RU2174645C2

RU2174645C2 - Method of monitoring main pipe line

Info

Publication number: RU2174645C2
Application number: RU99119393/06A
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Карнаухов; И.А. Каменских; В.Г. Гришин
Original assignee: Тюменский государственный нефтегазовый университет
Priority date: 1999-09-06
Filing date: 1999-09-06
Publication date: 2001-10-10

Abstract

FIELD: remote monitoring and protection of main pipe lines against leakage of product transferred through them; manufacture of automated control systems for oil, petroleum product, gas and other media pipe lines. SUBSTANCE: method consists in continuous visual inspection of surface of pipe line route performed with the aid of stationary thermal imaging equipment mounted along route of pipe line on supports of aerial power line of cathodic protection of pipe line and transmission of signal of measurement via radio channel to central unit installed in nearest transfer station upward in motion where thermal field images are displayed on screen of picture monitor in real time by the operator's request or automatically in case of leakage; digital information on surfaces being inspected is recorded by means of printer. EFFECT: reduced losses of product transferred via pipe line; enhanced ecological safety with no mobile units of thermal imaging equipment. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к дистанционному контролю состояния и защиты магистрального трубопровода от утечек перекачиваемого продукта и может быть использовано при создании автоматизированных систем управления технологическими процессами трубопроводного транспорта нефти, нефтепродуктов, газа и других продуктов. The invention relates to remote monitoring of the state and protection of the main pipeline from leaks of the pumped product and can be used to create automated control systems for technological processes of the pipeline transport of oil, oil products, gas and other products.

Известен способ контроля состояния магистрального трубопровода, связанный с пропуском внутри трубопровода различных регистрирующих приборов [1, 2]. Недостатки способа - сложность аппаратуры и периодичность осуществляемого контроля. A known method of monitoring the state of the main pipeline associated with the passage inside the pipeline of various recording devices [1, 2]. The disadvantages of the method is the complexity of the equipment and the frequency of monitoring.

Известны также способы контроля состояния магистрального трубопровода по изменениям значений технологических и энергетических параметров от значений тех же параметров нормального режима перекачки определенного продукта [3, 4, 5, 6]. There are also known methods of monitoring the state of the main pipeline by changing the values of technological and energy parameters from the values of the same parameters of the normal pumping mode of a certain product [3, 4, 5, 6].

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ контроля состояния линейной части магистрального трубопровода, заключающийся в визуальном осмотре поверхности его трассы с помощью тепловизионной аппаратуры, установленной на борту вертолета или самолета [7]. Контроль состояния магистрального трубопровода, основанный на данном способе, весьма дорогостоящий, периодичен и не всегда осуществим из-за сложных природно-климатических условий. The closest technical solution, selected as a prototype, is a method for monitoring the state of the linear part of the main pipeline, which consists in visual inspection of the surface of its route using thermal imaging equipment installed on board a helicopter or aircraft [7]. Monitoring the state of the main pipeline, based on this method, is very expensive, periodic and not always feasible due to difficult climatic conditions.

Задача изобретения - сокращение потерь перекачиваемого по магистральному трубопроводу продукта и вредного воздействия на окружающую среду вдоль его трассы без применения мобильных средств передвижения тепловизионной аппаратуры. The objective of the invention is to reduce the losses of the product pumped through the main pipeline and the harmful effects on the environment along its route without the use of mobile means of moving thermal imaging equipment.

