Производственно-технический нефтегазовый журнал
+7 (903) 580-85-63 +7 (495) 371-01-74 info@glavteh.ru
  • Главная
  • Без рубрики
  • Оборудование для противокоррозионной защиты стальных трубопроводов и конструкций

Оборудование для противокоррозионной защиты стальных трубопроводов и конструкций

Для того чтобы эффективно предотвращать развитие коррозионных процессов при эксплуатации трубопроводных систем, необходимо располагать максимально полной и достоверной информацией как о скорости коррозии, так и о различных параметрах коррозионной ситуации, таких как значения силы наведенных и блуждающих токов, распределение их появления во времени, переменное напряжение в трубопроводе, плотность постоянного и переменного тока и т.д.

Данная задача может быть решена только путем применения точных и надежных аппаратно-программных комплексов (АПК), с помощью которых с необходимой периодичностью можно осуществлять автоматический мониторинг средств электрохимической защиты (ЭХЗ), отслеживать скорость коррозии и широкий спектр параметров коррозионной ситуации на всей протяженности трубопровода. С этой целью специалисты нашей компании разработали, испытали и внедрили в промышленную эксплуатацию линейку оборудования серии ПКМ-ТСТ. Это специализированные АПК для коррозионного мониторинга стальных сооружений, позволяющие уменьшить общее число станций катодной защиты (СКЗ) на объекте, контрольно-диагностических пунктов, анодных заземлителей и другого оборудования, а также оптимизировать энергозатраты на электроснабжение СКЗ и эксплуатационные затраты на обслуживание оборудования ЭХЗ.

07.11.2015 Инженерная практика №11/2015
Плавский Дмитрий Николаевич Заместитель начальника производственно-сервисного отдела электротехнического оборудования ЗАО «Трубопроводные системы и технологии»

Таблица 1. Основные технические характеристики подсистем серии ПКМ-ТСТ
Таблица 1. Основные технические характеристики подсистем серии ПКМ-ТСТ

Предлагаемые нашей компанией подсистемы серии ПКМ-ТСТ представляют собой АПК для коррозионного мониторинга стальных сооружений, которые обеспечивают получение полной и достоверной информации о характеристиках коррозионной ситуации на протяженных участках трубопроводов (табл. 1). На сегодняшний день подсистемы представлены в семи различных модификациях (ПКМ-ТСТ-КонтКорр, ПКМ-ТСТ-КонтКоррМ, ПКМ-ТСТ-УЗТ, ПКМ-ТСТ-КИП, ПКМ-ТСТ-СКЗ, ПКМ-ТСТ-ПЭКЗ, ПКМ-ТСТ-КТМ), каждая из которых предназначена для определенных условий эксплуатации.

Рис. 2. Донный модуль ПКМ-ТСТ-КонтКорр-М
Рис. 2. Донный модуль ПКМ-ТСТ-КонтКорр-М
Рис. 1. ПКМ-ТСТ-КонтКорр-М для морского применения
Рис. 1. ПКМ-ТСТ-КонтКорр-М для морского применения

ПКМ-ТСТ-КОНТКОРР-М

Подсистема ПКМ-ТСТ-КонтКорр-М – совместная разработка специалистов нашего предприятия, ООО «Газпром ВНИИГАЗ» и ЗАО «Катод» – предназначена для удаленного мониторинга параметров коррозионной ситуации на подводных стальных трубопроводах с передачей данных по беспроводным каналам связи (рис. 1-3).

Рис. 3. Донный модуль ПКМ-ТСТ-КонтКорр-М на газопроводе «Джубга–Лазаревское–Сочи»
Рис. 3. Донный модуль ПКМ-ТСТ-КонтКорр-М на газопроводе «Джубга–Лазаревское–Сочи»

Принцип ее работы следующий: подводный контроллер считывает отслеживаемые параметры с подключенных к нему датчиков, зондов, электродов и сохраняет их в энергонезависимой памяти согласно предустановленному расписанию измерений. Далее в соответствии с предустановленным расписанием передачи данных посредством гидроакустических модемов подводный контроллер передает накопленные данные на приемный контроллер, который по каналу связи GSM ретранслирует полученные данные на удаленный сервер. Полученная информация сохраняется в базе данных и может выводиться в виде таблиц, графиков или отчетов.

