Диссертация (1173016), страница 9

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

Выявлены неточности в условияхобнаружения УНВ, а также необходимость разработки метода, выходящего задиапазоны нормативных требований к КИП и СОУ.В системе ПАО «Транснефть» используется «Система обнаружения утечек»– комплекс программно-технических средств, работающий в режиме реальноговремени по заданным алгоритмам и выполняющий с нормируемой точностьюфункциюнепрерывногоконтролягерметичностиучасткамагистрального61нефтепровода в соответствии с техническим заданием на создание данного видаСОУ (проектными решениями) [103].

В частности, СОУ предназначена для [103]:выявления факта не герметичности нефтепровода (утечки);определения величины утечки;определения места и времени возникновения утечки.В [103] определяются требования к следующим видам СОУ:системы обнаружения утечек по волне давления, возникающей втрубопроводе при образовании в нем утечки;параметрические системы обнаружения утечек, основанные наиспользовании поступающих в систему диспетчерского контроля и управления(СДКУ) данных о параметрах работы нефтепровода;комбинированные системы обнаружения утечек, представляющиесобой комбинацию параметрической СОУ и СОУ по волне давления.Для этого СОУ устанавливается на трубопроводах, оснащенных средствамиизмерения давления и расхода.Рассмотрим возможность решения сформулированных выше задач СОУ вприложении к варианту утечки – отбору части транспортируемого продукта поприсоединенному ответвлению.На рисунке 2.8 представлена схема нефтепроводной системы, состоящей изосновной нитки длиной L от начального сечения I до конечного сечения II сприсоединенным в сечении П ответвлением длиной Lо.

Объемный расход вначальном сечении I равен Q. Нефть, обладая напором HI в сечении I, приходит ксечению П с напором Hп. В сечении П поток нефти разделяется – часть нефти собъемным расходом Qо отводится по ответвлению и приходит в конечный пунктответвления с напором hо. Оставшаяся в основной нитке нефть с объемнымрасходом Qн приходит в сечение II с напором hн.62НIНпПQIhннефтепроводQнQ0IILпL0ответвлениеh0LнLРисунок 2.8 – Трубопроводная система с ответвлением для отвода частитранспортируемой нефти от основного нефтепроводаМатематическая формализация технологии в системе СОУ в общем случаетребует контроля следующего набора девяти параметров{, , I , II } ∪ {∆} ∪ {о } ∪ {} ∪ {}(2.23)В (2.23) I и II – давление соответственно в начальном (I) и конечном (II)сечениях МН, – давление по длине МН между сечениями I и II, ∆ – величинаизменения давления, Т – температура.В общем же случае математическая формализация данной задачи –определение режима перекачки [104] – представляет собой систему пяти уравненийс 13 переменными [93].

Таким образом, общее число возможных постановок задачи– комбинаций условий эксплуатации трубопроводной системы, представленной нарисунке 2.8, – равно 1287. При этом в [93] задача сформулирована для напоров, а(2.23) – для давлений, то есть, СОУ не учитывает высотных отметок трубопровода.Учет же высотных (геодезических) отметок сечений трубопровода еще большеувеличивает число возможных постановок задачи по сравнению с СОУ [93].

Такимобразом, математически технология СОУ является частной постановкой общей63задачиотборачаститранспортируемогопродуктапоприсоединенномуответвлению. То есть, лишь часть условий эксплуатации (постановок задачи)регламентируется [103], а часть условий (постановок) находится за пределами и,следовательно, не может регламентироваться нормативным документом [103].Этот принципиальный факт создает объективные условия для возможной невернойоценки ситуации и, следовательно, ошибочного решения указанных выше задачСОУ.Рассмотрим влияние установленного факта (частной постановки задачи СОУв (2.23)) на решение составляющих задачи СОУ – выявление факта и места отборачасти транспортируемого продукта по присоединенному ответвлению. В качествепримерарассмотримнефтепровод∅720 × 10 [мм]длиной126,47 [км],транспортирующий нефть с плотностью 845 [кг ∙ м−3 ] и кинематическойвязкостью 11 [сСт].

