АННОТАЦИЯ
Методы обнаружения утечек в трубопроводах. Спектральный анализ сигнала и его реализация в пакете LabVIEW. 2011, 80 с., 36 ил., библиогр. список — 6 наим.
В рамках данного курсового проекта проведен аналитический обзор существующих в настоящее время приборов и, используемых ими методов, для обнаружения утечек жидкостей и газов в наземных и подземных трубопроводах. Рассмотрены особенности каждого из приведенных методов, а так же их достоинства и недостатки. Рассмотрен спектральный анализ сигналов, проведена его реализация в пакетеLabVIEW.
ВВЕДЕНИЕ
Системы обнаружения утечек в трубопроводе в последние годы приобретают все большую популярность.И это неслучайно, так как в самых различных отраслях промышленности и жилищно-коммунального хозяйства в настоящее время используется огромное количество трубопроводов (тысячи километров), как наземных, так и подземных доступ к которым чаще всего затруднен (трубопроводы под слоем грунта, воды и т.д.). Как известно, в процессе эксплуатации трубопровода в нем зарождаются различные дефекты: трещины, утонения стенки и сквозные дефекты (за счет коррозии металла), расклеивания стыковых соединений (в трубопроводах из ПВХ) и др. Проблема выявления таких дефектов постоянно остается актуальной. Так же, с каждым годом увеличивается количество случаев несанкционированного подключения к трубопроводам (хищение нефти и др.), поэтому существует необходимость еще на стадии проектирования подумать о безопасности трубопроводов при дальнейшей эксплуатации.
Внедрение системы обнаружения утечек на трубопроводах позволяет обеспечить оперативное, а главное очень точное выявление повреждений трубопровода или несанкционированного подключения.
.МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК В ТРУБОПРОВОДАХ
Методы обнаружения утечек из трубопроводов обычно классифицируют, во-первых, по способам получения первичной информации (измеряемым параметрам) и, во-вторых, по регламенту её получения. Перечень наиболее известных методов приведен в таблице 1.
Таблица 1 — Классификация методов обнаружения утечек в трубопроводах
1.1 Метод мониторинга давления с фиксированной или скользящей установкой
Исторически первая технология оперативного обнаружения утечек на трубопроводах, базируется на сопоставлении давления, периодически полученного от манометров на приемной и нагнетательной линиях насосной станций, с рассчитанными значениями для заданной производительности. В основе диагностического алгоритма — снижение гидравлического сопротивления участка негерметичного трубопровода, часть которого работает на номинальной производительности Qo, а другая — на пониженной производительности Qo — q, обусловленной утечкой q. Таким образом, утечка в конце диагностируемого участка трубопровода этим алгоритмом практически не диагностируется.
Современные средства САУ позволяют расширить возможности получения первичной информации за счет циклического опроса датчиков давления в точках измерения, рассредоточенных по трассе. Если градиент давления до места предполагаемой утечки превысит предварительно установленное значение (при постоянном расходе), а на последующем участке — снизится, то срабатывает сигнал тревоги.
Достоинства метода
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Самая низкая стоимость в инсталляции и эксплуатации;
Простота алгоритма в сочетании с использованием только штатных средств КИП;
Оперативность обнаружения значительных утечек (аварий, разрывов);
Интеграция с современными отечественными элементами САУ, Т.е. автоматическое отключение насосов и перекрытие задвижек на поврежденном участке трубопровода при появлении утечки.
К сожалению, используемые детерминированные модели установившихся изотермических режимов течения дают более 30% погрешности расчета распределения эксплуатационного давления по длине трубопровода. В этой ситуации пороговые уставки давления, используемые алгоритмом для диагностики утечки, назначаются волевым решением в соответствии с опытом эксплуатации того или иного участка трубопровода. С целью уменьшения вероятности ложного срабатывания системы эти уставки завышены, что снижает чувствительность.
Недостатки метода
Низкая чувствительность (1 о … 15 % от номинальной производительности);
Применение только при установившемся режиме эксплуатации трубопровода;
Ложное срабатывание при перекачке различных жидкостей или нарушении сплошности потока;
Большая погрешность определения места утечки;
Не применим в сложных трубопроводных сетях переменного диаметра, при наличии отводов или аккумулирующих емкостей.