Подсистема позволяет контролировать скорость коррозии в двух точках (грунте и воде), потенциал трубопровода относительно электрода сравнения, переменное напряжение в трубопроводе относительно электрода сравнения, постоянный и переменный ток в трубопроводе, на контрольной пластине и измерительных зондах.

Рис. 4. Подсистема коррозионного мониторинга ПКМ-ТСТ-СКЗ
Рис. 4. Подсистема коррозионного мониторинга
ПКМ-ТСТ-СКЗ
Таблица 2. Технические характеристики и комплектация ПКМ-ТСТ-СКЗ для аналоговых СКЗ
Таблица 2. Технические характеристики и комплектация ПКМ-ТСТ-СКЗ для аналоговых СКЗ

ПКМ-ТСТ-СКЗ

Подсистема коррозионного мониторинга ПКМ-ТСТСКЗ выполняет функции мониторинга коррозионной защиты сооружений путем сбора и передачи данных от станций катодной защиты, а также дистанционного управления режимами работы цифровых и аналоговых СКЗ (рис. 4). К основным функциям ПКМ-ТСТ-СКЗ для цифровых СКЗ относятся постоянный мониторинг параметров станций по интерфейсу RS-485; удаленное управление режимами их работы; измерение любых параметров коррозионной ситуации в месте установки (потенциалы, напряжения, токи и т.д.); прием и обработка данных от счетчиков электроэнергии, а также подача аварийного сигнала при выходе параметра за пределы уставок.

Для управления аналоговыми СКЗ на станцию дополнительно устанавливается специальный блок, который считывает все необходимые параметры. Технические характеристики подсистемы для аналоговых СКЗ приведены в табл. 2.

ПКМ-ТСТ-ПЭКЗ

В последние годы качество изоляции труб значительно улучшилось, в связи с чем требуемая мощность действующих на многих участках новых трубопроводов СКЗ даже с учетом двукратного запаса не превышает 100 Вт. В свете тенденции к снижению стоимости проектов ЭХЗ применение на этих участках мощных СКЗ представляется нецелесообразным. Таким образом, очевидно, что сегодня наряду со стандартными мощными СКЗ необходимо использовать и специализированные маломощные поляризующие элементы катодной защиты с широкими пределами регулировки выходного напряжения и тока, высоким КПД, с возможностью питания от любых источников постоянного и переменного тока, переменного напряжения, в том числе и от альтернативных источников энергии (ветрогенераторов, солнечных батарей, топливных ячеек и т.д.). При этом такие СКЗ должны обладать небольшими габаритами и низкой стоимостью.

Рис. 5. Подсистема коррозионного мониторинга ПКМ-ТСТ-ПЭКЗ
Рис. 5. Подсистема коррозионного мониторинга
ПКМ-ТСТ-ПЭКЗ
Таблица 3. Технические характеристики ПКМ-ТСТ-ПЭКЗ
Таблица 3. Технические характеристики ПКМ-ТСТ-ПЭКЗ

С учетом всех указанных требований мы разработали и запустили в эксплуатацию линейку оборудования для коррозионного мониторинга ПКМ-ТСТ-ПЭКЗ, выполняющую функции маломощного поляризующего элемента катодной защиты (рис. 5). В подсистеме реализованы четыре режима стабилизации: выходного тока, выходного напряжения, суммарного потенциала и поляризационного потенциала. В первых двух режимах обеспечивается работа без электрода сравнения. В режиме стабилизации поляризационного потенциала дополнительно подключается вспомогательный электрод (табл. 3).

Рис. 6. ПКМ-ТСТ-ПЭКЗ с альтернативными источниками энергии на Домбаровском ЛПУ МГ «Газпром трансгаз Екатеринбург»
Рис. 6. ПКМ-ТСТ-ПЭКЗ с альтернативными источниками энергии на Домбаровском ЛПУ МГ «Газпром трансгаз
Екатеринбург»

На рис. 6 и 7 показаны варианты исполнения подсистемы. На Домбаровском ЛПУ МГ «Газпром трансгаз Екатеринбург» станция размещена в стандартном боксе, рядом установлены альтернативные источники энергии: ветрогенераторы и солнечные батареи, которые подпитывают аккумуляторы (рис. 6). Аналогичная схема, но без ветрогенератора была применена на Арзамасском ЛПУ МГ «Газпром трансгаз Нижний Новгород» (рис. 7).

Рис. 7. ПКМ-ТСТ-ПЭКЗ с альтернативными источниками энергии на Арзамасском ЛПУ МГ «Газпром трансгаз Нижний Новгород»
Рис. 7. ПКМ-ТСТ-ПЭКЗ с альтернативными источниками энергии на Арзамасском ЛПУ МГ «Газпром трансгаз
Нижний Новгород»
Рис. 8. Система мониторинга внутренней коррозии ПКМ-ТСТ-КТМ
Рис. 8. Система мониторинга внутренней коррозии ПКМ-ТСТ-КТМ

ПКМ-ТСТ-КТМ

Еще одна из последних наших разработок – система мониторинга внутренней коррозии ПКМ-ТСТ-КТМ (рис. 8). В данном случае в качестве датчика используется матрица штифтов, которые прижимаются, либо привариваются к трубопроводу. К преимуществам подсистемы можно отнести наличие съемного механизма с гибкой конфигурацией (от 16 до 320 штифтов), возможность выполнения высокоточных измерений (до 0,05% номинальной толщины стенки) и измерения фактических изменений в толщине стенки трубопровода. Монтажные работы и техническое обслуживание подсистемы могут производиться на объекте без остановки производства.

Рис. 9. Принцип действия ПКМ-ТСТ-КТМ
Рис. 9. Принцип действия ПКМ-ТСТ-КТМ
Рис. 10. Конфигурации сенсорной матрицы
Рис. 10. Конфигурации сенсорной матрицы

Как правило, данная система устанавливается на участках трубопроводов, где уже были определены какие-то дефекты. С ее помощью можно проанализировать и сами дефекты, и скорость развития коррозии. Принцип действия системы основан на построении карт электрического поля. Электрическое сопротивление металла растет в местах, где коррозия/эрозия вызывают утонение стенки трубы (рис. 9, 10). Для анализа получаемых от подсистемы данных и управления применяется специализированное программное обеспечение с функцией 3D-визуализации коррозионной ситуации.

КАНАЛЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

В зависимости от условий проекта в подсистемах серии ПКМ-ТСТ могут использоваться различные каналы передачи данных. Это и съем накопленных данных вручную, и спутниковый сигнал (система «Гонец»), и GSM-связь (GPRS/3G/CSD/SMS), и УКВ-радиоканал, и оптоволоконная линия или проводной интерфейс RS-485. Например, на газопроводе «Южный поток», где уже установлено более 400 устройств мониторинга коррозии, применяется беспроводной GSM-сигнал, а в Свердловской области, где GSM-связь нестабильна, данные передаются по УКВ-радиоканалу.

C заданной периодичностью все измерения, получаемые от подсистем ПКМ-ТСТ, принимаются в ЛПУ и передаются на АРМ ЭХЗ с помощью локальной узловой станции ЛУС-ТСТ (рис. 11). Последняя обеспечивает прием, хранение и обработку данных коррозионного мониторинга; отображение данных в виде таблиц и графиков; синхронное представление данных об уровне коррозии и электрических параметрах на общей временной оси для установления причины коррозии; а также передачу необходимого набора данных в смежные системы.

Рис. 11. Структура передачи данных ПКМ-ТСТ
Рис. 11. Структура передачи данных ПКМ-ТСТ

АНАЛИТИЧЕСКОЕ ПО «СТРАЖ»

Аналитическое ПО «Страж», применяемое для анализа получаемых от ПКМ-ТСТ данных, позволяет определять оптимальные текущие и возможные режимы работы СКЗ, в том числе по принципу «что будет, если» в зависимости от нештатных ситуаций, возникающих в связи с неправильными действиями персонала или внешними факторами (установка неправильных значений, выход СКЗ из строя, пропадание питания СКЗ и т.п.). Также в нем можно производить расчет оптимальных параметров защиты в зависимости от режимов работы СКЗ и при ее отключении; осуществлять мониторинг с автоматическим обнаружением тенденций изменения характеристик системы «труба земля»; производить адаптацию модели (функциональных зависимостей) системы «труба – земля» по эксплуатационным данным.

Дополнительно в ПО «Страж» реализованы такие функции, как причинно-следственное и логико-вероятностное моделирование (для планирования мероприятий ТОиР); оценка зависимостей совокупного влияния внешних факторов на коррозию и поддержка принятия и контроль диспетчерских решений.

