Плавский Дмитрий Николаевич Заместитель начальника производственно-сервисного отдела электротехнического оборудования ЗАО «Трубопроводные системы и технологии»

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.

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).

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.

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.

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).

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).

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.

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.

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.

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.