Ложные срабатывания систем СОУ в первую очередь обусловлены уровнем моделей, используемых для описания поведения эксплуатационного участка нефтепровода, уложенного в рельеф местности. Несколько лучшие результаты по определению места утечки имеет следующий алгоритм СОУ, традиционно применяемый в практике эксплуатации отечественных трубопроводов.
.2 Метод гидравлической локации места утечки нефти
Физическая сущность метода заключается в анализе гидравлических характеристик участка нефтепровода. Измеряемой величиной в этом случае является манометрическое давление на концах двух специально выбранных базисных сегментах, находящихся вблизи перекачивающих станций. По показаниям манометров восстанавливается гидростатический напор продукта (Z+PM/r·g). Линия гидравлических уклонов, проведенная по уровням гидростатических напоров в двух точках, экстраполируется на весь участок между насосными станциями (рис. 1). Аналогичная процедура, выполненная на базисном сегменте в конце участка трубопровода при одинаковых условиях, должна дать тот же гидравлический уклон при условии герметичности трубопровода. Две экстраполяционные линии в этом случае будут параллельны. Если в некоторой точке возникает утечка нефти, то линия гидравлического уклона искажается и становится ломаной. При этом в интервале от первой нефтеперекачивающей станции до места утечки гидравлический уклон увеличивается δ il, а в интервале от места утечки нефти до последующей перекачивающей станции — уменьшается δ i2.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Рисунок 1 — Метод гидравлической локации утечки
Оценим погрешность и робастность метода. Для этого используем модель Л.С Лейбензона, предложенную для расчета изотермических трубопроводов, перекачивающих однофазную жидкость:
(1)
где Q — производительность перекачки; — диаметр проходного сечения трубопровода; — вязкость жидкости;
β, m — коэффициенты уравнения Лейбензона
Изменение гидравлического уклона в зависимости от производительности в рамках модели Лейбензона можно выразить в частных производных:
(2)
Зависимость этой же величины от изменений диаметра:
(3)
Сравнение чувствительности изменяемого параметра i = (∂Р/∂х) к изменению производительности δQ и проходного сечения δD можно произвести, приравняв приращение di по уравнениям (1) и (2):
(4)
Приведение подобных членов дает:
(5)
что демонстрирует большую чувствительность диагностируемого параметра 1 к изменению проходного сечения. Относительное приращение линейного размера проходного сечения D дает в 2,5 .. .4 раза (в зависимости от режима течения) большее изменение градиента давления, чем вариации производительности. Скопления газа, воды, ила и механических примесей, также как и парафиновые отложения, могут значительно сокращать проходное сечение трубы. Даже если специальными средствами поддерживать идеальное состояние базисных сегментов и обеспечить безусловный вынос скоплений воды, газа, ила, грата и парафинов, то изменение реологических свойств перекачиваемого продукта вносит ощутимую погрешность:
(6)
Анализ чувствительности алгоритма по реологическому параметру показывает:
(7)
что в ламинарном режиме течения, характерном для вязких жидкостей, изменение вязкости равнозначно влияет на градиент давления, как и вариации производительности (отношение m/(2-m)= 1). В турбулентном режиме течения это отношение несколько меньше, но чувствительность к обоим параметрам остается в том же порядке величин. Осложнений технологических параметров, не учтенных уравнением Лейбензона, значительно больше, что предполагает огромное количество корреляционных отношений в анализе робастности метода.
Влияние погрешности средств измерений на достоверность определения места утечки детально про анализировано в учебнике трубопроводного транспорта [3] на участках «идеального» трубопровода протяженностью L = 100 км, имеющего условные диаметры 300 и 500 мм. Показано, что при выбранной базе измерений фиксация дифференциального напора с точностью до 0,5 м столба нефти обеспечивает выявление утечки с интенсивностью не менее 1,5 … 5,0 %. Увеличение диаметра нефтепровода требует для фиксации малых утечек жидкости более высокой точности измерения гидравлических уклонов на базисных сегментах.
Таким образом, метод гидравлической локации утечек позволяет фиксировать дисбаланс расходов жидкости и рассчитывать сечения, в которых они происходят. Однако возможности этого метода ограничены, Т.к. при уменьшении интенсивности утечки точность метода снижается.
Достоинства метода
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
• Низкая эксплуатационная стоимость;
• Использование только штатных средств КИП;
• Оперативность обнаружения значительных утечек (аварий, разрывов);
• Дополнительные аналитические возможности: визуализация распределения давления по трассе.
