Часть дипломной работы на тему Разработка методов обнаружения мест утечек продуктов в нефтепродуктопроводах и борьба с несанкционированными врезками.

Содержание:

Введение. 7

1. Анализ надежности нефтепровода. 8

1.1. Актуальность проблемы обеспечения надежности
нефтепроводов. 8

1.2 Надежность нефтепроводов на этапе их жизненных циклов. 8

1.3 Анализ причин возникновения утечек продуктов в
нефтепродуктопроводах. 8

1.4 Классификация дефектов в нефтепроводах, приводящих к
утечкам продукта. 8

2. Анализ методов обнаружения утечек продуктов в
нефтепродуктопроводах. 9

2.1 Требования, которые предъявляются к существующим системам
обнаружения утечек продуктов в нефтепродуктопроводах. 9

2.2 Классификация известных методов обнаружения утечек
продуктов в нефтепродуктопроводах 13

2.3 Критический анализ современных методов обнаружения утечек
продуктов в нефтепродуктопроводах. 17

2.3.1 Метод статического контроля для обнаружения утечек
продуктов в нефтепродуктопроводах. 17

2.3.2 Акустические методы обнаружения утечек продуктов в нефтепродуктопроводах. 24

2.3.3 Метод моделирования перекачки для обнаружения утечек
продуктов в нефтепродуктопроводах. 25

3. Разработка автоматизированной системы обнаружения утечек
продуктов в нефтепроводах 30

3.1.
Модель системы обнаружения мест утечек продуктов в нефтепродуктопроводах 30

3.2 Компьютерная реализация предложенной системы обнаружения
мест утечек продуктов в нефтепродуктопроводах. 31

3.3 Расчет основных параметров системы обнаружения мест утечек
продуктов в нефтепродуктопроводах. 32

3.4 Техническая реализация предложенной системы обнаружения
мест утечек продуктов в нефтепродуктопроводах. 46

4. Анализ нефтепродуктопроводов на предмет
несанкционированных врезок. 48

4.1 Анализ трубопроводного транспорта. 48

4.2 Анализ потерь перекачиваемого продукта. 48

4.3 Внешние визуальные и инструментальные методы и системы
обнаружения потерь перекачиваемого продукта. 50

4.4 Инструментальные методы и системы обнаружения потерь
продукта по контролю состояния трубопровода. 60

4.5 Методы и системы обнаружения потерь продукта по контролю
технологических параметров перекачки. 63

4.5.1 Методы обнаружения потерь нефти и нефтепродуктов по
контролю динамических параметров трубопровода. 64

4.5.2 Методы и системы обнаружения потерь нефти и
нефтепродуктов по контролю статических параметров трубопровода. 67

5. Разработка метода обнаружения несанкционированных врезок и
методов борьбы с ними. 69

5.1 Разработка модели определения местоположения
несанкционированных врезок. 69

5.2 Разработка методов борьбы с несанкционированными врезками. 71

Заключение. 72

Список использованных источников. 74

Введение:

Использование трубопровода считается
основным средством транспортировки нефтепродуктов, таких как ископаемое топливо,
газы, химикаты и другие важные углеводородные жидкости, которые служат активами
для экономики страны [1]. Было показано, что
сети нефте- и газопроводов являются наиболее экономичным и безопасным средством
транспортировки сырой нефти и удовлетворяют высоким требованиям к эффективности
и надежности [2,3]. Например, расчетная смертность в
результате аварий на тонно-милю отгруженных нефтепродуктов на 87%, 4% и 2,7% выше
при использовании грузового, морского и железнодорожного транспорта, соответственно,
по сравнению с использованием трубопроводов [4].
Однако, поскольку транспортировка опасных веществ с использованием трубопроводов
протяженностью в несколько миль стала популярной во всем мире в последние десятилетия,
вероятность критических аварий из-за отказов трубопроводов возрастает [5]. Причины отказов либо умышленные
(например, вандализм), либо непреднамеренные (например, выход из строя устройства
/ материала и коррозия) повреждения [6,7], что приводит к выходу из строя трубопровода
и, следовательно, к необратимым повреждениям, включая финансовые потери и экстремальное
загрязнение окружающей среды, особенно когда утечка не обнаруживается своевременно
[8,9].

Средний экономический ущерб в результате
утечек из трубопроводов огромен [10].
За последние три десятилетия в результате аварий на трубопроводе в США было повреждено
имущество на сумму почти 7 миллиардов долларов, более 500 человек погибли и тысячи
получили ранения [11].