Система визуализации данных в ПО «Страж» позволяет отображать технологическую схему с нанесенными точками контроля, объектами регулирования, измеряемыми параметрами; строить графики текущих и прогнозных значений; показывать тренды изменения во времени и точки выхода на недопустимые значения.

Помимо этого, ПО «Страж» обеспечивает трехмерную визуализацию распределения защитного потенциала на площадных объектах (многониточных трубопроводах, компрессорных площадках, площадках ПХГ); совместное представление данных на временной оси и/или оси трубопровода по различным разделам базы данных (для сопоставления результатов разных методов измерения); графическое отображение оборудования и объектов противокоррозионной защиты на мнемосхемах.

ЭЛЕКТРОДЫ СРАВНЕНИЯ ТСТ-СТЭЛС-007-Р40-ВЭ1

Отдельно отметим, что со всеми предлагаемыми нами устройствами серии ПКМ-ТСТ мы используем электроды сравнения ТСТ-СТЭЛС-007-Р40-ВЭ1 собственного производства (рис. 12). Данные электроды характеризуются продолжительным (до 30 лет) сроком службы и неограниченным сроком хранения. За счет 100%-ного твердого состояния электролита допус-кается охлаждения электрода до температуры -40°С. Электроды сравнения успешно прошли испытания в вечномерзлых грунтах на полуострове Ямал в районе компрессорной станции Байдарацкая. Высокая стабильность работы оборудования была подтверждена в том числе в пустынных и подтопляемых грунтах.

Рис. 12. Электроды сравнения ТСТ-СТЭЛС-007-Р40-ВЭ1
Рис. 12. Электроды сравнения ТСТ-СТЭЛС-007-Р40-ВЭ1

Большая площадь рабочей поверхности (838 мм2) гарантирует высокую чувствительность и малое переходное сопротивление электрода. Наконец, еще одна интересная особенность – это возможность многократного изъятия электрода из грунта с последующей установкой без изменения характеристик.

Комментарии

Эту публикацию еще никто не прокомментировал. Станьте первым, поделитесь своим мнением.

Написать комментарий
Комментировать
Читайте далее
Система обогрева на основе инфракрасных обогревательных панелей серии ECO в блоках АГЗУ и БМА на месторождениях ПАО «Оренбургнефть»
Противоаварийная система защиты трубопроводов и оборудования от гидроударов – стабилизатор давления (ССД)
Реклама
Свежий выпуск
Инженерная практика №03/2018

Инженерная практика

Выпуск №03/2018

Сбор, подготовка и транспорт нефти.Рациональное использование ПНГ
Испытания установки предварительной подготовки дисперсных системРеализация программы утилизации ПНГ в ПАО «ЛУКОЙЛ»Оценка дебита скважин с использованием PVT-зависимостейУтилизация ПНГ: ароматизация тяжелых фракций, жидкофазное окислениеИнгибирование солеотложений карбонатного типаМеталлографитные покрытияАнализ операционных процессов при строительстве скважинСопровождение разработки и мониторинга объектов
Ближайшее совещание
Механизированная добыча, Разработка месторождений
Мониторинг – 2018
Производственно-технический семинар-совещание

Мониторинг ‘2018. Системы мониторинга и управления для эксплуатации мехфонда и контроля разработки месторождений

18 июня 2018 г., г. Москва
Интеллектуализация процессов добычи нефти (автоматизация, телемеханизация, интеллектуальные станции управления) с целью сокращения затрат, повышения наработки оборудования и дебита жидкости, увеличения энергоэффективности и контроля разработки месторождений, внедрение нового программного обеспечения, геофизического оборудования, интеллектуализация систем одновременно-раздельной эксплуатации (ОРЭ) и др.
Ближайший тренинг
Механизированная добыча
Эффективность механизированного фонда – июнь 2018
Тренинг-курс

Повышение эффективности эксплуатации механизированного фонда скважин

18 – 22 июня 2018 г., г. Москва
Цель курса состоит в создании у слушателей комплексного и разностороннего представления о современной теории и практике работы с механизированным фондом скважин при решении ряда основных производственно-технических задач. Занятия проводятся с использованием новейших презентационных материалов и программных комплексов экспертами-практиками с большим производственным и научным опытом.