Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Аналитический обзор теоретических и экспериментальных исследований постоянного магнитного поля магистральных трубопроводов 10
1.1 Теоретические основы контроля технического состояния трубопроводов магнитным методом 10
1.2.1 Метод использования эффекта Баркгаузена 22
1.2.2 Коэрцитометрический метод контроля 25
1.2.3 Магнитные поля рассеяния трубопроводов 31
1.2.4 Метод магнитной памяти металла 1.3 Магнитостатическое экранирование 40
1.4 Выводы и постановка задачи исследования 42
ГЛАВА 2 Теоретическое исследование магнитных полей трубопровода и дефектов 43
2.1 Магнитное поле тел простой геометрической формы 43
2.2. Магнитное поле трубопровода с дефектами 48
2.3 Математическое моделирование магнитного поля трубопровода с дефектами потери металла трубопровода в программном комплексе ANSYS MAGNETOSTATIC 52
2.4 Выводы по главе 2 68
ГЛАВА 3 Экспериментальные исследования остаточной и индуцированной намагниченности трубопроводов 69
3.1 Оборудование для исследования магнитного поля трубопроводов 69
3.1.1 Приборы для измерения параметров магнитного поля 69
3.1.2 Намагничивающие и размагничивающие устройства 75
3.1.3 Стенд-иммитатор внутритрубной магнитной диагностики 78
3.2 Измерение индуцированных магнитных полей внешней поверхности трубопровода в лабораторных условиях 82
3.3 Измерение остаточных магнитных полей на внутренней поверхности трубопровода в лабораторных условиях 88
3.4 Исследование экранирования датчиков магнитного поля 92
3.5 Исследование намагничивания трубопровода 103
3.6 Исследование зависимости магнитного поля трубопровода от приложенной нагрузки 109
3.7 Выводы по главе 3 118
ГЛАВА 4 Исследование остаточных магнитных полей трубопроводов в полевых условиях 120
4.1 Технология исследования магнитных полей трубопроводов 120
4.2 Результаты исследования остаточного магнитного поля трубопроводов в полевых условиях 125
4.3 Технико-экономическое обоснование предлагаемой технологии мониторинга технического состояния нефтегазопроводов 129
4.4 Выводы по главе 4 136
Заключение 137
Список литературы 138
- Коэрцитометрический метод контроля
- Математическое моделирование магнитного поля трубопровода с дефектами потери металла трубопровода в программном комплексе ANSYS MAGNETOSTATIC
- Намагничивающие и размагничивающие устройства
- Результаты исследования остаточного магнитного поля трубопроводов в полевых условиях
Введение к работе
Актуальность работы: Напряженные состояния и коррозия являются основными причинами аварий на магистральных и распределительных стальных трубопроводов. В таких участках обычно происходит изменение остаточной намагниченности с течением времени при развитии напряженных состояний в металле. Проведение мониторинга газонефтепроводов позволяет производить контроль развития напряженных состояний и коррозии во времени, вовремя выявить опасные зоны и предотвратить их еще на стадии предразрушения.
Результаты теоретических и практических исследований в
области магнитной диагностики изложены в работах большого
количества авторов, среди которых можно отметить таких
исследователей, как Дубов А.А., Кулеев В.Г., Ломаев Г.В., Агиней
Р.В., Мужицкий В.Ф., Зацепин Н.Н., Щербинин В.Е., Ригмант М.Б.,
Некучаев В.О., Власов В.Т., Логачев А.А., Захаров В.П., Семенов
В.В., Крапивский Е.И., Гуськов С.С, Мусонов В.В. и других. Тем не
менее, методы, предложенные в данных работах, имеют
ограниченное применение для обнаружения дефектов и
напряженных состояний магистральных нефтегазопроводов.
В настоящее время наиболее эффективным методом диагностики является метод внутритрубной дефектоскопии, однако в России менее 50% трубопроводов обследовано данным методом, так как он имеет ряд существенных недостатков, таких как: невозможность определения напряженных состояний в сильных магнитных полях, значительные габариты внутритрубного дефектоскопа, необходимость проектирования камер приема-пуска диагностических снарядов, затруднения при движении снаряда внутри трубопровода из-за недостаточного давления газа в распределительных сетях, большие затраты на проведение диагностики из-за необходимости применения отдельного устройства для каждого диаметра, недостаточная частота внутритрубных диагностических обследований (1 раз в 5 лет согласно СТО Газпром 2-2.3-095-2007) для оценки и прогнозирования срока службы и остаточного ресурса нефтегазопроводов.
Из вышеизложенного следует, что актуальным является разработать и обосновать технологию мониторинга технического состояния нефтегазопроводов, основанную на комплексировании внутритрубной диагностики с дистанционной, осуществляемую за счет регистрации трех векторов остаточной намагниченности металла трубопроводов.
Цель исследования: Совершенствование метода технической диагностики нефтегазопроводов по индуцированной и остаточной намагниченности.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи исследования:
проанализировать состояние существующих методов и средств магнитометрического контроля технического состояния нефтегазопроводов;
определить формы аномалий и закономерности изменения трех взаимно перпендикулярных компонент остаточного и индуцированного магнитного поля дефектов газонефтепровода в зависимости от расстояния до точки наблюдения, пространственного положения трубопровода в плане и в разрезе и величины намагничивания;
получить закономерности изменения трех взаимно перпендикулярных компонент остаточного и индуцированного магнитного поля газонефтепровода в зависимости от изменения его напряженного состояния;
обосновать применение магнитостатического экранирования датчиков магнитного дефектоскопа для повышения чувствительности к дефектам;
оценить экономическую эффективность технологии мониторинга нефтегазопроводов по остаточной и индуцированной намагниченности.
Научная новизна исследования:
-
Выявлено, что форму, размер и конфигурацию дефектов, а также величину напряжений в металле трубопровода возможно оценить по краевым эффектам магнитной аномалии.
-
Установлена математическая зависимость между величиной индукции остаточного магнитного поля трубопровода, его
диаметром, толщиной стенки, а также механическим напряжением в металле.
3. Обосновано применение магнитостатического экранирования для повышения чувствительности дистанционного и внутритрубного магнитометрического метода к дефектам потери металла.
Защищаемые положения:
1. Использование магнитного экранирования датчика
измерительного устройства цилиндрическим экраном совместно с
намагничиванием трубопровода до величины (0,1 - 0,8)JHac
позволяет повысить контрастность дефектов потери металла
относительно фона на магнитограммах трубопроводов в
зависимости от угла видимости датчика, размера дефекта и
величины намагничивающего поля по компонентам х, у, z в 2-3, 1,5-
2 и 2,5-22 раз соответственно.
2. Напряжения, возникающие в металле газонефтепровода при
его эксплуатации, возможно оценить по полиномиальной
зависимости 3 степени между величиной напряжений и разностью
значений в двух ближайших точках экстремумов (точках максимума
и минимума) на магнитограммах компонент магнитной индукции
трубопроводов.
Практическая ценность работы:
разработан метод магнитометрического мониторинга
технического состояния подземных магистральных трубопроводов (заявка на изобретение № 2014151200);
доказана целесообразность применения магнитостатического экранирования датчиков измерительного устройства для увеличения чувствительности магнитометрической диагностики нефтегазопроводов;
полученная математическая зависимость позволяет рассчитать величину напряжений, возникающих в металле по измеренной индукции магнитного поля трубопровода, что дает возможность оценить его техническое состояние.
Соответствие диссертации паспорту специальности: Область исследования, связанная с мониторингом технического состояния нефтегазопроводов по остаточному магнитному полю,
соответствует паспорту специальности 25.00.19 - Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ, а именно: пункту 6 «Разработка и усовершенствование методов эксплуатации и технической диагностики оборудования насосных и компрессорных станций, линейной части трубопроводов и методов защиты их от коррозии».
Методы исследования:
При проведении исследований применялся комплексный метод, который включает: анализ и обобщение научных работ в области теории ферромагнетизма и магнитной дефектоскопии стальных конструкций, экспериментальные исследования, методы физического и математического моделирования, расчет магнитных полей методом конечно-элементного анализа в лицензионной программе ANSYS MAGNETOSTATIC, статистические методы обработки результатов измерений. Обработка экспериментальных данных проводилась с использованием современных компьютерных программ.
Достоверность научных положений: обеспечивается достаточной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, полевого эксперимента и лабораторного моделирования и положительным результатом диагностирования на действующей линейной части трубопровода.
Реализация результатов работы:
Технология мониторинга технического состояния
нефтегазопроводов по индуцированному и остаточному магнитному полю, а так же результаты по интерпретации магнитных аномалий могут быть использованы на предприятиях нефтегазовой отрасли, эксплуатирующих стальные магистральные нефтегазопроводы.