Недостатки метода
низкая чувствительность (5 … 15 % от номинальной производительности), зависящая от расположения дефектного участка;
наличие «мертвой зоны» в конце эксплуатационного участка;
применение только при установившемся режиме эксплуатации изотермического трубопровода;
не применим в трубопроводных сетях со сбросами и подкачками;
чувствительность алгоритма к изменению проходного сечения труб в 3-5 раз выше, чем к утечкам, что приводит к ложным срабатываниям системы.
Тем не менее, барокорреляционный принцип применяется повсеместно во всех современных технологиях диагностики утечек совместно с другими методами ввиду удовлетворительной точности в определении места утечки и низкой стоимости аппаратных и программных средств.
.3 Метод сканирующих волн («ударной диаграммы» Н.Е. Жуковского)
Метод определения места утечки с помощью ударной диаграммы основан на анализе переходных процессов в трубопроводах при возникновении гидроудара. Впервые этот метод теоретически был обоснован и экспериментально исследован на Алексеевской водокачке (г. Москва) выдающимся российским инженером проф. Н.Е. Жуковским в 1897 году.
На основании своих работ Н.Е. Жуковским была получена система уравнений, описывающая переходный режим при гидравлическом ударе без учета сил трения по длине. Физическая сущность этих процессов связана с преобразованием кинетической и потенциальной энергий, которые определяют физические свойства среды и характер волновых процессов в ней. Дифференциальные уравнения, входящие в предлагаемую модель и описывающие неустановившееся движение реальной жидкости по трубам, получены на основании следующих допущений: труба — цилиндрическая с постоянной площадью сечения при исходном давлении, достаточно жесткая; течение жидкости по трубе — одномерное; гидравлические сопротивления для стационарных течений и неустановившегося движения эквивалентны; стенки трубы — упругие и подчиняются закону Гука под нагрузкой от давления; скорость течения жидкости 19 меньше скорости звука; плотность жидкости р линейно зависит от давления р.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Теоретическое описание процесса предложено формализовать в системе дифференциальных уравнений:
(8)
где А — коэффициент гидравлического сопротивления; — гидравлический радиус сечения потока; с — скорость звука.
Система уравнений (8) содержит нелинейный член 
. Однако, принимая множитель 
постоянным, равным его среднему значению по длине и по времени 2·а, можно получить линеаризованную систему для массовой скорости р и давления р.
Исходная система использована для получения «телеграфных» уравнений:
(9)
Рисунок 2 — График изменения давления без утечки и с утечкой
Показано, что вследствие линеаризации погрешность составляет не более 10 % от максимального давления. Аналогия между движением реальной жидкости в трубах и течением электрического тока по кабелю позволяет использовать математический аппарат, развитый в электротехнике, для описания распространения импульса давления или скорости в трубопроводной системе. Решением предложенной системы уравнений являются гиперболические функции вида:
где λk — комплексная постоянная распространения волнового процесса; — комплексный импеданс простого трубопровода бесконечной длины.
Решения (10) получены для распространения импульса прямо угольной формы вдоль идеализированного трубопровода. Вывод о наличии утечки делается при сопоставлении модельного решения и тренда показаний датчика давлений на конце диагностируемого участка трубопровода. Характерные тренды показаны на рисунке 2.
Анализ передних фронтов повышения давления показывает, что при наличии утечки появляется импульс пониженного давления через dt от момента посылки волны повышенного давления. Этот интервал времени соответствует времени пробега волны повышенного давления от датчика до утечки и возвращения отраженного отрицательного импульса назад к датчику давления. Сравнение задних фронтов — понижения давления показывает, что при наличии утечки появляется импульс пониженного давления через dt от момента посылки волны пониженного давления. Далее следуют волны пониженного давления, образованные накладкой множества отраженных от различных неоднородностей волн.
К достоинствам метода необходимо отнести возможность обнаружения утечки (несанкционированной врезки) в стадии сброса (отбора) продукта с постоянным расходом.
Достоинства метода:
непрерывность контроля во времени;
эффективен для быстрого обнаружения значительных утечек (разрывов);
обеспечивает дистанционное зондирование утечки;
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
независимость от погодных условий;
расположение оборудования в пределах насосной станции.
Недостатки метода:
большая погрешность при определении местонахождения значительных утечек (аварий);
низкая чувствительность к величине утечки (не применим для контроля малых утечек);
чувствительность метода понижается при последовательной перекачке различных нефтепродуктов.
Существенным недостатком данного способа является необходимость периодически генерировать импульсы давления с амплитудой 0,5 … 1,0 МПа, что требует соответствующего запаса прочности материала труб.
Модификацией метода ударной диаграммы Н.Е. Жуковского является метод отрицательных ударных волн. Математическая модель волнового процесса, послужившая основой для метода сканирующих волн, является общей для обоих методов.
.4 Метод отрицательных ударных волн
Согласно теории неустановившихся процессов, в момент возникновения утечки (или отбора) жидкости в трубопроводе возникают волны разряжения. Волна давления достигает измерительных точек по обе стороны от утечки. Время прибытия сигналов от преобразователей регистрируется на центральном диспетчерском пункте. Вычислительная процедура обрабатывает результаты поступающей информации с учетом: последовательности поступления сигналов, расстояния до преобразователей, скорости распространения волны понижения давления, эксплуатационных параметров перекачки и вычисляет место утечки. Разность (t1 — t2) моментов прихода волн свидетельствует о смещении места утечки относительно середины рассматриваемого участка. Координата Х места утечки определяется через разность моментов прихода волн к началу и концу участка трубопровода формулой
(11)
где L — длина диагностируемого участка трубопровода;
С — скорость звука.
Повышенный интерес современных исследователей к скорости распространения ударной волны связан с успехами импульсной телеметрии, применяемой при производстве буровых работ. Китайскими учеными НИИ разработки нефтяных месторождений (Daqing Petroleum Institute) предложены уточнённые зависимости для скорости звука в трубах:
(12)
где φ — объёмное газосодержание по диспергированной фазе;
φs — объемная доля механических примесей;
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
ρs — плотность твердой фазы (мехпримесей);
ρг = P/R Т — плотность газа в пузырьках;
К — коэффициент сжимаемости жидкости;
К s — модуль упругости твёрдой фазы;
Кг = гЧR ЧТ — упругость газовой фазы;
η≈ 0,3 — коэффициент Пуассона;
Кр — упругость трубы — параметр, определяемый в зависимости от механических нагрузок на участке трубопровода:
при продольном растяжении,
без продольных сжимающих усилий,
без продольных напряжений.
Скорость распространения возмущений колеблется от 1425 м/с для «жестких» водопроводов до 1000 м/с для продуктопроводов большого диаметра.
Исследование возможностей этого метода показывает, что волны давления, генерированные возникновением утечки, распространяются в покоящейся жидкости без существенного затухания и уверенно регистрируются измерительной аппаратурой. В работающем трубопроводе применение данного метода сталкивается с существенными трудностями, связанными со значительным затуханием волн.
Газовоздушные скопления, перекрывающие часть сечения труб на нисходящих участках работающего трубопровода, значительно снижают скорость распространения ударных волн и, соответственно, их амплитуды. Скорость распространения возмущений на самотечном участке трубопровода с газовоздушным скоплением зависит от степени его заполнения:
(13)
где Θ — центральный угол границы раздела фаз в сечении трубопровода.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Скорость распространения возмущений варьируется в широких пределах в зависимости от степени заполнения трубопровода. Например, для нефтепровода Ø1200 мм-С1I2=2,15 м/с, с уменьшением степени заполнения — уменьшается практически до нуля, с увеличением — р асимптотически стремится к значению показателя напорного режима. Однако, оценка сверху при устойчивых режимах расслоенного течения дает значение С ≈ 3 м/с, что на два-три порядка меньше аналогичного показателя напорного режима.
Метод не предполагает искусственного генерирования импульсов давления, но требует постоянного слежения за параметрами перекачки, что значительно повышает стоимость системы и эксплуатационные расходы. Но высокая чувствительность, избирательность и быстродействие стали решающими факторами в промышленной реализации метода различными IТ-компаниями.
Примером успешной коммерческой реализации метода может служить система постоянного мониторинга WaveAlert® компании Acoustic System Inc., которая позволяет оперативно обнаруживать утечки (в пределах 1 мин.), выявлять место потери герметичности с точностью ± 200 м в камеральных условиях.
Система обнаружения утечек WaveAlert® включает три уровня аппаратных и программных средств:
процессор предварительной обработки сигнала (интеллектуальный датчик-преобразователь, предварительный усилитель, контроллер);
узловой (групповой) процессор с системой телекоммуникации (радио, оптоволокно, проводная связь);
головной (host) компьютер с программным обеспечением SCADA и аналитическими возможностями.
