Введение к работе
Актуальность темы. Газовая промышленность является крупнейшей составляющей топливного комплекса России. Она обеспечивает поставки газа как внутренним потребителям, так и на экспорт. Газовая промышленность - это сложный комплекс, осуществляющий добычу газа, его обработку, транспорт газа по трубопроводам, распределение газа. Перемещение добычи газа в новые удаленные и труднодоступные районы приводит к росту затрат на добычу и транспорт газа.
В настоящее время особо важное значение приобретает проблема обеспечения надежной и эффективной работы действующих и вновь вводимых в действие газопроводов, увеличение срока их службы.
Однако ряд причин приводит к снижению уровня надежности эксплуатируемых газопроводов, среди этих причин основной является почвенная коррозия труб магистральных газопроводов. Статистические данные показывают, что удельный вес аварий, обусловленных этой причиной, достигает 50-60%.
В значительной степени надежное и эффективное функционирование газопроводных систем зависит от безотказности и фактического состояния противокоррозионной защиты трубопровода, представляющей собой комплекс из средств активной электрохимической защиты (катодной поляризации) и пассивной защиты (защитных изоляционных покрытий труб).
Возникает необходимость в контроле за функционированием средств электрохимической защиты (за работой станций катодной защиты) и за состоянием защитных изоляционных покрытий.
Однако известные и используемые в настоящее время методы оценки состояния системы противокоррозионной защиты магистрального газопровода обладают рядом недостатков. Во-первых, измерения параметров производятся периодически и через большие интервалы времени. Во-вторых, при проведении измерений переносными приборами всегда существует неравная нулю вероятность наличия ошибок в полученных данных. В-третьих, результаты измерений параметров содержат значительные погрешности. В-четвертых, сбор информации о состоянии противокоррозионной защиты газопровода сопряжен со значительными затратами. В-пятых, информация накапливается в виде отчетов, что затрудняет ее систематический анализ.
Таким образом, существующие средства и методы контроля за состоянием противокоррозионной защиты магистрального газопровода неэффективны и не отвечают современным требованиям.
Решение перечисленных вопросов и создание информационно-измерительной системы, предназначенной для автоматического сбора, передачи, обработки информации
с целью получения и выдачи оценок состояния противокоррозионной зашиты магистрального газопровода является актуальной задачей.
Цель работы и задачи исследования. Целью работы является создание информационно-измерительной системы, предназначенной для измерения параметров, характеризующих состояние противокоррозионной защиты магистрального газопровода; передачи результатов измерения в ЭВМ системы, обработки данных, их хранения и представления необходимой информации специалистам газотранспортного предприятия.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-
Разработать методы контроля состояния противокоррозионной защиты магистрального газопровода.
-
На основании анализа возможных вариантов определить оптимальный состав и взаимосвязи компонентов ИИС.
-
Произвести распределение функций меходу программными и аппаратными средствами системы.
-
Разработать математическое и алгоритмическое обеспечение ИИС, определить состав и разработать ее программное обеспечение.
-
Разработать информационное обеспечение ИИС.
-
Разработать структуру ИИС и ее аппаратурную реализацию.
-
Сделать оценку погрешностей системы.
-
Создать опытный образец ИИС и провести его испытания.
Методы исследования. В работе используются теоретические и экспериментальные методы. Применен системный подход к построению ИИС и теория проектирования информационно-измерительных систем. Применены и адаптированы к задачам оценки состояния противокоррозионной защиты магистрального газопровода методы классификации. При разработке метода оценки состояния противокоррозионной защиты магистрального газопровода применена теория аппроксимации функций. В результате использования методов проектирования корректирующих кодов обеспечена высокая помехоустойчивость передачи информационных сигналов по каналам связи. Проведена экспериментальная проверка полученных результатов.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
Комплексном решении проблемы измерения параметров, характеризующих состояние противокоррозионной защиты магистрального газопровода, передачи и обработки сигналов о значениях этих параметров.
-
Разработаны принципы построения ИИС оценки состояния противокоррозионной защиты магистрального газопровода.