Технический результат достигается путем непрерывного (по циклической программе) визуального осмотра поверхности трассы магистрального трубопровода с помощью стационарной тепловизионной аппаратуры, установленной вдоль трассы на опорах воздушной линии электропередачи катодной защиты трубопровода, и передачи сигнала измерения по радиоканалу на ее центральное устройство, стационарно установленное на ближайшей (вверх по движению транспортируемого продукта) перекачивающей станции, где при нормальном режиме работы трубопровода по запросу оператора в реальном масштабе времени развертываются на экране видеоконтрольного устройства изображения тепловых полей, а с помощью печатающего устройства документируется цифровая информация осматриваемых участков. При возникновении на трассе магистрального трубопровода аварийной ситуации (появлении утечки перекачиваемого продукта) тепловизионная аппаратура автоматически прерывает циклическую программу осмотра, выдает аварийный сигнал, фиксирует местоположение порыва трубопровода, развертывает на экране видеоконтрольного устройства изображение аномального теплового поля и документирует цифровую информацию по аварийному участку, чем обеспечивает оперативность обнаружения утечки и локализации аварийного участка, и, как следствие, сокращение потерь перекачиваемого продукта и повышение экологической безопасности на территории, расположенной вдоль трассы магистрального трубопровода. The technical result is achieved by continuous (in a cyclic program) visual inspection of the surface of the route of the main pipeline using stationary thermal imaging equipment installed along the route on the supports of the overhead power transmission line of the cathodic protection of the pipeline, and transmitting the measurement signal over the air to its central device, which is stationary mounted on the nearest ( up the movement of the product being transported) to the pumping station, where in normal operation of the pipeline The operator’s axis is deployed in real time on the screen of the video monitoring device, images of thermal fields, and with the help of a printing device, digital information of the inspected areas is documented. If an emergency occurs on the route of the main pipeline (leakage of the pumped product), the thermal imaging equipment automatically interrupts the cyclic inspection program, issues an alarm, fixes the location of the pipeline rupture, depicts an abnormal thermal field image on the screen of the video monitoring device and documents digital information about the emergency section, which ensures efficiency of leak detection and localization of the emergency site, and, as a result, reduced ie loss of product being pumped, and enhancing environmental security in the area, located along the route of the main pipeline.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что в отличие от мобильного варианта использования тепловизионной аппаратуры для осуществления периодического контроля состояния теплового поля поверхности трассы магистрального трубопровода в заявляемом решении тепловизионную аппаратуру дополняют радиопередатчиком и устанавливают стационарно на опорах воздушной линии электропередачи катодной защиты магистрального трубопровода, сооружаемой вдоль его трассы, а устройство обработки информации (центральное устройство), содержащее вычислительное, видеоконтрольное и печатающее устройства, снабжают радиоприемником и устанавливают на ближайшей перекачивающей станции магистрального газопровода, тем самым обеспечивают непрерывный контроль теплового состояния поверхности его трассы. A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that, unlike the mobile version of the use of thermal imaging equipment for periodically monitoring the state of the thermal field of the surface of the main pipeline route, the thermal imaging equipment is supplemented with a radio transmitter and installed permanently on the supports of the overhead power line of the cathodic protection of the main pipeline constructed along its tracks, and the information processing device (central roystvo) comprising computer, and the monitor will be a printing device provided with a radio receiver and is mounted on the nearest gas pipeline pumping stations, thus providing continuous control of the thermal state of the surface of its track.

На чертеже представлена структурная схема тепловизионной системы, с помощью которой реализуется заявляемый способ контроля состояния магистрального трубопровода. The drawing shows a structural diagram of a thermal imaging system, with which the inventive method for monitoring the state of the main pipeline is implemented.

Тепловизионная система контроля состояния магистрального трубопровода 1 автоматически реагирует на изменения теплового поля в местах появления утечек транспортируемого продукта. The thermal imaging system for monitoring the condition of the main pipeline 1 automatically responds to changes in the thermal field in places where leaks of the transported product occur.

На опорах 2 воздушной линии электропередачи стационарно установлены тепловизионные камеры 3, которые при нормальном режиме работы магистрального трубопровода осуществляют непрерывный (по циклической программе) осмотр поверхностей контролируемых его участков, и радиопередатчики 4. Зона контроля одной тепловизионной камеры определяется ее разрешающей способностью, углом обзора, высотой установки и расстоянием по горизонтали до оси трассы контролируемого участка магистрального трубопровода. Thermal imaging cameras 3 are permanently installed on the towers 2 of the overhead power transmission line, which during normal operation of the main pipeline carry out continuous (according to the cyclic program) inspection of the surfaces of its controlled sections, and radio transmitters 4. The control zone of one thermal imaging camera is determined by its resolution, viewing angle, height installation and the horizontal distance to the axis of the route of the controlled section of the main pipeline.

Тепловое излучение с контролируемой поверхности трассы попадает в объектив тепловизионной камеры 3, преобразуется в электрический сигнал, фильтруется, усиливается и затем с помощью радиопередатчика 4 передается на центральное устройство 5 тепловизионной системы, установленной на перекачивающей станции ПС магистрального трубопровода, расположенной вверх по движению транспортируемого продукта. Принятый сигнал демодулируется, обрабатывается, сравнивается вычислительным устройством тепловизионной системы с заданной уставкой и по запросу оператора развертывается на экране видеоконтрольного устройства в виде изображения теплового поля, а также документируется цифровая информация о тепловом состоянии данного участка трассы магистрального трубопровода с помощью печатающего устройства. Thermal radiation from the controlled surface of the route enters the lens of the thermal imaging camera 3, is converted into an electrical signal, filtered, amplified, and then transmitted to the central device 5 of the thermal imaging system installed on the pumping station of the main pipeline located upstream of the transported product using a radio transmitter 4. The received signal is demodulated, processed, compared by the computing device of the thermal imaging system with a given set point and, upon the request of the operator, is deployed on the screen of the video monitoring device as an image of the thermal field, and digital information about the thermal state of this section of the main pipeline route is documented using a printing device.