Теоретические и экспериментальные результаты работы рекомендованы к использованию в учебном процессе подготовки студентов по направлению 21.03.01 «Нефтегазовое дело», а аспирантам при проведении научных исследований.
Личный вклад автора:
на основе литературных источников, аналитических и экспериментальных исследований обоснована необходимость
совершенствования методов магнитометрического контроля технического состояния магистральных трубопроводов;
выполнены лабораторные и полевые исследования магнитного
поля подземных магистральных трубопроводов;
выполнены расчеты магнитных полей различных тел по
аналитическим формулам и с использованием программного
комплекса ANSYS MAGNETOSTATIC ;
обосновано применение магнитостатического экранирования для повышения чувствительности дистанционного и внутритрубного метода диагностики технического состояния нефтегазопроводов;
обоснована технология мониторинга технического состояния нефтегазопроводов по остаточной и индуцированной намагниченности.
Апробация работы. Основные положения, результаты
экспериментальных исследований, выводы и рекомендации работы
докладывались и получили положительную оценку на: 10
международной научной школе молодых ученых и специалистов
"Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых" (г. Москва,
ИПКОН РАН, ноябрь 2013г.), Ш всероссийской научно-
практической конференции "Новые технологии в науке о Земле " (г.
Нальчик, Кабардино-Балкарский ун-т, сентябрь 2013), 54
международной конференции (г. Краков, ноябрь 2013 г.), IX
международной учебно-практической конференции
«Трубопроводный транспорт - 2013» (г. Уфа, декабрь 2013 г.), международном семинаре «Рассохинские чтения», (г. Ухта, февраль 2014 г.), V всероссийской научно-практическая конференции "Новые технологии в науке о Земле "(г. Нальчик, сентябрь 2015 г.).
Разработки, полученные в ходе выполнения исследования, были представлены на: конкурсе грантов Правительства Санкт-Петербурга для студентов и аспирантов в 2014 г. (победитель); конкурсе грантов Правительства Санкт-Петербурга для студентов и аспирантов в 2015 г. (победитель); конкурс на премию по поддержке талантливой молодежи, установленной Указом Президента Российской Федерации от 6 апреля 2006 г. №325 «О мерах государственной поддержки талантливой молодежи» (победитель).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 8 печатных работ, в том числе 3 в изданиях, входящих в список рекомендуемых ВАК Минобрнауки России, 1 монография.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, изложенных на 149 страницах. Содержит 126 рисунков, 10 таблиц и список литературы из 100 наименований.
Коэрцитометрический метод контроля
Существует несколько методов, пригодных для расчета магнитных полей ферромагнитных тел. Среди них наибольшее распространение получили метод интегральных уравнений [56,38], метод сеток [17] и метод конечных элементов[62,78]. Каждый из методов нашел свое применение и имеет свои достоинства и недостатки.
Наибольшее распространение для расчета магнитных полей ферромагнитных тел получил метод конечных элементов, который заключается в разбиении пространства, занимаемого полем на достаточно малые, но конечные размеры [9]. Данный метод является универсальным для моделирования магнитных полей, так как он позволяет решать нелинейные задачи всех типов, получать наглядное решение сразу для всех точек тела и моделировать краевые эффекты, которые характерны для магнитных полей.
В работе [78] метод конечных элементов применяется для моделирования магнитного поля ферромагнитного стержня, намагниченного с помощью соленоидальной катушки. Предлагаемый авторами метод позволяет получить трехмерную картину распределения магнитного поля внутри и снаружи ферромагнитного тела. Метод базируется на усреднении величины магнитной проницаемости материала по некоторому объему. Данный способ достаточно удобен для расчета, но при моделировании в слабых полях и разбиении стержня менее чем на 1500 ячеек, а в сильных менее, чем 1000, расчетные величины сильно разнятся с экспериментальными значениями. Нельзя не отметить, что время расчета при разбиении на большее число ячеек, безусловно, возрастает, что является большим недостатком метода.
