RU105360U1

RU105360U1 - DEVICE FOR MONITORING THE STATE OF SAFETY OF OPERATION OF MAIN GAS PIPELINES

Info

Publication number: RU105360U1
Application number: RU2011103895/03U
Authority: RU
Inventors: Елена Николаевна Ивановская; Михаил Васильевич Грязев; Александр Леонидович Чеботарев; Валерий Павлович Мешалкин; Владимир Михайлович Панарин; Антонина Евгеньевна Дорохина; Светлана Анатольевна Камахина; Анна Александровна Горюнкова; Ольга Александровна Дабдина
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии" Тульского государственного университета"
Priority date: 2011-02-04
Filing date: 2011-02-04
Publication date: 2011-06-10

Abstract

Устройство мониторинга состояния безопасности эксплуатации магистральных газопроводов, содержащее внешний источник электроэнергии, блок питания с накоплением энергии на аккумуляторных батареях, контроллер, датчик параметров потока, установленный на трубопроводе с крановой задвижкой, электрогидропривод, приемопередающий узел, отличающееся тем, что в него дополнительно введены в качестве внешнего источника электроэнергии солнечные батареи, адаптер, датчик измерения давления газа в трубопроводе до крановой задвижки, датчик измерения давления газа в трубопроводе после крановой задвижки, датчик контроля коррозии арматуры, датчик контроля несанкционированного доступа, датчики обнаружения утечки газа, блоки выделения координат, фильтры, приемопередатчики, причем выход внешнего источника электроэнергии в виде солнечных батарей соединен с входом адаптера, выход которого соединен с входом блока питания с накоплением энергии на аккумуляторных батареях, один выход которого соединен с контроллером, а другой - с электрогидроприводом, входы контроллера соединены с выходами датчика измерения давления газа в трубопроводе до крановой задвижки, датчика измерения давления газа в трубопроводе после крановой задвижки, датчика измерения расхода газа, датчика измерения температуры газа, датчика контроля коррозии арматуры, датчика контроля несанкционированного доступа, приемопередатчика, который по каналу GSM соединен с приемопередатчиком диспетчерского центра; выход солнечной батареи соединен с входом адаптера, выход которого соединен с входом блока питания с накоплением энергии на аккумуляторных батареях, вы A device for monitoring the operational safety state of main gas pipelines, containing an external source of electricity, a power supply unit with energy storage on batteries, a controller, a flow parameter sensor mounted on a pipeline with a valve valve, an electrohydraulic actuator, a transmitter-receiver unit, which are additionally introduced as external source of electricity solar panels, adapter, gas pressure measuring sensor in the pipeline to the valve gate, measuring sensor gas pressure in the pipeline after the valve gate, valve for monitoring corrosion of valves, sensor for controlling unauthorized access, sensors for detecting gas leaks, coordinate allocation units, filters, transceivers, and the output of an external source of electricity in the form of solar panels is connected to the input of the adapter, the output of which is connected to the input a power supply unit with energy storage on batteries, one output of which is connected to the controller, and the other to an electrohydraulic drive, the inputs of the controller are connected to the outputs a gas pressure measuring sensor in the pipeline to the valve gate, a gas pressure measuring sensor in the pipeline after the valve gate, gas flow measuring sensor, gas temperature measuring sensor, valve for corrosion control valves, unauthorized access control sensor, transceiver that is connected via GSM channel to the dispatch transceiver center; the output of the solar battery is connected to the input of the adapter, the output of which is connected to the input of the power supply with the accumulation of energy on batteries, you

Description

Полезная модель относится к средствам автоматизации контроля удаленных объектов, а именно к контролю технических параметров магистральных газопроводов.The utility model relates to automation tools for monitoring remote objects, namely to control the technical parameters of gas pipelines.

Известна система контроля и управления оборудованием объекта, содержащая центральный вычислительный блок с устройством ввода-вывода, с которым по каналам информационной сети связаны датчики контроля, измерения и управления узлами оборудования, система снабжена контроллерами, а к каждому контроллеру последовательно подключены модули управления (патент РФ №2133490 С1, 20.07.1999).A known system for monitoring and controlling equipment of an object containing a central computing unit with an input / output device with which sensors of monitoring, measurement and control of equipment nodes are connected via information network channels, the system is equipped with controllers, and control modules are connected to each controller in series (RF patent No. 2133490 C1, 07.20.1999).

Недостатком системы является отсутствие единой инфраструктуры, что затрудняет оперативную связь с соответствующими дистанционно удаленными объектами управления.The disadvantage of the system is the lack of a unified infrastructure, which makes it difficult to communicate with the corresponding remotely remote control objects.

