RU2794579C1 - Способ оценки увлажненности газопроводных труб - Google Patents
Способ оценки увлажненности газопроводных труб Download PDFInfo
- Publication number
- RU2794579C1 RU2794579C1 RU2022100683A RU2022100683A RU2794579C1 RU 2794579 C1 RU2794579 C1 RU 2794579C1 RU 2022100683 A RU2022100683 A RU 2022100683A RU 2022100683 A RU2022100683 A RU 2022100683A RU 2794579 C1 RU2794579 C1 RU 2794579C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electromagnetic waves
- assessing
- gas
- polarization
- receiver
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к способам и оборудованию для оценки увлажненности газопроводов и может применяться при их очистке после строительства или ремонта. Технический результат - повышение скорости измерений и точности оценки влагосодержания, преимущественно при малых остаточных содержаниях влаги. Способ оценки содержания воды в газопроводных трубах путем определения разности между отсчетами физических параметров отрезка газопровода в процессе его осушки, в котором в качестве физического параметра выбирают затухание электромагнитных волн различной структуры, частоты и поляризации в отрезке трубы, при этом на концах исследуемого отрезка трубы устанавливают источник и приемник электромагнитных волн регулируемой частоты, подключенные к передающей и приемной антеннам, снабженным средствами изменения структуры и поляризации излучаемых и принимаемых волн, при этом источник электромагнитных волн снабжен модулятором, у которого закон модуляции отражает информацию о частоте, структуре и поляризации излучаемой волны, а приемник снабжен соответствующим демодулятором указанной информации.
Description
Изобретение относится к способам и оборудованию для оценки увлажненности газопроводов и может применяться при их очистке после строительства или ремонта.
Контроль содержания воды в газопроводе имеет большое значение для его эффективной и безопасной работы. Присутствие воды при высоком давлении и низкой температуре способствует формированию гидратов, препятствующих нормальному функционированию газопровода.
Известные способы контроля включают измерение влажности проходящего воздуха в процессе продувки. Руководящим документом для этого является «СТО Газпром 2-3.5-354-2009». Дифференциальная характеристика динамики влажности позволяет судить об интегральной влагонасыщенности. Однако, этот процесс, как правило, растягивается на многие часы, а результат содержит неопределенность. Доступные источники, например, «Способ оценки качества осушки полости трубопровода» по патенту RU 2716801, касаются усовершенствования методов анализа влажности продуваемого воздуха. Практикуются повторяющиеся измерения влажности через несколько часов и т.п., до и после пропуска метанольных поршней. Наиболее грубые методы связаны с определением разности между фактическим объемом частично заполненного водой трубопровода и его теоретическим объемом (Способ определения объема водной фазы в промысловом газопроводе по патенту RU 2369802). В данном способе «промысловый газопровод с накопленной водой перекрывается с обеих сторон, в отсеченном участке промыслового газопровода повышается давление путем закачки газа одновременно с измерением объема закачиваемого газа, величина которого относится к объему газа в промысловом газопроводе как 1:3, с учетом объема закаченного газа и изменения термобарического состояния газа в промысловом газопроводе, рассчитывается объем воды». В источнике [Лекция о методах анализа влаги. Электронный ресурс https://studizba.com/lectues/32-dobycha-resursov/910-lekcii-po-traboprovodnomu-transportu-gaza/16872-13-metody-opredeleniya-kolichestva-zhidkosti-v-gazoprovode.html] обсуждается методика оценки содержания воды по ее корреляции с деградацией пропускной способности газопровода. Указано, что при однократном измерении достигается точность 50%, с использованием повторных измерений - до 10%. Такие методы действуют при заметных скоплениях воды, однако теряют достоверность в отношении малых остаточных количеств воды в виде конденсатной пленки.
Таким образом, существует задача оперативной оценки содержания воды в газопроводах альтернативным методом.
Предлагаемое изобретение не имеет близких аналогов, в связи с чем опирается в качестве прототипа на вышеприведенный нормативный документ [Порядок проведения испытаний магистральных газопроводов в различных природно-климатических условиях. СТО Газпром 2-3.5-354-2009]. Согласно ему для оценки содержания воды определяется разность отсчетов между физическими параметрами отрезка газопровода в различных состояниях в процессе влагоудаления. В известных способах физическим параметром является влажность воздуха на выходе трубы в процессе продувки.
Технический результат - повышение скорости измерений и точности оценки содержания воды, преимущественно при ее малых остаточных количествах.
Технический результат достигается тем, что при осуществлении способа оценки содержания воды в газопроводных трубах путем определения разности между отсчетами физических параметров отрезка газопровода в процессе влагоудаления, отличие состоит в том, что в качестве физического параметра выбирают затухание электромагнитных волн различной структуры, частоты и поляризации в отрезке трубы, при этом на концах исследуемого отрезка трубы устанавливают источник и приемник электромагнитных волн регулируемой частоты, подключенные к передающей и приемной антеннам, снабженным средствами изменения структуры и поляризации излучаемых и принимаемых волн, при этом источник электромагнитных волн снабжен модулятором, у которого закон модуляции отражает информацию о частоте, структуре и поляризации излучаемой волны, а приемник снабжен соответствующим демодулятором указанной информации.