Если уровень теплового излучения на каком-нибудь участке трассы магистрального трубопровода превысит заданную уставку, то тепловизионная система автоматически прерывает циклический опрос тепловизионных камер, выдает аварийный сигнал, одновременно развертывает на экране видеоконтрольного устройства изображение аномального теплового поля и с помощью печатающего устройства документирует цифровую информацию по аварийному участку. После дешифровки поступившей информации о местоположении и масштабах аварии оперативный персонал перекачивающей станции ПС принимает штатные технологические меры, направленные на локализацию аварийного участка магистрального трубопровода. If the level of thermal radiation at any part of the route of the main pipeline exceeds a predetermined setting, the thermal imaging system automatically interrupts the cyclic interrogation of thermal imaging cameras, gives an alarm signal, simultaneously depicts an anomalous thermal field image on the screen of a video monitoring device and, using a printing device, documents digital information about the emergency to the site. After deciphering the received information about the location and extent of the accident, the operating personnel of the PS pumping station take regular technological measures aimed at localizing the emergency section of the main pipeline.

Заявляемый способ позволяет дистанционно осуществлять непрерывный контроль состояния магистрального трубопровода, оперативно обнаруживать местоположения появляющихся утечек перекачиваемого продукта, визуально оценивать масштабы аварии и быстро локализовывать аварийный участок. The inventive method allows you to remotely continuously monitor the status of the main pipeline, quickly detect the location of emerging leaks of the pumped product, visually assess the magnitude of the accident and quickly localize the emergency section.

Источники информации
1. Ионин Д.А., Яковлев Е.И. Современные методы диагностики магистральных газопроводов. - Л.: Недра, 1987. - С. 69 - 71.Sources of information
1. Ionin D.A., Yakovlev E.I. Modern diagnostic methods for gas pipelines. - L .: Nedra, 1987 .-- S. 69 - 71.

2. Трубопроводный транспорт нестабильного газового конденсата / А.А. Коршак, А.И. Забазнов, В.В. Новоселов, В.И. Матросов, Б.А. Клюк - М.: ВНИИОЭНГ, 1994. - С. 153 - 161. 2. Pipeline transport of unstable gas condensate / A.A. Korshak, A.I. Zabaznov, V.V. Novoselov, V.I. Matrosov, B.A. Kluk - M .: VNIIOENG, 1994 .-- S. 153 - 161.

3. Моделирование задач эксплуатации систем трубопроводного транспорта / Е. И. Яковлев, В.Д. Куликов, А.В. Шибнев, В.А. Поляков, Н.С. Ковалевич, Ю.К. Шарабудинов - М.: ВНИИОЭНГ, 1992. - С. 77 - 107. 3. Modeling the problems of operation of pipeline transport systems / E. I. Yakovlev, V.D. Kulikov, A.V. Shibnev, V.A. Polyakov, N.S. Kovalevich, Yu.K. Sharabudinov - M.: VNIIOENG, 1992 .-- S. 77 - 107.

4. Способ обнаружения утечки перекачиваемого продукта из магистрального трубопровода. Патент на изобретение РФ N 2119611, F 17 D 5/02, 1998. Бюл. N 27. 4. A method for detecting leakage of a pumped product from a main pipeline. Patent for the invention of the Russian Federation N 2119611, F 17 D 5/02, 1998. Bull. N 27.

5. Способ обнаружения утечки газа из магистрального газопровода. Патент на изобретение РФ N 2119610, F 17 D 5/02, 1998. Бюл. N 27. 5. A method for detecting gas leaks from a gas main. Patent for the invention of the Russian Federation N 2119610, F 17 D 5/02, 1998. Bull. N 27.

6. Система обнаружения утечек газа на магистральных газопроводах. Гришин В. Г., Каменских И.А., Иванов В.А. - Известия вузов. Нефть и газ. 1999, N 1. - С. 62 - 67. 6. System for detecting gas leaks in gas pipelines. Grishin V.G., Kamenskikh I.A., Ivanov V.A. - News of universities. Oil and gas. 1999, N 1. - S. 62 - 67.

7. Алеев P.M., Овсянников В.А., Чепурский В.Н. Воздушная тепловизионная аппаратура для контроля нефтепродуктопроводов. - М.: Недра, 1995. - 160 с. 7. Aleev P.M., Ovsyannikov V.A., Chepursky V.N. Thermal imaging equipment for monitoring oil pipelines. - M .: Nedra, 1995 .-- 160 s.

Claims

1. The method of monitoring the state of the main pipeline, which consists in visual inspection of the surface of its route using thermal imaging equipment, characterized in that the visual inspection is carried out using a stationary installed thermal imaging equipment, including thermal imaging cameras and radio transmitters installed on the supports of the overhead power line of the cathodic protection of the main pipeline constructed along its route, as well as radio, computing, video monitoring and printing devices, installed at the pumping station nearest to the movement of the product being transported.

2. The method according to claim 1, characterized in that using thermal imaging equipment continuously automatically remotely monitor the state of the thermal field of the surface of the route of the main pipeline, transmit the received information to the central device over the air in real time for visualization and documentation, if the level of thermal radiation on the route section exceeds a predetermined setpoint, the thermal imaging system automatically interrupts the survey of thermal imaging cameras and issues an avar yny signal.