Известен способ и устройство для дистанционного обнаружения места утечки газов при выполнении автоматического отбора пробы (патент РФ №2145704). При реализации способа перемещают газочувствительное средство постоянного действия управляемым воздушно-транспортным путем на высоту к местам возможных утечек. Место утечки локализуют по изменению индикации, вызванному изменением концентрации окружающего газа. Устройство размещено на аэростате.A known method and device for remote detection of gas leaks when performing automatic sampling (RF patent No. 2145704). When implementing the method, a gas-sensitive means of constant action is moved by a controlled air transport to a height to the places of possible leaks. The leak location is localized by a change in indication caused by a change in ambient gas concentration. The device is located on a balloon.

Недостатком данного способа являются трудности в эксплуатации воздушно-транспортного средства и экономическая составляющая.The disadvantage of this method is the difficulty in operating the air vehicle and the economic component.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели является устройство для контроля и управления запорной трубопроводной арматурой (патент РФ №93459, МПК Е21В 47/00), характеризующееся тем, что оно содержит внешний источник электроэнергии, подключенный к блоку питания с накопителем энергии на аккумуляторной батарее, к которому подключены контроллер, взаимосвязанный с приемопередающим узлом для обмена информацией с диспетчерским центром, и электрогидропривод для управления запорной трубопроводной арматурой, причем блок питания с накопителем энергии на аккумуляторной батарее, контроллер и приемопередающий узел помещены в герметичный корпус, который погружен в грунт полностью или частично, а установленный на трубопроводе датчик параметров потока подключен к контроллеру, при этом электрогидропривод снабжен накопителем энергии на пневмоаккумуляторе.Closest to the claimed utility model is a device for monitoring and controlling shutoff valves (RF patent No. 93459, IPC ЕВВ 47/00), characterized in that it contains an external power source connected to a power supply unit with an energy storage battery, to to which a controller is connected, interconnected with a transceiver unit for exchanging information with a dispatch center, and an electrohydraulic actuator for controlling shutoff valves, the power supply unit with an energy storage device The energy on the battery, the controller and the transceiver assembly are placed in a sealed enclosure that is fully or partially immersed in the ground, and the flow parameter sensor installed on the pipeline is connected to the controller, while the electrohydraulic actuator is equipped with an energy storage device on the pneumatic accumulator.

Недостатком данного устройства является невозможность выявления утечки газа, нарушения целостности конструкции трубопровода, произведения измерение температуры газа, контроль коррозии арматуры, несанкционированного доступа.The disadvantage of this device is the impossibility of detecting gas leaks, violating the integrity of the pipeline design, measuring gas temperature, controlling corrosion of valves, unauthorized access.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в повышении безопасности эксплуатации магистральных газопроводов, расширении функциональных возможностей контроля состояния магистрального газопровода в части измерения давления газа в трубопроводе до и после крановой задвижки, температуры газа, расхода газа, контроля коррозии арматуры, несанкционированного доступа.The problem the utility model aims to solve is to increase the safety of main gas pipelines, expand the functionality of monitoring the state of the main gas pipeline in terms of measuring gas pressure in the pipeline before and after the valve, gas temperature, gas flow, valve corrosion control, unauthorized access.

Технический результат, отвечающий, сформулированной выше задаче, состоит в повышении безопасности газопроводов, расширении функциональных возможностей контроля удаленных объектов путем непрерывного мониторинга технологических параметров транспортируемого газа, контроля несанкционированного доступа, коррозии арматуры.The technical result, corresponding to the problem formulated above, consists in increasing the safety of gas pipelines, expanding the functionality of monitoring remote objects by continuously monitoring the technological parameters of the transported gas, controlling unauthorized access, and corrosion of valves.

Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в устройстве мониторинга состояния безопасности эксплуатации магистральных газопроводов, содержащем внешние источники электроэнергии в виде солнечных батарей, блоки питания с накоплением энергии на аккумуляторных батареях, контроллеры, адаптеры, датчик измерения давления газа в трубопроводе до крановой задвижки, датчик измерения давления газа в трубопроводе после крановой задвижки, датчик измерения расхода газа, датчик измерения температуры газа, датчики контроля коррозии арматуры, датчик контроля несанкционированного доступа, датчики обнаружения утечки газа, блоки выделения координат, фильтры, электрогидропривод, приемопередатчики, диспетчерский центр, причем выход внешнего источника электроэнергии в виде солнечных батарей соединен с входом адаптера, выход которого соединен с входом блока питания с накоплением энергии на аккумуляторных батареях, один выход которого соединен с контроллером, а другой с электрогидроприводом, входы контроллера соединены с выходами датчика измерения давления газа в трубопроводе до крановой задвижки, датчика измерения давления газа в трубопроводе после крановой задвижки, датчика измерения расхода газа, датчика измерения температуры газа, датчика контроля коррозии арматуры, датчика контроля несанкционированного доступа, приемопередатчика, который по каналу GSM соединен с приемопередатчиком диспетчерского центр; выход солнечной батареи соединен с входом адаптера, выход которого соединен с входом блока питания с накоплением энергии на аккумуляторных батареях, выход которого соединен с входом контроллера, выход которого соединен с входом приемопередатчика, который по каналу GSM соединен с приемопередатчиком диспетчерского центра, выходы датчиков обнаружения утечки газа, датчиков контроля коррозии арматуры соединены с входами контроллера; выходы приемопередатчика, который по каналу GPS соединен со спутником (ГЛОНАСС), соединены с входами блоков выделения координат (широта, долгота, высота), выходы которых соединены с входами фильтров, выходы которых соединены с входами контроллера.The specified technical result in the implementation of the utility model is achieved by the fact that in the device for monitoring the operational safety of gas pipelines, containing external sources of electricity in the form of solar panels, power supplies with energy storage on batteries, controllers, adapters, a sensor for measuring gas pressure in the pipeline to the tap valves, gas pressure measuring sensor in the pipeline after the valve valve, gas flow measuring sensor, gas temperature measuring sensor a, valves for monitoring corrosion of valves, an unauthorized access control sensor, sensors for detecting gas leaks, coordinate allocation units, filters, an electrohydraulic actuator, transceivers, a control center, and the output of an external source of electricity in the form of solar panels is connected to the input of the adapter, the output of which is connected to the input of the unit power supply with energy storage on batteries, one output of which is connected to the controller and the other with an electrohydraulic drive, the controller inputs are connected to the sensor outputs from measuring gas pressure in the pipeline to the valve gate, gas pressure measuring sensor in the pipeline after the valve, gas flow measuring sensor, gas temperature measuring sensor, valve for corrosion control valves, unauthorized access control sensor, transceiver that is connected via GSM channel to the control center transceiver ; the output of the solar battery is connected to the input of the adapter, the output of which is connected to the input of the power supply unit with energy storage on batteries, the output of which is connected to the input of the controller, the output of which is connected to the input of the transceiver, which is connected via GSM channel to the transceiver of the control center, the outputs of leakage detection sensors gas sensors corrosion control valves are connected to the inputs of the controller; the outputs of the transceiver, which is connected via GPS to the satellite (GLONASS), are connected to the inputs of the coordinate allocation units (latitude, longitude, height), the outputs of which are connected to the inputs of the filters, the outputs of which are connected to the inputs of the controller.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства мониторинга состояния безопасности эксплуатации магистральных газопроводов.Figure 1 shows a diagram of the proposed device for monitoring the safety status of the operation of gas pipelines.

