УДК 621.384.2

АНАЛИЗ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ ОТЛОЖЕНИЙ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА В РФ

Коптева Александра Владимировна1, Старшая Валерия Владимировна2
1Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», канд. техн. наук, ассистент кафедры электротехники, электроэнергетики, электромеханики
2Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», студентка группы ЭС-13 электромеханического факультета

Аннотация
В статье проведен анализ существующих систем измерения толщины отложений внутри трубопровода. Предложен альтернативный способ измерения, основанный на радиоизотопном излучении. Выделены возможные области применения способа.

Ключевые слова: парафин, радиоизотопное излучение, расходомер, трубопровод, ультразвуковые волны


ANALYSIS OF SEDIMENT CONTROL SYSTEMS IN OPERATION OF PIPELINE TRANSPORT IN RUSSIA

Kopteva Alexandra Vladimirovna1, Starshaya Valeriya Vladimirovna2
1National Mineral Resources University (University of Mines), PhD in Technical science, assistant of the department of electrical engineering, power engineering, electrical engineering
2National Mineral Resources University (University of Mines), student of ES-13 group, electromechanical faculty

Abstract
The article describes the analysis of existing systems of measurement deposits inside the pipe. Choose an alternative to the use of radioisotope radiation. The article lists the possible applications of the method.

Keywords: conduit, radioisotope radiation paraffin ultrasonic wave flowmeter


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Коптева А.В., Старшая В.В. Анализ систем контроля отложений при эксплуатации трубопроводного транспорта в РФ // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 4. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/04/53081 (дата обращения: 29.09.2017).

В настоящее время трубопроводный транспорт является основным, наиболее производительным и экологически безопасным способом транспортировки жидких сред в Российской Федерации. В зависимости от транспортируемой среды, трубопроводы могут быть предназначены для обеспечения водой населения и промышленности, отвода промышленных и бытовых стоков, передачи теплоносителя и транспортирования различных жидких сред, в т.ч. нефтей, поэтому значимость трубопроводной системы  трудно переоценить.

Однако одной из главных проблем при транспортировке жидкостей трубопроводами является тот факт, что в связи с колебаниями температуры окружающей среды, неоднородности состава транспортируемого потока, криволинейностью отдельных участков и др., образуются  отложения на внутренней стенке трубопровода, уменьшая его проходной диаметр. Это снижает производительность всей транспортной системы, сокращает межремонтный период эксплуатации, приводит к авариям, повышает энергозатраты, увеличивает издержки производства, а также нарушает теплообмен с окружающей средой, что негативно влияет на экологическую обстановку. Осажденный слой в системе водоснабжения, к примеру, снижая проходной диаметр, может вызвать прорыв трубопровода, образуя просадки на поверхности, что может привести к аварийным ситуациям и даже угрожать человеческой жизни.

На сегодняшний день в области трубопроводного транспорта наибольше внимание уделяется мерам по профилактике и борьбе с отложениями. Однако вопрос снижения и устранения отложений на внутренней поверхности трубопровода является до сих пор нерешенным, а существующие методы не обеспечивают на практике надежной работы системы.

На практике широко применим способ оценки толщины парафиновых отложений, основанный на измерении температуры двумя установленными на внешнюю стенку трубопровода датчиками (по коэффициенту теплопередачи). Для этого, используя тепло нефти в качестве источника тепла, измеряют однонаправленные тепловые потоки в двух теплоотводящих элементах, установленных на наружной поверхности нефтепровода в различных ее точках, измеряют температуры наружной стенки нефтепровода в местах установки теплоотводящих элементов, а также температуру нефти. [1].). В качестве источника тепла применяется сам нефтяной поток. По величине температуры через теплоотводящие элементы, установленные на наружной стенке трубы, судят о толщине отложений. К недостаткам способа можно отнести его узкую область применения с жидкостями, температура которых ниже окружающей среды.

Также, известен способ определения толщины отложений за счет нагретого бруска выше температуры транспортируемой среды, установленного на внешнюю стенку трубопровода [2]. При этом снимают временное изменение температуры нагретого тела и по полученным данным судят о толщине отложений на стенках трубопровода. Недостатком данного способа является энергопотребление на нагрев бруска, и сложность автоматического контроля на большом расстоянии.

Широко распространен способ, основанный на измерении средней скорости жидкости, например ультразвуковым расходомером [3]. Принцип основан на измерении скорости гомогенной жидкости (без газовых включений), проходящей через участок трубопровода с постоянным расходом. В участках, где имеются сужения, скорость потока будет больше. По разнице скоростей оценивается толщина отложений. К недостаткам способа можно отнести сложность исполнения и возможные экономические потери вследствие остановки процесса транспортирования. Также, на основе применения ультразвуковых волн, существует способ  определения толщины отложений на внутренней стенке трубопровода [4]. Способ основан на отношении интенсивности ультразвуковой волны, прошедшей через контролируемый материал и интенсивностью, прошедшей через такое же вещество без отложений. По полученным значениям строят градуировочные кривые и судят о толщине отложений в трубопроводе. Недостатком данного способа является дополнительная погрешность при измерении гетерогенных потоков за счет влияния газовой составляющей на характер распределения ультразвуковых волн. Все транспортируемые потоки (вода, нефть и др. жидкости)  являются многофазными многокомпонентными и имеют в своем составе свободный газ. Известно, что при переходе от одной фазы к другой ультразвуковые волны испытывают преломление и ослабление. Преломление тем сильней, чем больше величина градиента акустического сопротивления на стыке двух сред, которая находится в прямой зависимости от разности плотностей. В связи с этим на участках, где было скопление газа, результаты будут недостоверными. Данный способ применим для гомогенных потоков и для веществ с близкими значениями плотностей.

Проведенный анализ существующих измерительных систем отложений внутри трубопроводов показывает, что на сегодняшний день при высоком уровне развития трубопроводного транспорта не существует готового решения данного вопроса, и это доказывает актуальность разработки точной и высокопроизводительной установки контроля. Предполагается, что волновые системы контроля, основанные на радиоизотопном излучении [5], могут осуществить контроль толщины слоя отложений на стенках трубопровода, предоставить информацию о характере и составе транспортируемого потока, и, на основе полученных результатов, возможно совершенствование добычной и транспортный процессы.

Методика бесконтактного автоматического измерения толщины осажденного слоя на внутренней поверхности трубопровода и детектирования отдельных компонентов многокомпонентных потоков на основе радиоизотопного излучения, может быть использована как на стадии проектирования и прокладки трубопроводов, так и на действующих трубопроводах городов и отдельных предприятий. Такой продукт позволит обеспечить своевременное обнаружение и предотвращение аварийных ситуаций,  надежную и эффективную работу всей транспортной системы. Разрабатываемая аппаратура может применяться как для  собственных нужд города, так и в научных исследованиях, проводимых в интересах нефтяной, газовой и угольной промышленностей, геологии, ядерной энергетики, химической и горной отраслей промышленности. Широкая область применения еще раз доказывает актуальность изучаемого вопроса.


Библиографический список
  1. Патент на изобретение РФ №2099632, опубликовано  20.12.1997;
  2. Патент на изобретение  РФ № 2009149649,  опубликовано 10.07.2011;
  3. Патент на изобретение РФ № 2445545, опубликовано 20.03.2012;
  4. Патент на изобретение РФ № 2098754, опубликовано 10.12.1997;
  5. Коптева А.В. Волновые методы контроля парафиновых отложений в магистральных нефтепроводах. Современные научные исследования и инновации. 2014. № 5 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2014/05/34958.


Все статьи автора «Коптева Александра Владимировна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: