Организация контроля охранной зоны трубопроводного транспорта с использованием волоконно-оптических датчиков
ВВЕДЕНИЕ
В России нефтегазовая промышленность охватывает все этапы: добычу, переработку и транспортировку углеводородов. Большинство нефти и газа доставляется по трубопроводам, которые являются важной частью транспортной системы страны. Трубопроводный транспорт обеспечивает государству возможность контролировать поставки нефтепродуктов как на внутренний, так и на внешний рынки. Эта система включает в себя магистральные нефтепроводы, газопроводы и продуктопроводы. Ввиду высокой удаленности потребителей от месторождений и большой доли нефти и газа в экспортном балансе, значимость трубопроводного транспорта в России трудно переоценить.Обеспечение бесперебойной работы магистрального трубопроводного транспорта в стране является стратегически важной задачей государственного уровня. Для безопасной эксплуатации объектов магистральных трубопроводов и исключения возможности повреждения трубопровода, вдоль всей его трассы установлены охранные зоны.Современные промышленные системы сталкиваются с растущими требованиями к их надежности и способности работать в любых условиях окружающей среды. Однако, также важными аспектами являются наблюдаемость и управляемость этих систем. Оператор должен быть в состоянии обнаружить проблемы, включая потенциальные, определить их местоположение и принять своевременные меры для снижения временных и материальных затрат при возникновении аварийных ситуаций. Это позволяет оперативно реагировать на проблемы и минимизировать их последствия.
ВВЕДЕНИЕ. 2
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ.. 5
1. Трубопроводный транспорт нефти и газа в России. 5
1.1 Общие понятия о трубопроводном транспорте. 5
1.2 Основные объекты и сооружения магистральных газонефтепроводов 7
1.3 Актуальность проблемы предотвращения несанкционированных работ в охранной зоне. 9
1.4 Обзор существующих методов обнаружения несанкционированных действий в охранной зоне магистрального трубопровода. 11
1.5 Метод обнаружения несанкционированных врезок на магистральных трубопроводах с помощью оптоволоконных протяжённых датчиков. 12
1.5.1 Конструкция. 13
1.5.2 Общие понятия о волоконно-оптических кабелях. 14
1.5.3 Принцип действия волоконно-оптических охранных систем. 18
1.6 Выводы по анализу существующих методов обнаружения несанкционированных действий. 23
ГЛАВА 2. СУЩЕСТВУЮЩИЕ МЕТОДЫ ОХРАНЫ С ПОМОЩЬЮ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА.. 25
2. Методы охраны с использованием оптического волокна. 25
2.1 Системы охраны магистральных нефтепроводов и газопроводов «Магистраль» и «Капкан». 26
2.2 Система «Дунай». 29
2.3 Волоконно-оптическая система охраны периметров (FPMS) 31
2.4 Выводы по главе. 34
ГЛАВА 3. РАСЧЕТ РАСПРОСРАНЕНИЯ ВИБРАЦИОННОЙ ВОЛНЫ ОТ ИСТОЧНИКА ВИБРАЦИИ В ГРУНТЕ. 36
3. Расчетная часть. 36
3.1. Общие понятия. 36
3.2. Физико-механические свойства грунтов. 37
3.3. Расчет распространения вибрационных волн в грунте. 39
3.4. Расчет распространения амплитуды вибрационных волн, создаваемых различными источников вибрации. 48
3.4.1. Расчет распространения амплитуды вибрационных волн в грунте, создаваемых человеческим шагом. 49
3.4.2. Расчет распространения амплитуды вибрационных волн в грунте, создаваемых движением легкового автомобиля. 54
3.4.3. Расчет распространения амплитуды вибрационных волн в грунте, создаваемых движением грузового автомобиля. 59
3.5. Выводы по главе. 64
ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ПРОГНОЗИРУЕМОГО ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА 65
4.1 Расчет стоимости системы мониторинга с применением протяженных волоконно-оптических датчиков. 65
4.2 Расчет потерь продукта при повреждении трубопровода. 65
4.3 Выводы по главе. 72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 74
Не найдено
Любое воздействие на поверхность вызывает виброакустические колебания в прилегающем грунте в перпендикулярном оси воздействия направлении. Передаваемая грунту энергия колебаний снижает силы трения и сцепления между частицами грунта, что в свою очередь способствует уменьшению предельных напряжений на поверхности уплотняющих сегментов, которые необходимы для вытеснения частиц грунта в зону уплотнения.Процесс взаимодействия источника колебаний с грунтом включает передачу механической энергии от источника вибрации к грунту, распространение волн в грунте и диссипацию энергии в грунте. Источник колебаний может быть различным, например, это может быть шаг человека или проезжающее транспортное средство. При воздействии источника колебаний на грунт происходит возбуждение колебаний, которые распространяются в нем и отражаются от границ различных слоев грунта.Взаимодействие источника колебаний с грунтом зависит от многих факторов, таких как тип грунта, геометрия и характеристики источника вибрации, частота колебаний и многие другие.Для оценки воздействия источника колебаний на грунт используются различные методы и модели, которые учитывают особенности взаимодействия источника колебаний с грунтом и его окружающей средой.Один из таких методов основан на идее Рейнольдса о единстве процесса переноса механической и тепловой энергии в различных средах. Воздействие на грунт происходит периодическими импульсами [17]. При взаимодействии источника вибрации и грунта механическая энергия преобразуется в волновую форму и распространяется в грунте, вызывая его деформацию и колебания. При этом часть механической энергии также превращается в тепловую энергию, что может приводить к нагреву грунта. Обе эти формы энергии связаны друг с другом и могут взаимодействовать в процессе распространения волн в грунте.Силы сцепления между частицами грунта и внутреннего трения являются важными механическими свойствами грунта, влияющими на его удельное сопротивление. Изменение их на расстоянии от поверхности грунта различно и используется в качестве показателя изменения сил внутреннего трения и сцепления между частицами грунта при воздействии вибрации.