Предлагаемое устройство мониторинга состояния безопасности эксплуатации магистральных газопроводов, содержащее внешний источник электроэнергии в виде солнечных батарей 1, выход которого соединен с входом адаптера 2, выход которого соединен с входом блока питания с накоплением энергии на аккумуляторных батареях 3, один выход которого соединен с контроллером 4, а другой с электрогидроприводом 6, входы контроллера 4 соединены с выходами датчика измерения давления газа 8 в трубопроводе 14 до крановой задвижки 13, датчика измерения давления газа 10 в трубопроводе 14 после крановой задвижки 13, датчика измерения расхода газа 9, датчика измерения температуры газа 11, датчика контроля коррозии арматуры 12, датчика контроля несанкционированного доступа 7, приемопередатчика 5, который по каналу GSM соединен с приемопередатчиком 15 диспетчерского центр 16; выход солнечной батареи 17 соединен с входом адаптера 18, выход которого соединен с входом блока питания с накоплением энергии на аккумуляторных батареях 19, выход которого соединен с входом контроллера 20, выход которого соединен с входом приемопередатчика 30, который по каналу GSM соединен с приемопередатчиком 15 диспетчерского центра 16, выходы датчиков обнаружения утечки газа 21, датчиков контроля коррозии арматуры 22 соединены с входами контроллера 20; выходы приемопередатчика 23, который по каналу GPS соединен со спутником (ГЛОНАСС), соединены с входами блоков выделения координат (широта, долгота, высота) 24, 25, 26, выходы которых соединены с входами фильтров 27, 28, 29, выходы которых соединены с входами контроллера 20.The proposed device for monitoring the operational safety state of main gas pipelines, containing an external source of electricity in the form of solar panels 1, the output of which is connected to the input of the adapter 2, the output of which is connected to the input of the power supply unit with energy storage on batteries 3, one output of which is connected to the controller 4, and the other with an electric actuator 6, the inputs of the controller 4 are connected to the outputs of the gas pressure sensor 8 in the pipe 14 to the valve gate 13, the pressure sensor g and 10 in the conduit 14 after the valve 13 of the crane, a gas flow measurement sensor 9, the gas temperature measurement sensor 11, the corrosion monitoring sensor fittings 12, the sensor control unauthorized access 7, the transceiver 5, which channel is connected to the GSM transceiver 15, the dispatching center 16; the output of the solar battery 17 is connected to the input of the adapter 18, the output of which is connected to the input of the power supply unit with energy storage on the batteries 19, the output of which is connected to the input of the controller 20, the output of which is connected to the input of the transceiver 30, which is connected via GSM channel to the dispatch transceiver 15 center 16, the outputs of the sensors for detecting gas leaks 21, the sensors for monitoring corrosion of valves 22 are connected to the inputs of the controller 20; the outputs of the transceiver 23, which is connected via GPS to the satellite (GLONASS), are connected to the inputs of the coordinate allocation units (latitude, longitude, height) 24, 25, 26, the outputs of which are connected to the inputs of the filters 27, 28, 29, the outputs of which are connected to controller inputs 20.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Информация с датчика измерения давления газа 8 в трубопроводе 14 до крановой задвижки 13, датчика измерения давления газа 10 в трубопроводе 14 после крановой задвижки, датчика измерения расхода газа 8, датчика измерения температуры газа 11, датчика контроля коррозии арматуры 12, датчика контроля несанкционированного доступа 7 поступает в контроллер 4, обрабатывается и периодически в установленное время или по запросу или в случае превышения установленных значений параметров передается с помощью приемопередатчика 5 по каналу связи GSM на приемопередатчик 15 диспетчерского центра 16 для обработки и принятия решения.Information from the sensor for measuring the pressure of gas 8 in the pipeline 14 to the valve gate 13, the sensor for measuring the pressure of gas 10 in the pipeline 14 after the valve gate, the sensor for measuring gas flow 8, the sensor for measuring gas temperature 11, the sensor for monitoring corrosion of valves 12, the sensor for controlling unauthorized access 7 enters the controller 4, is processed and periodically at the set time or upon request or in case of exceeding the specified parameter values is transmitted using the transceiver 5 via the GSM communication channel to the receiver 15 transmitters are dispatching center 16 for processing and decision.

Электрогидропривод 6 работает от электроэнергии, накопленной в аккумуляторной батарее блока 3 питания, а также накапливает энергию в имеющемся в нем пневмоаккумуляторе в виде энергии сжатого газа. Управление электрогидроприводом 6, крановой задвижкой 13 осуществляется автоматически контроллером 4 с помощью встроенной в него программы. Возможно управление электрогидроприводом 6 крановой задвижкой 13 из диспетчерского центра 16 дистанционно по средствам приемопередатчиков 5 и 15.The electrohydraulic actuator 6 is powered by electricity stored in the battery of the power supply unit 3, and also stores energy in the pneumatic accumulator available in it in the form of compressed gas energy. The control of the electric actuator 6, the valve gate 13 is carried out automatically by the controller 4 using the built-in program. It is possible to control the electric actuator 6 by a valve gate 13 from a control center 16 remotely by means of transceivers 5 and 15.

В случае появления возможной аварии, о возникновении которой контроллер 4 принимает решение на основании информации, получаемой с датчиков 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, выдает команду электрогидроприводу 6 на экстренное перекрытие крановой задвижки 13, при этом исполнительное устройство электрогидропривода 6 благодаря запасенной в его пневмоаккумуляторе энергии сжатого газа осуществит экстренное перекрытие трубопровода.In the event of a possible accident, the occurrence of which the controller 4 decides on the basis of information received from the sensors 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, issues a command to the electrohydraulic actuator 6 for emergency shutoff of the valve gate 13, while the actuator of the electrohydraulic actuator 6, thanks to the energy of compressed gas stored in its pneumatic accumulator, it will carry out emergency blocking of the pipeline.

При отсутствии электроэнергии используется внешний источник электроэнергии - солнечные батареи 1. Адаптер 2 преобразуют солнечную энергию в электрическую, которая накапливается блоком питания 3 в его аккумуляторной батарее.In the absence of electricity, an external source of electricity is used - solar panels 1. Adapter 2 converts solar energy into electrical energy, which is accumulated by the power supply 3 in its battery.