Объемный расход Q равен 2600 [м3 ∙ час−1 ], начальноедавление равно 5,2 [МПа]. Как было отмечено выше, СОУ не учитывает высотныхотметок трубопровода, поэтому считаем, что значения высотных отметок zтрубопровода постоянны и равны 0 [м].В СОУ по волне давления диагностируются утечки, возникающие междуконтрольными пунктами системы, на которых измеряется давление. Дляобеспечения работы параметрической СОУ требуется дополнительная установкарасходомеров:на входе и выходе контролируемого СОУ участка МН – измерение Q всечениях I и II на представленной на рисунке 2.8 трубопроводной системе;в местах подкачки (откачки) нефти – в точке П.

Но в общем случае этофакт наличия утечки нужно установить. Сечение П неизвестно, его также нужноименно установить.ПараметрическиеСОУработаюткакпристационарных,такинестационарных режимах работы нефтепровода. Согласно [104] основнымрежимом работы МН является стационарный режим перекачки. В связи свышесказанным считаем, что режим работы нефтепровода – стационарный.64Считаем, что по длине нефтепровода установлена измерительная аппаратура,как того требуют современные нормы проектирования МН [104]. Среднеерасстояние между точками измерения давления 10 [км], средства измерениядругих параметров (2.23) располагаются на большем расстоянии между собой[103].

Поэтому считаем, что по длине нефтепровода с шагом в 10 [км] (в сеченияхс координатой ти ) установлена аппаратура для измерения давления. Дляпредставленного на рисунке 2.8 участка нефтепровода принимаем условие = 10 [км].(2.24)Измерительная аппаратура установлена в сечениях I и II.На рисунке 2.9 приведена линия гидравлического уклона и значенияпараметров режима перекачки для нефтепровода без отбора нефти. Приведенытакже значения давления в сечениях, где установлена измерительная аппаратура.Расчет выполнен на разработанном автором программном комплексе. Все расчетывыполнены в соответствии с [104,105].Рисунок 2.9 – Окно результатов расчета линии гидравлического уклонапрограммного комплекса для нефтепровода без отбора нефти65Метрологические характеристики средств измерения допускают следующиепредельно допустимые диапазоны изменения параметров [103] – порядок точностиизмерительной аппаратуры –{∆≤ 0,01} ∪ {∆ ≤ 0,002 [МПа]} ∪ {≤ 0,001}(2.25)Рассмотрим условия эксплуатации, при которых объемный расход Qо поответвлению постоянен и отвечает условию= 0,01.(2.26)Ответвление присоединяется к основной нитке в одной точке с координатойпо длине нефтепровода п .На рисунке 2.10 приведена линия гидравлического уклона, значенияпараметров режима перекачки и значения давлений в сечениях нефтепровода скоординатой ти при п = 35 [км].Рисунок 2.10 – Окно результатов расчета линии гидравлического уклонапрограммного комплекса для нефтепровода с отбором нефти в сечении 35 [км]66При наличии отбора нефти давление в нефтепроводе меняется и принимаетзначение .

В таблице 2.1 приведены значения давления в сеченияхнефтепровода без отбора нефти, разницы ∆ давлений∆ = − (2.27)и относительной величины изменения давления при наличии отбора нефти всечениях 35 [км], 65 [км] и 121 [км].Таблица 2.1 – Значения , ∆ ити∆в сечениях нефтепроводап = 35 [км]п = 65 [км]п = 121 [км]∆∆∆∆∆∆[км][МПа][МПа][-][МПа][-][МПа][-]104,831000000204,462000000304,094000000403,7270,0010,26810-30000503,3580,0030,89310-30000602,9890,0051,67310-30000702,620,0072,67210-30,0010,38210-300802,2510,0083,55410-30,0031,33310-300901,8820,015,31310-30,0052,65710-3001001,5130,0127,93110-30,0063,96610-3001101,1440,01412,2410-30,0086,99310-3001200,7750,01620,6510-30,0112,9010-300126,470,5350,01731,7810-30,01120,5610-30,0011,8710-3Из представленных в Таблице 2.1 результатов следует:положение СОУ о наличии утечки между сечениями, на которыхизмеряется давление не выполняется.