Так же большой практический интерес представляют работы по моделированию магнитных полей различных дефектов, возникающих в ферромагнитных телах. Например, в работе [20] произведен расчет магнитного поля продольной бесконечной трещины, находящейся в однородном магнитном поле. В нулевом приближении авторами предлагается моделировать данный дефект ленточным диполем с постоянной плотностью зарядов на плоскостях. В результате численного моделирования получены аналитические выражения для плотности поверхностных зарядов на гранях поверхностных дефектов и дефектов внутренней поверхности. Так же, установлено, что влияние второй границы трубы на магнитное поле не превышает 5%, если раскрытие трещины 2b/h 0,4, а влияние кривизны поверхности трубы не превышает 5%, если отношение глубины дефекта к радиусу трубы не превышает 0,1 для поверхностных дефектов, и если радиус трубы больше или равен 80 мм для дефектов внутренней поверхности. Авторами была выявленная зависимость, согласно которой увеличение радиуса трубы приводит к быстрому уменьшению величины магнитного поля с увеличением высоты измерения для поверхностных дефектов и медленному уменьшению для внутренних.
Однако, на практике дефекты не являются бесконечными и имеют свои размеры, поэтому данные результаты не совсем точно характеризуют распределение магнитного поля реального дефекта. В работе [71] представлен расчет магнитного поля дефекта в виде эллиптического цилиндра внутри пластины. Результатом расчета являются зависимости тангенциальной и нормальной составляющих магнитного поля от соотношения осей эллипса, от угла его наклона, от его ширины, от глубины зелегания дефекта, что является особо актуально для определения глубины и размеров дефектов на практике. К сожалению, данная методика является приближенной и вносит существенную погрешность в определение размеров и глубины залегания дефектов (до 15%). Так же в работе представлена зависимость магнитного поля дефекта от магнитной проницаемости образца.
Численное моделирование дефектов различных конфигураций и различного направления намагниченности было произведено в работе Гуськова С.С. [14]. Автором сделаны выводы о возможности интерпретации магнитных аномалий дефектов, расположенных на различных расстояниях друг от друга и от магнитометрического датчика. Полученные результаты позволили сделать вывод о невозможности определения пространственной конфигурации дефектов с детализацией, меньшей, чем расстояние от источников до точек измерений.
В монографии Селезнева В.Е., Алешина В.В., Прялова С.Н. [72] рассмотрены результаты численного моделирования продольной трещины и группы трещин конечных размеров. В соответствии с этим результатами сделаны выводы о максимальной допустимой погрешности измерительной системы снаряда-дефектоскопа для обнаружения этих дефектов.
В докторской диссертации Коваленко А.Н. [24] автором получены теоретические формулы для расчета полей магнитных аномалий дефектов типа «трещина» конечных размеров на внутренней и внешней сторонах трубопровода, при этом дефект моделируется магнитным полем рассеяния в виде двух бесконечно тонких витков прямоугольного сечения длиной, равной длине дефекта, высотой, равной глубине дефекта, по которым протекает ток I, плотностью а, пропорциональной нормальной составляющей намагниченности Jп ферромагнетика, в котором находится данный дефект (рисунок 1.5).
Математическое моделирование магнитного поля трубопровода с дефектами потери металла трубопровода в программном комплексе ANSYS MAGNETOSTATIC
Аналитические решения существуют лишь для ограниченного количества намагниченных тел: намагниченный шар, горизонтальный намагниченный цилиндр, намагниченный эллипсоид вращения.
Для бесконечного горизонтального кругового цилиндра в работе А.А. Логачева и В.П. Захарова [51] приводятся следующие аналитические выражения для вертикальной Z и перпендикулярной цилиндру горизонтальной составляющей Н. Цилиндр расположен перпендикулярно плоскости чертежа. Z = 2M (h2-x2)cos$-2xhsm$) (h2+x2)2 (23) Н = -2М (h2-x2)sm3 + 2xhcos3) (h2+x2)2 (24) /z2 ч- JC2 = (25) где h - расстояние от оси намагниченного цилиндра до точки расчета , х - расстояние по горизонтальной оси. М - магнитный момент цилиндра. v - угол намагничивания, отсчитываемый от горизонтальной оси В отличие от шара угол намагничивания отсчитывается от горизонтальной оси
При увеличении расстояния по горизонтали и вертикали от точки измерения до образующей цилиндра напряженность магнитного поля убывает по экспоненциальному закону (рисунки 2.1-2.5). При увеличении угла между вектором намагничивания от 0 до 90 и осью цилиндра тангенциальная составляющая переходит в нормальную и наоборот. При дальнейшем увеличении угла намагничивания до 180 кривая меняет знак. Обратим внимание, что в формулах отсутствует радиус цилиндра. Для цилиндра конечной длины конечной длины аналитические выражения отсутствуют. Для горизонтального пласта малой мощности формулы имеют вид: Зависимости вертикальной и горизонтальной составляющих магнитного поля пласта малой мощности от глубины залегания
Горизонтальный пласт малой мощности есть суперпозиция тонких пластов. Кривая Z (рисунок 2.6) имеет два максимума и три минимума. При b hv3 кривая имеет один пологий максимум и два минимума, т.е. форма аномалии качественно совпадает с формой аномалии горизонтального цилиндра (рисунок 2.1).
