Оптико-электронные технологии и средства повышения надежности и безопасности объектов трубопроводного транспорта энергоресурсов

• Автор: Алеев, Рафиль Мухтарович
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 426 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие

! Введение

| 1. Методы и средства технической диагностики

і объектов трубопроводного транспорта

1.1. Общие вопросы диагностирования

1.2. Методы и средства диагностики трубопроводов

I 1.2.1. Методы непрерывного контроля

' Э 1.2.2. Методы периодического контроля
1.3. Оптимизация периода контроля трубопроводов
2. Система оптико-физических признаков утечек углеводородов
из магистральных трубопроводов
2.1. Тепловой контраст надземных трубопроводов
2.2. Тепловой контраст подземных трубопроводов

2.3. Тепловой контраст утечек нефти, природного и сжиженного газов
2.4. Спектрометрические характеристики газовой фракции нефти
2.4.1. Характеристики флуоресценции нефти
2.4.2. Пространственно-временная динамика газовой фракции нефти при её утечках из трубопровода
® 2.4.3. Характеристики комбинационного рассеяния и
дифференциального поглощения лазерного излучения газовой фракцией нефти
3. Параметрическая модель воздушной тепловизионной аппаратуры
3.1. Задачи и виды воздушной тепловизионной аппаратуры (ВТА)
3.2. Основные показатели эффективности и основные О технические параметры ВТА
3 3.3. Дешифрирование тепловизионных изображений из
3.4. Обнаружение объектов
3.5. Разрешение объектов
3.6. Различение объектов
3.7. Распознавание объектов
3.8. Поиск объектов
3.9. Влияние атмосферы на эффективность ВТА
Элементы оптимизации воздушной тепловизионной аппаратуры
4.1. Критерии качества аппаратуры
4.2. Выбор порога чувствительности и элементарного поля зрения
4.3. Выбор угла обзора
4.4. Выбор спектрального рабочего диапазона
4.5. Выбор градационной характеристики
4.6. Выбор отдельных узлов и элементов аппаратуры
Перспективные направления совершенствования
воздушной тепловизионной аппаратуры
5.1. Совершенствование оптико-механических и электронных
узлов аппаратуры
5.2. Использование поляризационного контраста объектов
5.2.1. Методика оценки эффективности поляризационного
канала ВТА
5.2.2. Практическое использование поляризационного
канала ВТА
5.3. Использование лазерной подсветки объектов
5.4. Использование фотоприемников с внутренним
интегрированием сигнала
5.5. Использование нескольких спектральных диапазонов
Методика и результаты экспериментальных исследований и
опытного инструментального аэромониторинга продуктопроводов
6.1. Условия проведения экспериментов
6.2. Моделирование аварийных ситуаций
6.3. Используемая аппаратура
6.4. Методика анализа тепловизионных изображений
6.5. Общие результаты исследований
6.6. Энергетические и геометрические параметры
тепловых аномалий
6.7. Практические следствия опытного инструментального аэромониторинга продуктопроводов
7. Разработка и исследование воздушной оптико-электронной
аппаратуры контроля трубопроводов
7.1. Назначение, оптическая схема и конструкция аппаратуры
7.2. Обоснование параметров тепловизионного канала
7.3. Обоснование параметров телевизионного канала
7.4. Обоснование параметров спектрометрического канала
7.4.1. Пороговая чувствительность канала
по концентрации газовой фракции нефти
7.4.2. Минимальная обнаруживаемая концентрация
газовой фракции нефти
7.5. Основные тактико-технические параметры аппаратуры
Заключение
Библиографический список использованной литературы
Приложение 1.
1. Отношение сигнал/шум спектрометрического канала.
2. Поляризация излучения при оценке чувствительности спектрометрического канала оптико-электронной аппаратуры "Свищ".
2.1. Измерение поляризационных характеристик отражённого лазерного излучения от некоторых типичных для трассы трубопровода природных объектов.
2.2. Измерение поляризационных характеристик оптической системы спектрометрического канала аппаратуры "Свищ".
2.2.1. Измерение коэффициентов пропускания полихроматора.
Эти методы основаны на использовании высокоточных датчиков и компьютерных систем обработки полученной информации. Контроль за состоянием трубопровода данными методами, как правило, осуществляется непрерывно, в течение всего периода его эксплуатации. Соответствующие системы параметрической диагностики обычно не требуют никаких дополнительных измерений и используют характерный для любого трубопровода набор датчиков: давления, расхода, мощности [29]. Частота расположения датчиков вдоль трассы трубопровода также обычная; достаточно измерений на узлах линейных задвижек и на насосных станциях. Для передачи информации не требуется никаких специальных каналов связи, т.к. требования по частоте опроса и объему передаваемой информации не выходят за рамки обычных для систем контроля и управления нефтепроводами. Это определяет сравнительно невысокую стоимость подобных систем и возможность их широкого практического использования. Впервые в России такая система внедрена в 1996 г. в ОАО "Сибнефтепровод" [30].
Системы параметрического контроля используют следующие признаки (критерии) утечки.
Изменение давления. Для квазистационарного режима перекачки характерен сравнительно медленно изменяющийся профиль распределения давления в трубопроводе. При возникновении утечки происходят локальные отклонения Др давления от установившегося профиля, которые распространяются вдоль трубопровода по законам акустики. Таким образом, становится возможным построить алгоритм, который, с одной стороны, способен выделить такие локальные изменения давления, а с другой не реагирует на выход из строя или неверные показания одного датчика или же на плавные изменения режима вследствие, например, вариаций свойств перекачиваемого нефтепродукта.
В качестве разновидности данного метода или дополнения к нему для обнаружения утечки может использоваться и соответствующее изменение