Достоинства метода:
непрерывность контроля во времени;
оперативное обнаружение криминальных врезок;
высокая избирательность;
простота адаптивного алгоритма по единственному диагностическому параметру ∂P/∂r.
Недостатки метода:
высокие эксплуатационные расходы нанепрерывный мониторинг;
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
неработоспособность алгоритма в стадии сброса продукта при постоянном расходе;
искажение полезного сигнала на самотечных участках;
блокирование сигнала при разрывах сплошности потока.
Регистрация на концах контролируемого участка волны разрежения отечественными средствами КИП показывает достаточно высокую чувствительность метода на действующих трубопроводах ОАО «Транснефтепродукт» (1,5 … 3% Qном), время регистрации (5 … 10 мин), и малую погрешность определения места утечки (500 … 1000 м на участке 100 км). Время затухания волн давления соизмеримо со временем регистрации. Кроме того, разрыв сплошности протока в трубе на самотечном участке практически полностью изолирует сигнал и исключает возможность его регистрации, а присутствие в трубе инородных предметов или врезок, резких поворотов, гофров и пр. порождает отраженные волны, которые искажают фронт ударной волны, чем снижают процент регистраций. Тем не менее, метод нашел широкое применение в системе нефтепродуктопроводов для оперативного выявления несанкционированных врезок и хищения нефтепродуктов. Только в ОАО «Транснефтепродукт» за 2000 г. зарегистрировано 279 несанкционированных врезок, 218 из которых своевременно выявлены действующей системой.
В отсутствие контрольно-измерительных приборов по трассе трубопровода и средств синхронизации регистрации параметров на концах контролируемого участка метод упрощается до фиксации резкого перепада давлений на нагнетании и всасывании насосных станций, Т.е. сводится к методу мониторинга давления с фиксированной или скользящей уставкой.
Группа методов обнаружения утечек, основанная на интерпретации результатов измерений другого эксплуатационного параметра — производительности трубопровода Q, имеет большую точность и избирательность, но значительно дороже в эксплуатации и приборном обеспечении.
.5 Дифференциальный метод сведения баланса расходов
Дифференциальный метод сведения баланса расходов на участке трубопровода, оборудованном по концам расходомерами — самый точный из всех известных методов. В зависимости от особенностей обработки исходной информации сводится к методу линейного баланса, методу сравнения расходов или методу сравнения скорости изменения расходов, способен регистрировать «малые» утечки (меньше 1 %).
В соответствии с принципом линейного баланса масс разность расходов транспортируемого продукта на входе и выходе должна быть равна изменениям его количества в герметичном трубопроводе:
(14)
где 
— скорректированный дисбаланс масс за период времени τ;
Ginи Gout — расходы соответственно на входе и выходе трубопроводной сети;
М и N — число входов и выходов трубопроводной сети;
— изменение количества продукта в трубопроводе за время τ.
Существует два способа решения уравнения (14). Фирма ATMOS® International (REL Instrumentation), являющаяся специализированной дочерней компанией Shell, ответственной за развитие и внедрение систем для обнаружения утечек трубопроводов под торговой маркой ATMOS Рiре®, предлагает статистический метод, исключающий сложное моделирование трубопровода.
В системе на основе данных, поступающих на компьютер с установленных на местах датчиков давления, температуры и расходомеров, про изводится непрерывный расчет статистических вероятностей возникновения утечек. Количество продукта в трубопроводе для вычисления рассматривается как адаптивная стохастическая функция от эксплуатационных параметров участка трубопровода и скорости их изменения. Данные передаются и обрабатываются посредством систем PLC (Programmable Logic Controller) или RTU (Remote Terminal Unit) с использованием SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) или DCS (Distributed Control System).
Наибольшее преимущество статистического метода заключается в полном отказе от сложных аналитических моделей трубопроводов, что значительно сокращает объем подготовительных работ и расходов.
