Существующие методы определения мест сужений и закупорок участков трубопроводной сети

Вопрос определения места образования закупорок и гидрат­ных пробок на сегодняшний день изучен в недостаточной степе­ни. Закупорка (полная или частичная) характеризуется увели­чением падения давления на контролируемом участке трубопро­вода. Увеличение падения давления на участке трубопровода может быть и причиной негерметичности. Поэтому при наличии информации об увеличении падения давления на участке трубо­провода необходимо использовать комплексную диагностику, т.е. дифференцировать возможную негерметичность любыми доступными методами. И когда утечка не обнаружена, а сверх­нормативное падение давления имеется, то говорят о наличии закупорки на диагностируемом участке трубопровода. Един­ственным, наверное, случаем однозначного определения наличия закупорки является ситуация, когда в распределительных газо­вых сетях низкого давления наблюдается периодическая пульса­ция давления, говорящая о наличии воды в низких местах про­легания газопровода.

На сегодняшний день нет методов определения мест закупорок без остановки перекачки. Была сделана попытка разработки метода определения мест закупорки на потоке с учетом изменения пропускной способности трубопровода, но, учитывая, что узлы учета перекачиваемого продукта установлены на ма­гистральных трубопроводах только на компрессорных или насосных станциях, расстояние между которыми исчисляется многими десятками и сотнями километров, в результате чего только одна приборная погрешность без учета методической по­грешности способа способна свести на нет все поиски места за­купорки.

Поэтому определение места закупорки в настоящее время производят в статическом состоянии, то есть с остановкой транспортировки.

Предпринята попытка обнаружения места образования гидратной пробки на отключенном участке газопровода, осно­ванная на зависимости состояния газогидратов в функции из­менения параметров режима перекачки газа путем кратковре­менного воздействия на стационарный режим транспортировки газа.

Известен метод определения объема негерметичной емкости с ламинарным характером истечения газа из нее, в которой со­здают избыточное давление с последующим отключением источ­ника давления. Далее производят регистрацию изменения дав­ления во времени в негерметичной емкости, вычисляют постоян­ную времени негерметичной емкости. Затем подключают негер­метичную емкость к эталонной емкости, создают в системе из негерметичной и эталонной емкостей избыточное давление также с последующим отключением источника давления, регистрацией изменения давления в образованной системе, вычислением по­стоянной времени образованной системы и определением объема негерметичной емкости вычислительным путем. Данный метод ограничивается жестким условием - ламинарностью исте­чения газа из исследуемой емкости, недостатком указанного спо­соба является также сложность определения объема, связанная с необходимостью применения дополнительной эталонной емко­сти. Все это сложно осуществимо в полевых условиях на реаль­ных магистральных, промысловых и распределительных трубо­проводах.

Существует расчетный способ определения объемов емкостей путем измерения изменения давления вытекающего из них газа по времени, измерении расхода газа в зависимости от давления. Известен метод определения объемов емкостей, в котором до­полнительно измеряют изменение температуры газа во времени в процессе истечения его через неплотности.

В рассматриваемом случае необходимо построение зависимо­стей изменения давления вытекающих газов во времени, измене­ния расхода газа в зависимости от давления, а также изменения температуры газа во времени и получения по полученным кривым величины негерметичной емкости.

Общим недостатком всех указанных способов является необходимость построения зависимостей Δр = f(t); q = ψ(Δp); ΔТ = φ(t), что невозможно без применения расходомеров и опре­деления величины утечек графическим методом по кривой q = f(Δp; ΔТ), что усложняет применение способа и привносит дополнительные погрешности.

Существующие устройства определения места закупорки полного сечения транспортной системы построены на фиксации момента прекращения транспортировки перекачиваемой среды в режиме реального времени и имеют следующие недостатки.

1. В процессе эксплуатации приходится менять датчики пе­ремещения из-за их низкой надежности. Так как датчики пере­мещения (реле потока) выпускаются с большими погрешностями срабатывания, то после его замены необходимо устройство обя­зательно отстраивать, так как даже незначительная погрешность срабатывания датчика дает в устройстве большую погрешность измерения времени выравнивания давления. Даже применение весьма точных датчиков потока не дает достаточной точности без предварительной настройки всего устройства из-за падаю­щей формы характеристики, «скорость движения среды - вре­мя» (v-t) (рисунок ниже).

Изменение скорости движения перекачиваемой среды при наличии закупорки, улавливаемое датчиком потока

V_р - уставка рабочей величины скорости, при которой происходит срабатывание датчика перемещений, м/с; Δt_n - абсолютная погрешность определения места образования пробки, завала существующим устройством

2. В процессе эксплуатации из-за естественного износа, воз­никающих люфтов, старения пружин, смазки в движущихся ча­стях датчиков перемещения происходит изменение порога сраба­тывания датчика, в результате чего рабочая точка А смещается по кривой изменения скорости.

Незначительное смещение рабочей точки А по кривой при­водит к значительному изменению времени Δt_n и возрастанию систематической погрешности измерения из-за падающей формы характеристики.

Вышесказанное предъявляет высокие требования к датчикам потока в части повышения стабильности характеристики во вре­мени или уменьшения для них межповерочного интервала.

3. Реле потока необходимо устанавливать в определенное ме­сто по длине и по сечению трубы, так как установка его в дру­гое место невозможна без предварительной настройки из-за из­менения по величине скорости потока как по длине, так и по сечению потока.

4. Температурная зависимость параметров элементов от тем­пературы, что приводит к возникновению температурной состав­ляющей погрешности.

Таким образом, недостатками известного устройства являют­ся низкая точность определения места образования пробки и большие эксплуатационные затраты.

Индивидуальность рабочих характеристик датчиков, требующая в случае их замены настройку всей системы в целом, низ­кая надежность, обусловленная наличием движущихся частей в датчике, температурная зависимость элементов устройства - все это отрицательно сказывается на точности определения места закупорки.