-
Предложен метод анализа измерительной информации для оценки состояния противокоррозионной защиты магистрального газопровода.
-
Разработан метод прогнозирования, позволяющий на основе измерительной шформации определить момент времени, когда будет необходимо произвести замену ти ремонт анодного заземлигедя на станции катодной защиты.
-
Предложен метод прогнозирования надежности станций катодной защиты, ис-юльзующий при реализации информацию, получаемую с помощью ИИС.
Практическая ценность. На основе проведенных исследований разработана ИИС щенки состояния противокоррозионной защиты линейной части магистрального газо-іровода, применение которой обеспечивает в реальном масштабе времени и в автоматическом режиме получение, сбор, передачу, обработку и представление информации, >тображающей процесс функционирования средств противокоррозионной защиты га-опровода. Разработаны алгоритмы и программы обработки данных в ЭВМ ИИС и в шкропроцессорных периферийных устройствах системы. Разработана база данных іИС, предназначенная для накопления результатов измерения параметров и использо-іания их при решении задач оценки состояния противокоррозионной защиты маги-трального газопровода. Применение базы данных в составе ИИС позволит сосредото-іить в ней всю информацию о системе противокоррозионной защиты магистрального азопровода и за минимальное время получать исчерпывающую информацию о ее функционировании.
Применение разработанной ИИС в практике эксплуатации магистрального газо-іровода повысит безотказность и эффективность его противокоррозионной защиты, а ледовательно, будет способствовать замедлению или прекращению коррозионных іроцессов.и, соответственно, уменьшению вероятности аварий по причине коррозион-юго разрушения трубопровода.
Реализация и внедрение результатов исследования. Результаты диссертационной іаботьі в виде информационно-измерительной системы диагностирования и прогноза остояния противокоррозионной защиты ЛЧ МГ (стационарной ИИС, стационарно-юбильной ИИС и мобильной ИИС, а также комплекса программных средств, обеспе-ивающего взаимодействие всех частей ИИС и реализующего алгоритмы выявления ризнаков дефектов и прогноза состояния средств защиты) внедрены в газотранспортом предприятии "Самаратрансгаз", "Приволжских нефтепроводах". Получен эффект >т внедрения за счет снижения затрат на техническое обслуживание средств противо-оррозионной защиты, а также от увеличения объема обследований трубопровода.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладываясь и обсуждались на: 53-ей научно-технической конференции "Исследования в облас-и архитектуры, строительства и охраны окружающей среды". Самара, 1996 г.; на 54-й аучко-технической конференции "Исследования в области архитектуры, строитель-тпа и охраны окружающей среды". Самара, 1997 г.; на научных семинарах кафедры ІИТ Самарского Государственного Технического Университета, 1996 г., 1997 г.; на
пленарных заседаниях Самарского филиала секции "Строительство" инженерной академии РФ в декабре 1995, июне 1996 и январе 1997 годов,; на заседании научно-технического центра Метрологической академии РФ в декабре 1996 года.
Публикации. Основное содержание работы отражено в 9 печатных работах. Работа выполнена в научно-исследовательском институте "ГазНИИпроект" предприятия "Самаратрансгаз". Автор пользовался консультациями к.т.н. Звягина Г.М.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 228 страницах машинописного текста, иллюстрируется 45 рисунками и 11 таблицами, состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка литературы и тремя приложениями.
Основные положения, представляемые к защите.
-
Метод контроля состояния противокоррозионной защиты магистрального газопровода, реализуемый комплексным использованием стационарной, стационарно-мобильной и мобильной частей информационно-измерительной системы.
-
Метод анализа измерительной информации для оценки состояния противокоррозионной защиты магистрального газопровода.
-
Метод прогнозирования, позволяющий на основе измерительной информации определить момент времени, когда будет необходимо произвести замену или ремонт анодного заземлителя на станции катодной защиты.
-
Аппаратно-программные средства получения, сбора, передачи и обработки информации о состоянии противокоррозионной защиты магистрального газопровода.
-
Метод прогнозирования надежности станций катодной защиты, использующий при реализации информацию, получаемую с помощью ИИС.