Заключение:

Эта выпускная квалификационная
работа представляет собой элементарную справочную информацию, которая поможет выбрать
подходящую технологию обнаружения утечек для конкретных условий. В этой дипломной
работе был проведен всесторонний обзор различных доступных методов обнаружения и
локализации утечек в трубопроводе. Представлено резюме того, что было продемонстрировано
на сегодняшний день, наряду с пробелами в исследованиях и открытыми проблемами,
которые требуют внимания в этой области исследования. Был рассмотрен широкий спектр
подходов к обнаружению утечек в нефтепроводе, которые сгруппированы в три разные
категории.

Первая категория — это внешние методы,
предполагающие использование специально разработанных систем обнаружения для контроля
внешних частей трубопроводов. Методы, рассматриваемые в этой категории, включают
датчики акустической эмиссии, волоконно-оптические датчики, отбор проб паров, инфракрасную
термографию и радар проникновения в грунт. Во второй категории обсуждались визуальные
методы обнаружения утечек в трубопроводе, которые включают обученных собак, опытный
персонал, умную очистку скребков или вертолеты / дроны / ROV / AUV. Внутренний метод
обнаружения утечки с использованием параметров, связанных с углеводородным флюидом,
таких как баланс массы и объема, волны отрицательного давления, анализ точки давления,
цифровая обработка сигналов и динамическое моделирование, были представлены в третьей
категории.

Затем мы провели сравнительный анализ
с использованием различных требований к производительности, основанных на рекомендациях
Американского института нефти (API) [ Внутренний метод обнаружения утечки с использованием
параметров, связанных с углеводородным флюидом, таких как баланс массы и объема,
волны отрицательного давления, анализ точки давления, цифровая обработка сигналов
и динамическое моделирование, были представлены в третьей категории. Затем мы провели
сравнительный анализ с использованием различных требований к производительности,
основанных на рекомендациях Американского института нефти (API). Внутренний метод
обнаружения утечки с использованием параметров, связанных с углеводородным флюидом,
таких как баланс массы и объема, волны отрицательного давления, анализ точки давления,
цифровая обработка сигналов и динамическое моделирование, были представлены в третьей
категории. Затем мы провели сравнительный анализ с использованием различных требований
к производительности, основанных на рекомендациях Американского института нефти
(API) [4]. На основании анализа можно сделать
вывод, что каждая методика имеет свои достоинства и недостатки. Например, большинство
внутренних методов чувствительны к небольшим утечкам, особенно если место утечки
близко к чувствительному устройству, но они более подвержены ложным срабатываниям,
поскольку на них легко может повлиять шум окружающей среды.

Но самое главное, что в работе
наиболее перспективным является метод акустический, рассмотрены основные
положения и автоматизация процесса.

Фрагмент текста работы:

1. Анализ надежности нефтепровода

1.1. Актуальность проблемы обеспечения
надежности нефтепроводов

1.2 Надежность нефтепроводов на этапе
их жизненных циклов

1.3 Анализ причин возникновения утечек
продуктов в нефтепродуктопроводах

1.4 Классификация дефектов в нефтепроводах,
приводящих к утечкам продукта

2. Анализ методов обнаружения утечек
продуктов в нефтепродуктопроводах

2.1 Требования, которые предъявляются
к существующим системам обнаружения утечек продуктов в нефтепродуктопроводах

Скрытая под землей система трубопроводов
обычно привлекает меньше внимания, чем другие системы инфраструктуры, такие как
шоссе и мосты. Кроме того, регулирующий надзор за безопасностью, эксплуатацией и
пригодностью трубопроводов в некоторой степени фрагментирован в зависимости от того,
что транспортируется. Ключевые примеры включают трубопроводы сырой нефти от нефтяных
месторождений до нефтеперерабатывающих заводов; многопродуктовые трубопроводы от
нефтеперерабатывающих заводов до нефтебаз; подводные трубопроводы от плавучих установок
и платформ для хранения и выгрузки продукции (FPSO); непостоянные транспортные трубопроводы
(например, для авиакеросина); водопроводы от опреснительных заводов в города; и
трубопроводы природного газа.

Осведомленность об обнаружении утечек
выросла в последние годы, чему способствовали сотни инцидентов — малых и крупных.
Взрывы, вызванные утечками из трубопроводов, привели к гибели или ранению сотен
людей, а миллионы галлонов нефти вылились из трубопроводов тяжелой нефти на сушу
или в океан.

Рассмотрим требования предъявляемые
в России и за рубежом.

1. Признавая важность обнаружения утечек, Министерство
транспорта США (DOT), Управление безопасности трубопроводов и опасных материалов