Достижение технического результата обусловлено следующим.
Выбор в качестве физического параметра затухания электромагнитных волн связано с предельно коротким временем получения данных, поскольку электромагнитные волны распространяются между концами трубы со скоростью, близкой к скорости света. Выбор в качестве физического параметра затухания электромагнитных волн основан также на том факте, что это затухание происходит преимущественно в воде пропорционально ее интегральному количеству в отрезке трубы.
В этой ситуации радиофизический метод, в отличие от механико-термодинамических, характеризуется более короткими временами получения данных, что и служит основанием его использования при решении данной проблемы.
С точки зрения радиофизики труба представляет собой круглый волновод, в котором способны распространяться электромагнитные волны различной структуры при условии, что их длина не превышает некоторого критического значения. Это условия трактуются таким образом, что конкретная структура волны должна укладываться в поперечное сечение трубы. Исчерпывающие сведения о структуре волн в круглых трубах содержатся в источнике: [Constantine A. Balanis Circular Waveguides // Электронный ресурс http://www.tuks.n1/pdf/Reference_Material/Circular_Waveguides.pdf, стр. 643-653]. Возбуждение волн различной структуры производится, например посредством системы элементов связи, как это предусмотрено в патентах [RU №2639736 от 22.12.2017] или [RU 169535 от 22.04.2016].
Идея применения электромагнитных волн для диагностики содержания воды связана с тем, что волна в пустой металлической трубе способна распространяться на большие расстояния, в то время как при наличии включений воды волна испытывает интенсивное поглощение. Данный факт подтвержден экспериментами, проведенными на объектах ООО «Газпром Трансгаз Томск»: учебном полигоне в г. Томске, на участках газопровода в районах пос. Чажемто и Сковородино. Измерительное оборудование функционировало на частоте 915 МГц. Установлено, что в сухих отрезках трубы диаметра 1000 мм длиной от 10 до 50 м затухание настолько мало, что не определяется на фоне погрешностей, связанных с интерференцией волн. В открытом участке длиной 2 км с естественным увлажнением затухание составило 23 дБ (200 раз). В участке 50 м после искусственного увлажнения вливанием 10 л воды затухание составило 18 дБ (63 раза). В соответствии с данными из вышеприведенного стандарта СТО Газпром 2-3.5-354-2009, максимальное количество воды в пленке конденсата при диаметре трубы 1000 мм может составлять 300 г/м, или 15 кг на 50 м. Согласно теории возмущений, при относительно небольшом объеме водяного включения интенсивность его взаимодействия с полем электромагнитной волны не зависит от форм-фактора. Таким образом, можно сделать вывод, что присутствие в трубе, независимо от ее длины, 10-15 кг воды существенно влияет на затухание. Уже этот факт подтверждает, что простым измерением затухания можно регистрировать присутствие воды в количествах, составляющих даже малые доли от тех, что содержатся в конденсатной пленке. В то же время, современные приемопередающие устройства позволяют регистрировать сигналы с ослаблением порядка 120 дБ, что составляет один триллион раз. Осуществление заявляемого способа предполагает, что радикально освобожденный от влаги отрезок трубы аттестуется по коэффициентам затухания электромагнитных волн различной частоты и структуры, после чего реальное затухание после, например, ремонтных работ служит индикатором количества накопленной в трубе воды.
Приведенные частные примеры относится к конкретным значениям диаметра трубы и частоты зондирующего сигнала. Для различных диаметров и дистанций могут быть подобраны оптимальные частоты. Еще больше информации может быть получено при использовании вариаций частоты и структуры возбуждаемых в трубе волн. Информативность методики определяется последовательностью возникновения распространяющихся волн различной структуры по мере увеличения частоты, характеристиками их затухания и скоростей их распространения в трубе. На трансформацию структуры волн будут влиять как стационарно присутствующие основные неоднородности (сварные швы, изгибы), так и неоднородности, представленные нежелательными включениями. Равномерно распределенные по периметру включения (пленка конденсата) преимущественно влияют на скорость распространения и коэффициент затухания, в то время как скопления в понижениях (лужи) с большей вероятностью участвуют в трансформации структуры волн. Наличие гидратов будет, видимо, иметь свои особенности по характеристикам затухания и структурной неравномерности.
Модуляция излучаемого сигнала на передающем конце трубы позволяет передавать в направлении приемного конца информацию, которая демодулируется и обрабатывается в приемном устройстве для составления отчета об измерениях.
Эффективность заявляемого способа состоит в практически мгновенном получении результатов по сравнению с многочасовыми измерениями, что позволяет значительно сократить затраты времени, то есть простоя трубопровода и связанные с этим финансовые потери. Кроме того, эффективный контроль содержания воды обеспечивает высокое качество газа и предотвращает штрафы. Особенно важна чувствительность к малым количествам воды, трудно улавливаемым стандартными методами.