Система ATMOS Ртре® спроектирована на основе принципа «распознавания по моделям». Определение утечки базируется на оценке вероятности возникновения события при регулярной частоте замеров. Основным принципом, использованным для расчетов вероятности, является принцип сохранения массы (расчет баланса) и постоянная проверка гипотезы: наличие утечки против отсутствия утечки. Такое равновесие не может быть сохранено в случае образования утечки в системе. Отклонение от заданного равновесия можно обнаружить при помощи метода оптимального статистического анализа. Комбинация расчетов вероятностей с техникой распознавания моделей позволила системе ATMOS Ртре® достичь очень высокой степени надежности в смысле сведения к минимуму возникновения (генерации) ложных тревог при высокой чувствительности к формированию утечки в переходных и стационарных режимах. ATMOS® поддерживает протоколы обмена с известными инструментальными средствами: АВВ ICSS, Fisher-Rosemount (Delta V), Yokogawa, N ational Instruments, InTouch, Honeywell, Foxboro, GE Fanuc и др. Опыт компании ATMOSi (RELi) включает многочисленные внедрения как для компании Shell, так и для других высокотребовательных заказчиков, например, ВР, ВР-АМОСО, ESSO, Dow, Министерство обороны Великобритании, Лукойл и другие.
Существенными недостатками способа являются его инерционность (время обнаружения утечки до 20 периодов опроса датчиков), большая погрешность в локализации места утечки и длительный период времени обучения формальной модели при смене конструктивных параметров системы, свойств перекачиваемого продукта или внешних условий эксплуатации (грунтовых, гидрологических, погодно-климатических и пр.).
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Принципы детерминированного моделирования режимов эксплуатации МНП нашли свое отражение в отечественных разработках специалистов ИПТЭР и РУНГ им. И.М. Губкина, в частности, в программе «ИРЭН» — «Изменение режимов эксплуатации нефтепродуктопроводов».
Наиболее перспективным способом решения уравнения (14) является математическое моделирование в рамках системы функциональной диагностики осложнений технологических режимов эксплуатации трубопровода.
Изменения количества продукта в трубопроводе можно представить как сумму элементарных приращений, классифицированных по причинам их возникновения:
(15)
где Vо, ρо — объем участка трубопровода и плотность продукта при известной температуре и давлении;
— приращение плотности за счёт изменения температуры на величину ∆T и давления — ∆Р (ξ- коэффициент объемного расширения, К — модуль упругости продукта);
∆V = ∆Vт + ∆Vр — ∆Vω — приращение объема участка трубопровода,
где ∆Vт =α· ∆ Т, α — коэффициент объемного расширения металла (для стали α= 3,3·10-5 1/0С);
, где Е — модуль Юнга (для стали Е≈ 2·1011 Па);
— сокращение объема газовых скоплений.
Теоретически чувствительность метода не ограничена. При достаточно большой выборке данных за продолжительный период мониторинга погрешность метода за счет ошибки измерений расходов и давлений становится пренебрежимо малой. Статистические оценки погрешностей метода динамического баланса объемов продукта в трубопроводе, сделанные специалистами ИПТЭР на выборке диспетчерских данных, дают вероятность 0,95 обнаружения утечки 0,1 % от номинальной производительности на 11 замерах, что в регламенте опроса датчиков системой SCADA КТК составляет 45 минут. Утечка в 10% от производительности с той же вероятностью определяется за один цикл опроса, т.е. за 4 минуты. Конкурирующим продуктом на отечественном рынке СОУ является параметрическая система обнаружения утечек (ПСОУ) ООО «Энергоавтоматика», функционирующей в рамках СКДУ фирмы ЗАО «ЭлеСи» (г. Томск) на участке нефтепровода «Калтасы-Уфа-2» Ø700 мм, протяженностью 108,9 км. В качестве приборов давления используются датчики МТ-100Р класса точности 0,5. Накладные ультразвуковые расходомеры фирмы PANAMETRICS установлены на нагнетательной линии НПС «Калтасы-Г» и на приеме НПС «Чекмагуш-2». Данная система обнаружения утечек на нефтепроводе с самотечными участками позволяет фиксировать утечки величиной от 1 ,5% на стационарном режиме перекачки и от 7% и более на переходных режимах. Фирмой Combit АВ (Швеция) предложена система обнаружения утечек из трубопровода 990 LDTM, основанная на анализе баланса расходов по трассе нефтепровода, контролируемом универсальным ультразвуковым расходомером Unitlow фирмы Controlotron. Система внедрена на трансальпийском двухниточном нефтепроводе «Триест-Мюнхен». Декларируемая чувствительность метода — 1 %.
В системах СОУ, не учитывающих динамическое изменение количества продукта в трубопроводе, значительно упрощается алгоритм обнаружения утечек. В простейшем случае — это компаратор мгновенных расходов.
.6 Метод сравнения расходов
Метод основан на постоянстве мгновенног