Зависимости вертикальной а) и горизонтальной б) составляющих магнитного поля горизонтального пласта малой мощности от направления намагничивания Если уменьшить b то график будет похож на ограниченный цилиндр или каверну в теле трубы (рисунок 2.8). 0.95 0.75 0,55 0,35 0,15 0,05 0, 1 Г \ 1 Л/ п Сґ р іди К, гм Рисунок 2.8 – Зависимости вертикальной а) и горизонтальной б) составляющих магнитного поля горизонтального пласта малой мощности от горизонтальной мощности Таким образом, качественные зависимости составляющих магнитного поля ограниченного по длине цилиндра можно получить, исследуя напряженности магнитного поля для горизонтального пласта и вертикального и наклонного пласта ограниченной мощности. Из анализа следует, что напряжённость Z магнитного поля ограниченного по длине цилиндра по сравнению с напряженностью поля цилиндра бесконечной длины имеет особенности, связанные с краевыми эффектами. Напряжённость горизонтальной составляющей магнитного поля вдоль простирания ограниченного цилиндра должна иметь особенности на границе цилиндра. Зависимость тангенциальной а) и нормальной б) составляющих магнитного поля внешней трещины от глубины дефекта
Коваленко А. И., где дефект рассматривается в виде двух витков проводника, по которому протекает ток, был произведен расчет магнитных полей внутренней (рисунки 2.9- 2.13) и наружней (рисунки 2.14-2.18) трещин длиной 50мм, расположенных перпендикулярно и под различными углами к оси трубы. Рисунок 2.10 – Кривая зависимости полного вектора напряженности магнитного поля внешней трещины от ее глубины
При увеличении глубины трещины величина ее магнитного поля возрастает. При этом границы трещины выражены более резко при большей глубине дефекта.
Аналогично ранее полученным результатам расчета по формулам , приведенным в [24] при изменении угла намагничивания от 0 до 90 происходит превращение тангенциальной составляющей магнитного поля в нормальную и наоборот.
Магнитное поле внешней трещины схоже по характеру распределения с магнитным полем намагниченного цилиндра. Имеют место ярко выраженные краевые эффекты, в то время как магнии тое поле внутренней трещины более схоже с магнитным полем намагниченного шара, у которого краевые эффекты проявляются слабо. При увеличении угла намагничивания до 90 происходит переход тангенциальной составляющей в нормальную и наоборот.
Основными уравнениями для решения задач магнитостатики методом конечно-элементного анализа в программном комплексе ANSYS являются уравнения Максвелла в дифференциальной форме с исключенными членами, которые зависят от времени [73]: где Hx, Hy и Hz – составляющие напряженности магнитного поля, jx, jy, jz – составляющие плотности тока.
В дополнение к уравнениям (35) следует записать выражение потока магнитной индукции через замкнутую поверхность в дифференциальной форме: где Bx, By, Bz – составляющие магнитной индукции. Причем где B – магнитная индукция, H – напряженность магнитного поля, 0 – магнитная проницаемость в вакууме, – относительная магнитная проницаемость вещества. Для решения задачи в численном виде необходимо задание граничных условий. Граничные условия для магнитного поля на поверхности модели S, исходя из равенства касательных и составляющих вектора напряженности Н и нормальных составляющих вектора индукции В: где n и – внешняя нормаль и касательная к поверхности проводника В ходе расчета в ANSYS был смоделированы дефекты различных размеров. В результате были получены графики зависимости магнитного поля дефекта от его глубины (рисунок 2.19), длины (рисунок 2.20), ширины (рисунок 2.21), расстояния до точки наблюдения (рисунок 2.24) и угла намагничивания (рисунок 2.26).