Claims (1)
- Способ оценки содержания воды в газопроводных трубах путем определения разности между отсчетами физических параметров отрезка газопровода в процессе его осушки, отличающийся тем, что в качестве физического параметра выбирают затухание электромагнитных волн различной структуры, частоты и поляризации в отрезке трубы, при этом на концах исследуемого отрезка трубы устанавливают источник и приемник электромагнитных волн регулируемой частоты, подключенные к передающей и приемной антеннам, снабженным средствами изменения структуры и поляризации излучаемых и принимаемых волн, при этом источник электромагнитных волн снабжен модулятором, у которого закон модуляции отражает информацию о частоте, структуре и поляризации излучаемой волны, а приемник снабжен соответствующим демодулятором указанной информации.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2794579C1 true RU2794579C1 (ru) | 2023-04-21 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2201584C2 (ru) * | 2000-12-26 | 2003-03-27 | Летно-исследовательский институт им. М.М. Громова | Способ обнаружения утечек газа из магистральных газопроводов бортовыми диагностическими системами и стенд для моделирования утечки газа |
RU2281534C1 (ru) * | 2005-04-08 | 2006-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр экологического и технологического мониторинга" | Способ диагностики состояния продуктопроводов |
RU2428722C2 (ru) * | 2009-07-13 | 2011-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ТРАНС-СЕРВИС" | Способ дистанционной диагностики магистральных трубопроводов |
RU2526595C1 (ru) * | 2013-05-06 | 2014-08-27 | ЗАО "Аэрокосмический мониторинг и технологии" | Способ определения технического состояния трубопровода |
RU2016141729A (ru) * | 2016-10-24 | 2018-04-24 | Борис Викторович Жданов | Способ измерения влажности |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2201584C2 (ru) * | 2000-12-26 | 2003-03-27 | Летно-исследовательский институт им. М.М. Громова | Способ обнаружения утечек газа из магистральных газопроводов бортовыми диагностическими системами и стенд для моделирования утечки газа |
RU2281534C1 (ru) * | 2005-04-08 | 2006-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр экологического и технологического мониторинга" | Способ диагностики состояния продуктопроводов |
RU2428722C2 (ru) * | 2009-07-13 | 2011-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ТРАНС-СЕРВИС" | Способ дистанционной диагностики магистральных трубопроводов |
RU2526595C1 (ru) * | 2013-05-06 | 2014-08-27 | ЗАО "Аэрокосмический мониторинг и технологии" | Способ определения технического состояния трубопровода |
RU2016141729A (ru) * | 2016-10-24 | 2018-04-24 | Борис Викторович Жданов | Способ измерения влажности |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110231409B (zh) | 一种地下管道损伤的检测方法及系统 | |
US7010979B2 (en) | Method and apparatus for ultrasonic sizing of particles in suspensions | |
EP2029966B1 (en) | Acoustic method and system of measuring material loss from a solid structure | |
US4045668A (en) | Method and apparatus for immiscible liquids measurement | |
RU2218557C2 (ru) | Способ определения количества твердого и/или жидкого материала, транспортируемого газообразной средой | |
CN101839746A (zh) | 一种天然气管道积液测量方法和装置 | |
US20220170888A1 (en) | Evaluation Method for Reflected Wave | |
CN205484211U (zh) | 一种超声波残余应力测试仪器 | |
RU2794579C1 (ru) | Способ оценки увлажненности газопроводных труб | |
CN112154324B (zh) | 使用多模声学信号来检测、监控和确定金属结构中变化的位置 | |
AU654758B2 (en) | Apparatus and method for pipe or tube inspection | |
US20100305870A1 (en) | Detection of gas voids in pipe using guided wave | |
CN100390531C (zh) | 基于微波技术的输气管道泄漏检测定位方法与系统 | |
JP7331959B2 (ja) | 光ファイバの浸水を検知する装置及び方法 | |
JP4329773B2 (ja) | フッ素樹脂製被検査物の超音波検査方法 | |
RU2451932C1 (ru) | Способ измерения коррозии трубы магистральных трубопроводов | |
JPH074942A (ja) | 内径計測方法 | |
KR100940284B1 (ko) | 음파를 이용한 하수관 오접검사시스템 및 검사방법 | |
JP3729686B2 (ja) | 配管の欠陥検出方法 | |
US11054399B2 (en) | Inspection method | |
EP4086620A1 (en) | Method and device for checking the wall of a pipeline for flaws | |
RU2474812C1 (ru) | Способ обнаружения дефектов в трубопроводах | |
JP2006038608A (ja) | 超音波検査装置及び方法 | |
JP4552230B2 (ja) | 超音波探傷方法及び装置 | |
WO2022064597A1 (ja) | 光ファイバのマイクロベンド損失の増減傾向を検知する装置及び方法 |