Информация с датчиков обнаружения утечки газа 21, датчиков контроля коррозии арматуры 22 поступает в контроллер 20, который работает на электроэнергии, поступающей из блока питания с накоплением энергии на аккумуляторных батареях 19. Блок питания с накоплением энергии на аккумуляторных батареях 19 оснащен адаптером 18, который преобразует солнечную энергию, накопленную солнечными батареями 17, в электрическую. Полученная информация в контроллере 20 обрабатывается и направляется в приемопередатчик 30, который по каналу GSM связывается с приемопередатчиком 15 диспетчерского центра 16.Information from the gas leakage detection sensors 21, the corrosion control sensors of the valve 22 is supplied to the controller 20, which runs on electricity supplied from the power supply with energy storage on the batteries 19. The power storage device on energy storage on the batteries 19 is equipped with an adapter 18 that converts the solar energy stored by the solar panels 17 into electrical energy. The received information in the controller 20 is processed and sent to the transceiver 30, which is connected via GSM channel to the transceiver 15 of the dispatch center 16.

Приемопередатчик 23 сообщается по каналу GPS со спутником (ГЛОНАСС), получает от него значения координат местоположения магистрального трубопровода, которые фиксируются на блоках выделения координат: блок 24 - широта, блок 25 - долгота, блок 26 - высота. Блоки выделения координат соединены с фильтрами 27, 28, 29, которые позволяют пренебречь погрешностью координат, полученных со спутника. Информация, собранная с фильтров 27, 28, 29, направляется в контроллер 20 и далее в диспетчерский центр 16 с помощью приемопередатчиков 30 и 15. Таким образом, возможно осуществить удаленный мониторинг целостности трубопровода.The transceiver 23 communicates via GPS with a satellite (GLONASS), receives from it the values of the coordinates of the location of the main pipeline, which are fixed on the coordinate allocation blocks: block 24 - latitude, block 25 - longitude, block 26 - height. The coordinate allocation blocks are connected to the filters 27, 28, 29, which allow us to neglect the error of the coordinates received from the satellite. The information collected from the filters 27, 28, 29 is sent to the controller 20 and then to the dispatch center 16 using the transceivers 30 and 15. Thus, it is possible to carry out remote monitoring of the integrity of the pipeline.

Такое техническое решение позволяет повысить безопасность эксплуатации газопровода, расширить функциональные возможности контроля удаленных объектов путем непрерывного мониторинга технологических параметров транспортируемого газа, контроля несанкционированного доступа, коррозии арматуры.Such a technical solution allows to increase the safety of the operation of the gas pipeline, to expand the functionality of monitoring remote objects by continuously monitoring the technological parameters of the transported gas, monitoring unauthorized access, and corrosion of valves.

Claims

A device for monitoring the operational safety state of main gas pipelines, containing an external source of electricity, a power supply unit with energy storage on batteries, a controller, a flow parameter sensor installed on a pipeline with a valve valve, an electrohydraulic actuator, a transceiver unit, which are additionally introduced as external source of electricity solar panels, adapter, sensor for measuring gas pressure in the pipeline to the valve gate, sensor for measuring the gas pressure in the pipeline after the valve gate, valve for monitoring corrosion of valves, sensor for controlling unauthorized access, sensors for detecting gas leaks, coordinate allocation units, filters, transceivers, and the output of an external source of electricity in the form of solar panels is connected to the input of the adapter, the output of which is connected to the input a power supply unit with energy storage on batteries, one output of which is connected to the controller, and the other to an electrohydraulic drive, the controller inputs are connected to the outputs a gas pressure measuring sensor in the pipeline to the valve gate, a gas pressure measuring sensor in the pipeline after the valve gate, gas flow measuring sensor, gas temperature measuring sensor, valve for corrosion control valves, unauthorized access control sensor, transceiver that is connected via GSM channel to the dispatch transceiver center; the output of the solar battery is connected to the input of the adapter, the output of which is connected to the input of the power supply unit with energy storage on batteries, the output of which is connected to the input of the controller, the output of which is connected to the input of the transceiver, which is connected via GSM channel to the transceiver of the control center, the outputs of leakage detection sensors gas sensors corrosion control valves are connected to the inputs of the controller; the outputs of the transceiver, which is connected via GPS to the satellite (GLONASS), are connected to the inputs of the coordinate allocation units (latitude, longitude, height), the outputs of which are connected to the inputs of the filters, the outputs of which are connected to the inputs of the controller.