• ru

Исследования

Главная>Инновации >Исследования

На сегодняшний день на территории России действует разветвленная сеть магистральных трубопроводов, которая покрывает 35% территории страны, пересекая автомобильные и железные дороги, водоемы и лесные массивы, иногда проходя в непосредственной близости от населенных пунктов. Поскольку транспортируемыми среда в большинстве случаев обладает пожаро- и взрывоопасностью, огромное значение придается вопросам обеспечения надежности и безопасности.

Одним из методов неразрушающегося контроля, использующимся для выявления дефектов в процессе эксплуатации магистральных трубопроводов, является метод акустической эмиссии (АЭ), который обладает высокой чувствительностью к наиболее опасным (развивающимся) дефектам, обеспечивает интегральную оценку технического состояния протяженных участков трубопроводов и учитывает динамику развития дефектов при оценке их степени опасности.

Несмотря на высокую производительность метода АЭ и современного АЭ оборудования, которые позволяют за один цикл измерений проконтролировать до 3 км трубопровода, одной из основных проблем, препятствующих более широкому применению этого метода на трубопроводах подземной прокладки, является необходимость проведения шурфования для установки на поверхность трубы пьезоакустических преобразователей на расстоянии до 12-70 м друг от друга. Данное требование возникает из-за того, что на больших дистанциях между шурфами акустические сигналы от дефектов, которые могут присутствовать на контролируемом объекте, могут затухать и не доходить до ближайших к ним датчиков, как правило, работающих на частотах 30-500 кГц.

Поскольку затухание акустических сигналов, как правило, пропорционально частоте, основным способом увеличения дистанции между шурфами до 100 и более метров является понижение рабочих частот до 0.1-30 кГц. Однако при переходе в область низких рабочих частот, помимо амплитуд полезных сигналов, растут и амплитуды шумов. Таким образом, решение поставленной задачи требует разработки методики эффективных алгоритмов и фильтров, позволяющих уверенно обнаруживать полезный сигнал в присутствии сильных помех или нестационарных технологических шумов с различной природой и априорно неизвестными свойствами, в т.ч. при отношении сигнал/шум меньше единицы.

Компанией «ИНТЕРЮНИС-ИТ» проводятся исследования в данной области. Они включают в себя беспороговый непрерывный съем данных на трубопроводах при помощи удаленных друг от друга на дистанции до 200 м ПАЭ и вибродатчиков, работающих на частотах от 0.2 до 60 кГц. Для удаления шумов разрабатываются и применяются специализированные методы фильтрации, автоматически адаптирующиеся к характеристикам фонового шума. Для локации низкоамплитудных и удаленных источников АЭ разрабатываются специальные беспороговые методы определения времени прихода сигнала, кроме того, используются корреляционные методы локации. Для теоретической оценки возможностей метода, анализа распространяющихся по трубопроводу мод колебаний и тестирования разрабатываемых методов локации используется моделирование распространения сигнала АЭ по трубопроводу методом конечных элементов.

Одним из новых видов неразрушающегося контроля является т.н. метод акустической томографии, находящийся на стыке (НЧ) акустической эмиссии и корреляционного течеискания. Данный метод позволяет находить зоны локальных утонений и повышенных напряжений стенки трубопровода, заполненного жидкостью.

Метод заключается в регистрации двумя акустическими датчиками сигналов излучения отдельных элементов стенки трубы, возникающих в зонах локальных утонений и повышенных напряжений под воздействием пульсации давления  в трубопроводе и распространяющихся по жидкой транспортируемой среде, а также последующем их анализе корреляционным методом.

С помощью корреляционного анализа (графика значений функции взаимной корреляции сигналов в зависимости от расстояния до одного из датчиков) осуществляется определение местоположения источника излучения (дефекта) и (определение его энергетических характеристик, связанных со) степени его опасности. Поскольку амплитуды таких сигналов на несколько порядков ниже амплитуд сигналов от течи, для повышения соотношения сигнал/шум используется частотная фильтрация.

Появление сверхнормативных напряжений может быть вызвано не только утонением стенки трубы за счет коррозии (внутренней и внешней), но и нарушением условий эксплуатации за счет разрушения конструктивных элементов, например, из-за появления вмятин или механических рисок, обвала плиты перекрытия; искривления трубы при недостаточной компенсации температурного удлинения; разрушения или сдвига скользящей опоры.

Типичный рабочий диапазон частот от 300 до 5000 Гц характеризуется относительно низким затуханием. Вследствие этого для проведения диагностирования достаточно получить доступ к трубопроводу в камерах или смотровых колодцах, т.е. в основной массе случаев можно обойтись без проведения шурфов.

В отличие от обычной АЭ для проведения диагностирования не требуется дополнительно нагружать объект, т.е. менять режим эксплуатации трубопровода.

Акустическая томография может использоваться в качестве предварительного метода, локализующего места для проведения технического диагностирования методами.

Компанией «ИНТЕРЮНИС-ИТ» совместно с ООО «НТЦ «Нефтегаздиагностика» разрабатывается аппаратное и алгоритмическое обеспечение прибора для проведения акустической томографии. Исследования включают в себя беспороговый непрерывный съем данных на трубопроводах при помощи удаленных друг от друга акустических датчиков. Для удаления шумов разрабатываются и применяются специализированные методы фильтрации. Для теоретической оценки возможностей метода, анализа распространяющихся по трубопроводу мод колебаний и тестирования разрабатываемых методов локации используется моделирование распространения сигнала АЭ по трубопроводу методом конечных элементов.

Рис. 1. Расположение датчиков на трубопроводе и локализация места повреждения

Рис. 2. Проведение экспериментальных исследований

Рис. 3. Локация месторасположения дефекта корреляционным методом