Так, при п = 35 [км] по параметру p67измерительная аппаратура ошибочно покажет наличие утечки между сечениями∆40 [км] и 50 [км], а по параметруп = 65 [км] по параметрам ∆ и∆– между сечениями 50 [км] и 60 [км], приизмерительная аппаратура ошибочно покажетналичие утечки между сечениями 70 [км] и 80 [км];при п = 121 [км] в конечном пункте нефтепровода по параметру Pизмерительная аппаратура не фиксирует наличие утечки, но должна зафиксироватьпо параметру∆.Ошибка в определении места утечки связана с тем, что при выполненииусловия (2.26) изменение гидравлического уклона слишком мало, чтобы величина∆ была зафиксирована измерительной аппаратурой – частная математическаяпостановка СОУ не учитывает параметр п .Рост влияния параметра∆по длине нефтепровода объясняется снижениемвеличины давления по длине нефтепровода (в рассматриваемом примере приz = 0 [м] по всей длине участка) – уменьшением знаменателя в отношении∆.

Но вобщем случае величина давления нефти в конкретном сечении нефтепроводазависит от значения z. Этот факт требует рассмотреть влияние, как было отмеченовыше, не учтенных СОУ высотных (геодезических) отметок z сеченийтрубопровода на выполнение условий (2.25). Для этого изменим значениявысотных отметок z в двух сечениях нефтепровода с координатами ти = 70 [км]и ти = 80 [км]. На рисунке 2.11 приведена линия гидравлического уклона,значения параметров режима перекачки и значения давлений в сеченияхнефтепровода при п = 65 [км].68Рисунок 2.11 – Окно результатов расчета линии гидравлического уклонапрограммного комплекса для нефтепровода с отбором нефти в сечении 65 [км]В таблице 2.2 приведены значения , о , ∆ и∆в сечениях нефтепровода скоординатами ти = 70 [км] и ти = 80 [км] при п = 65 [км].Таблица 2. 2 – Значения , о , ∆ ити∆в сечениях нефтепроводаоп = 65 [км]∆∆[км][МПа][МПа][МПа][-]702,7822,7830,0010,35910-3802,0862,0890,0031,43810-3Изменение высотных (геодезических) отметок сечений трубопровода (доуказанных на рисунке 2.11 значений) не изменило оценку ситуации –измерительная аппаратура ошибочно покажет наличие утечки между сечениями 70[км] и 80 [км].

Но при неизмененном значении одного параметра – разницыдавлений ∆ – меняется величина другого параметра – отношения∆. Это значит,69что расположение точки присоединения ответвления (сечения П) выше ближайшейпо ходу движения нефти точки измерения давления снижает возможность верногоопределения факта и места утечки, расположение же сечения П ниже ближайшейпо ходу движения нефти точки измерения давления повышает возможностьверного определения факта и места утечки по параметруКак видно∆∆[95].находится в непосредственной зависимости от ∆ и , а,следовательно, если показания датчиков давления недостоверны, то недостоверноне только значение ∆, но и отношение{∆.

Следовательно, условие∆≤ 0,001}(2.28)выполняется только при выполнении{∆ ≤ 0,002 [МПа]}.(2.29)Из вышесказанного вытекает, что условие (2.29) более широкое и включаетв себя условие (2.28). Поэтому обнаружение УНВ следует проводить, основываясьна (2.26) и (2.29).Результаты параграфа 2.2:1.

Характеристики

Список файлов диссертации