Намагничивающие и размагничивающие устройства
Внутритрубная диагностика на сегодняшний день является одним из наиболее точных и надежных, а поэтому и распространенных методов дефектоскопии подземных трубопроводов. Однако, несмотря на большое количество существующих технических средств, применяемых во внутритрубной дефектоскопии, существует ряд проблем, с которыми сталкиваются при дефектоскопическом обследовании. Поэтому изучение закономерностей распределения магнитного поля внутри трубопровода с дефектами является важной практической задачей.
Эксперименты по изучению остаточных полей внутри трубопровода проводились в лабораторных условиях на стенде-иммитаторе с внутритрубным интроскопом МИ-31. В ходе экспериментов были проведены измерения дефектов трубы. В результате измерений были получены пространственные картины визуализации магнитных полей рассеяния от различных дефектов, нанесенных на тестовую трубу. Аномальное магнитное поле косой трещины(справа) и вид под углом аномалии магнитного поля прямой трещины (слева)
Прямая трещина. Ширина 1.5 мм. Пропил сделан «болгаркой». Длина 74 мм. Форма – пропил с максимальной глубиной в центре 4 мм (толщина стенки трубы 6 мм). Косая трещина Ширина 1.5 мм. Пропил сделан «болгаркой». Длина 80 мм. Форма – пропил с максимальной глубиной в центре 3 мм (толщина стенки трубы 6 мм).
Обратим внимание, что глубина пропила на 25% меньше, чем для прямой трещины. Для вычисления длины необходимо умножить 8.377 мм на количество шагов датчиков, укладывающихся на графике и разделить на косинус угла наклона трещины относительно горизонтальной оси (6,58.377/0,65=83 мм).
Отверстия в стенке трубы: несквозное отверстие (диаметр – 11 мм, глубина – 2,5 мм); сквозное отверстие (диаметр 5.5 мм, глубина 6 мм); сквозное отверстие (диаметр 2 мм, глубина 6 мм). Сквозное отверстие диаметром 2 мм стендом диагностируется, но его размеры оценить трудно из-за того, что расстояние между датчиками Холла превышает его размер. Результаты экспериментальных работ сведены в таблицу 3.4.
По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1. Несмотря на ограниченное число датчиков Холла (40) практически все искусственные дефекты трубы достаточно хорошо визуализируются. Практически не визуализируется продольный сварной шов и несквозное отверстие диаметром 1 мм. Однако, и внутритрубные дефектоскопы MFL с продольным намагничиванием и большим числом датчиков Холла, расположенных в два ряда, также не определяют такие дефекты. Учитывая особенности дефектов распределительных трубопроводов (в основном это внешняя электрохимическая и микробиологическая коррозия, дефекты поперечных сварных швов) такая чувствительность может считаться достаточной для внутритрубной диагностики распределительных трубопроводов диаметром более 75 мм, особенно учитывая возможность увеличении количества датчиков Холла в промышленном приборе.
2. На стенде сложно однозначно определить и ширину и глубину отверстия. Для определения этих параметров промышленный внутритрубный интроскоп должен быть оснащен дополнительными датчиками, например, вихретоковыми, а количество датчиков Холла должно быть увеличено. Ширина и длина коррозионных дефектов (потери металла) определяется даже на стенде с достаточной точностью. Однако следует учесть, что реальные коррозионные дефекты имеют сглаженные края и форма аномалии может отличаться от представленной на рисунках.
3. Программное обеспечение стенда позволяет визуализировать дефекты распределительного трубопровода в плоском виде, в объемном виде, в виде сетки, гистограммы, поперечного сечения трубы, сигнала от каждого датчика Холла, выделять аномалии различными цветами и многое другое. Это позволяет упростить интерпретацию диаграмм. По нашему мнению оно может служить основой для программного обеспечения промышленного внутритрубного дефектоскопа для распределительных трубопроводов.
Измерение остаточной намагниченности металла трубопровода на практике является весьма сложной задачей, так как эти поля очень малы относительно магнитного поля Земли, достигающим в северных широтах 50-60 мкТл . Для уменьшения влияния этого поля на результаты измерений рассмотрим возможности магнитостатического экранирования с помощью материалов с низкими значениями остаточной индукции и коэрцитивной силыНс, но с высокой магнитной проницаемостью ju .
