нарушает бесперебойную работу сети. Кроме того, имеется возможность дополнительного выравнивания параметров трансформаторов питающей подстанции путем переключения однофазных нагрузок относительно земли на напряжении 0,4 кВ, трансформаторы 6-10/0,4 кВ которых получают питание от рассматриваемой питающей подстанции 6-10 кВ через другие отходящие обычные линии.Considering that the distance between the control points is usually 10 km, in almost all cases the total power consumption of all cathodic protection installations connected to the same cathodic protection power line is within 2-3% of the installed capacity of the power transformer of the power substation. As you can see, the possible asymmetry of the parameters of the cathodic protection power line is acceptable for the transformer of the power substation and the non-phase operation of the 6-10 kV cathodic protection power line does not interrupt the uninterrupted operation of the network. In addition, it is possible to further align the parameters of the transformers of the supply substation by switching single-phase loads relative to the ground at a voltage of 0.4 kV, the transformers 6-10 / 0.4 kV of which receive power from the considered supply substation 6-10 kV through other outgoing conventional lines.

Установки катодной защиты 5, 6 в соответствующих пунктах контроля подключают к одним и тем же фазным проводам 1, 2 линии электропередачи катодной защиты и линию электропередачи катодной защиты переводят в неполнофазный режим работы, так как при этом провод 3 третьей фазы данной линии остается без нагрузок. Фазный провод 3 линии электропередачи катодной защиты в центральном пункте отключают от трансформатора питающей подстанции 4 и к нему относительно земли подключают аппаратуру проводной связи 10 в центральном пункте, а также 11, 12 в пунктах контроля соответственно.The cathodic protection units 5, 6 in the corresponding control points are connected to the same phase wires 1, 2 of the cathodic protection power line and the cathodic protection power line is switched to non-phase operation, since the third phase wire 3 of this line remains without loads. The phase wire 3 of the cathodic protection power line in the central point is disconnected from the transformer of the power substation 4 and wire communication equipment 10 at the central point and 11, 12 at the control points are connected to it relative to the ground.

Заявляемый способ позволяет производить дистанционное управление, осуществлять телефонную связь между центральным пунктом и пунктами контроля в ходе осмотра специалистами состояния установок катодной защиты 5, 6, с обеспечением защиты устройств в цепях контроля от электромагнитного влияния перенапряжений и токов коротких замыканий в фазных проводах 1, 2 линии электропередачи катодной защиты и других факторов, включая возможные перенапряжения от грозовых явлений. Способ позволяет передавать сигналы в обоих направлениях между центральным пунктом и пунктами контроля.The inventive method allows remote control, telephone communication between the central point and the control points during the examination by specialists of the state of the cathodic protection installations 5, 6, while protecting the devices in the control circuits from the electromagnetic influence of overvoltages and short-circuit currents in phase wires 1, 2 of the line power transmission of cathodic protection and other factors, including possible overvoltages from lightning events. The method allows to transmit signals in both directions between the central point and the control points.

При этом не требуется применение высоковольтных устройств сопряжения, так как высоковольтные цепи установок катодной защиты 5 и 6, обеспечивающие их питание от фазных проводов 1 и 2 высоковольтной линии по схеме провод-провод, отделены от низковольтных цепей системы контроля, реализуемой с помощью отключенного от сети фазного провода 3 линии электропередачи катодной защиты по схеме провод-земля.At the same time, the use of high-voltage interface devices is not required, since the high-voltage circuits of the cathodic protection units 5 and 6, providing them with power from the phase wires 1 and 2 of the high-voltage line according to the wire-to-wire circuit, are separated from the low-voltage circuits of the monitoring system implemented by disconnecting from the network phase wire 3 cathodic protection power lines according to the wire-to-ground circuit.

Claims

CLAIM

A method of monitoring the condition of trunk pipelines, including measuring the magnitude of the monitored signal at the control point and consisting in taking the necessary measures to eliminate damage if the monitored signal deviates from the set value unacceptably, characterized in that at the monitoring points of the cathodic protection installation through their single-phase linear transformers the mains voltage provides power from the wires of the first and second phases of the cathodic protection power line and this line in a non-phase operation mode, while the wire of the third phase of the cathodic protection power line is isolated for wired communication and disconnected from the high-voltage network, and at the central point and control points, the wire communication equipment relative to the ground is connected to the wire of the third phase of the cathodic protection power line disconnected from the high-voltage network without high-voltage interface devices, while the signals between the central point and the control points are transmitted through a third wire disconnected from the high-voltage network phase transmission lines cathodic protection using low-voltage devices and elements.

-

2 024094

A device for implementing the proposed method 4/1 / 2- ^

3

Legend:

1, 2, 3 - phase wires of the cathodic protection power line;

4 - power transformer of the power substation;

5,

6 - installation of cathodic protection;

7 - main pipeline;

8,

9 - single-phase transformers;

10, 11,12 - wire communication equipment.