Fiber-optic system for the prevention of dangerous processes on product pipelines

Волоконно-оптическая система предупреждения опасных процессов на продуктопроводах

Технологии распределенного измерения эффектов рассеяния Мандельштам-Бриллюэна, Рамана и Рэлея предоставляют данные об опасных тенденциях изменения параметров, которые могут указывать на потенциальный выход объектов из строя. Принцип действия этих технологий основан на регистрации обратного рассеяния света в оптическом волокне сенсора при прохождении через него оптического импульса и измерении интенсивности или частоты этого излучения.

Мандельштам-Бриллюэновское рассеяние (ВРМБ):
Применяется для измерений деформационных и температурных воздействий на оптические волокна. К одному оптическому импульсному спектроанализатору может быть подключено до 20 участков мониторинга, каждый длиной до 80 км.

Рэллеевское рассеяние:
Используется в виброакустическом анализаторе для регистрации акустических и вибрационных воздействий на оптическое волокно. Диапазон действия составляет до 80 км с возможностью увеличения числа подключаемых сенсоров до 8.

Рамановское рассеяние:
Применяется для контроля распределения температуры на участках продуктопроводов небольшой протяженности (до 50 км).

Сенсорные кабели, используемые в этих системах, могут быть чувствительными к температуре, деформации, акустическим и вибрационным воздействиям. Эти сенсоры не требуют электропитания и устанавливаются вдоль всего контролируемого участка.

Волоконно-оптическая система геотехнического мониторинга (ВОС ГТМ)

ВОС ГТМ, основанная на принципе Бриллюэновского рассеяния, предназначена для сбора, обработки, хранения и передачи информации о геотехническом состоянии магистральных трубопроводов в автономном периодическом режиме. Система контролирует:

• Температура грунта вдоль трассы трубопровода: позволяет обнаруживать утечки продукта и растепление многолетнемерзлого грунта.

• Деформации грунта: выявление провалов, оползневых смещений и смещений в зонах тектонических разломов.

• Температура трубопровода: контроль температуры продукта по длине трубопровода.

Напряженно-деформированное состояние трубопровода: контроль деформаций, вызванных растяжением, сжатием и изгибом.

Контроль смещений грунта

Контроль смещений грунта позволяет выявить потенциально опасные явления на ранней стадии и предотвращать повреждение крупных объектов, таких как дороги, трубопроводы и здания. При подвижках грунта секция сенсорного кабеля испытывает деформацию, что позволяет системе фиксировать любые изменения.

Для повышения точности мониторинга грунтовых подвижек внешнюю оболочку сенсора делают волнистой (гофрированной), а также применяют специальные якоря, которые предотвращают проскальзывание сенсора и защищают его от повреждений при больших подвижках грунта.

Мониторинг деформации продуктопровода

Для критически опасных участков трубопровода, где информации о смещениях грунта недостаточно, разработана система мониторинга распределения деформаций. Сенсорные кабели устанавливаются непосредственно на трубопровод, что позволяет контролировать его поведение в реальном времени, строить 3D-модель и точно рассчитывать деформации на разных участках. Диапазон измерений составляет до 10 000 микрострейн с чувствительностью от 25 микрострейн, что зависит от ряда факторов, таких как количество и место расположения сенсоров, метод их крепления и другие параметры.

Обнаружение утечек

Традиционные методы диагностики дефектов трубопроводных систем требуют значительных подготовительных работ, увеличивая время простоя. Точная локализация места утечки с помощью систем распределенного мониторинга температуры позволяет сократить время реакции на событие, снизить потери продукта и минимизировать вредное воздействие на окружающую среду.

Система обнаружения утечек из трубопроводов может быть построена на принципе Бриллюэновского или Рамановского рассеяния, что позволяет оперативно обнаружить факт утечки и установить место ее образования.

Обнаружение метана

Уникальные волоконно-оптические системы способны удаленно (до 40 км) детектировать взрывоопасные концентрации метана на объектах газопроводного транспорта. Система отправляет световые сигналы к датчикам метана, которые установлены в необходимых локациях, и отслеживает концентрацию метана на рабочем месте оператора. Эта система также оповещает соответствующие службы при достижении концентрации метана в воздухе уровня в 0,1% от нижнего предела концентрации поддержания горения.

Основные характеристики системы:

• Возможность подключения до 8 датчиков к одному анализатору.

• Разрешение: 0,1% от нижнего предела концентрации поддержания горения.

• Отсутствие необходимости в подводе электропитания для датчика.

• Дальность действия: до 40 км.