Одной из задач проведенных экспериментальных исследований по экранированию является выбор оптимальных условий измерений аномалий магнитного поля трубопровода (постоянного и низкочастотного переменного) феррозондом в магнитостатическом экране при максимальном коэффициенте экранирования магнитного поля перпендикулярного к магнитостатическому экрану и минимальному коэффициенту экранирования магнитного поля продольного этому экрану. Это позволит увеличить точность прибора при определении глубины заложения газонефтепровода и чувствительность к напряженным состояниям, возникающим в его стенках.
Результаты исследования остаточного магнитного поля трубопроводов в полевых условиях
Ставка (норма) дисконта должна по существу отражать возможную стоимость капитала и является минимальной нормой прибыли, ниже которой вложения можно считать неэффективными.
Для мероприятия в качестве нормы дисконта используется ставка процента по долгосрочным ссудам на рынке капитала или ставка процента, которая уплачивается получателем ссуды.
Если рассчитанная ЧТС положительна, то прибыльность инвестиций выше нормы дисконта и мероприятие следует принять. Если ЧТС равна нулю, то прибыльность равна норме дисконта. Если же ЧТС меньше нуля, то прибыльность инвестиций ниже нормы дисконта и от данного мероприятия следует отказаться.
Вторым показателем является внутренняя норма рентабельности (дохода) (ВНР или ВНД) проекта, то есть ставка дисконта, которая уравнивает сумму дисконтированных выгод с суммой дисконтированных затрат. Иначе говоря, при ставке дисконта, равной ВНР, чистая текущая стоимость равна нулю. ВНР определяется из уравнения ЧТС=0, которое можно записать в виде -к+Ш , (49) где г- ВНР. При анализе используется индекс доходности (ИД), представляющий собой отношение суммы дисконтированных эффектов, которые определяются как выгоды минус затраты, к первоначальным капитальным вложениям (если предусмотрено единовременное вложение средств) или к сумме дисконтированных капитальных вложений (если предусмотрено вложение средств по годам)
Ещё одним показателем, которым пользуются в финансовом анализе, является срок окупаемости или как его часто называют срок возмещения затрат. Его величина говорит о том, за какой период времени мероприятие позволяет возместить инвестиционные затраты (в том случае говорят о сроке возмещения затрат при простом сроке окупаемости) и позволит получить минимально приемлемый уровень прибыли (в этом случае говорят о дисконтированном сроке окупаемости).
Простой срок окупаемости определяется по кумулятивному реальных денег мероприятия, после которого кумулятивный поток реальных денег останется неотрицательным до момента окончания мероприятия.
Дисконтированный срок окупаемости определяется по кумулятивному дисконтированному потоку реальных денег мероприятия, после которого кумулятивный дисконтированный поток реальных денег остаётся неотрицательным до момента окончания проекта. Если такой момент времени определить нельзя, то проект считается неэффективным.
В таблице приведены основные исходные данные для расчета экономической эффективности: Таблица 4.1 - Исходные данные для расчета экономической эффективности инвестиционного проекта №12 345 Показатели Ед. изм. Базовый Внедряемый стандартнаявнутритрубнаядиагностика технология мониторингатехнического состояниянефтегазопроводов внутритрубная дистанционная Стоимость оборудования т. руб. 50 000 1 000 2 000 Норма амортизации % 10 10 Затраты на зарплату т.руб. 60,0 100 Периодичность проведения раз/год 0,2 0,2 Норма дисконта % 10 В качестве исходных данных принята ориентировочная стоимость оборудования, которая может изменяться в зависимости от комплектации и производителя, а также ориентировочные затраты на заработную плату персоналу за выполнение объема работ по диагностике нефтегазопроводов. Периодичность внутритрубной диагностики 1 раз в 5 лет, дистанционной – 1 раз в год.
Расчет инвестиционного проекта по внедрению новой технологии мониторинга технического состояния нефтегазопроводов производился на 10 лет. В результате расчета были получены значения основных технико-экономических показателей, которые сведены в таблицу.
Расчет экономической эффективности от внедрения технологии мониторинга технического состояния нефтегазопроводов по остаточной намагниченности показал, что экономия достигается за счет разницы в стоимости оборудования (47 000 тыс. руб.). Чистый дисконтированный доход всего проекта получился положительным и больше нуля и на конец продолжительности эффекта составил 75 588 тыс. руб., что означает эффективность данного проекта и возможность рассматривать его для реализации. Дисконтированный срок окупаемости капитальных вложений для внедрения нового способа мониторинга технического состояния нефтегазопроводов составил полгода.