Информационно-измерительная система контроля состояния оборудования распределенных пунктов газотранспортной сети

• Автор: Семин, Илья Васильевич
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 167 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННО- 8 ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ПОТОКОВ ГАЗА В ТЕРРИТОРИАЛЬНО-РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ГАЗОПРОВОДАХ
1.1. Общие сведения о территориально-распределенной системе газопро- 8 водов России
1.2. Классификация транспортирования газа как объектов информацион- 14 но-измерительных систем
1.3. Математические модели газотранспортных сетей как. объектов ин- 18 формационно-измерительных систем
1.4. Информационно-измерительные системы газовой отрасли
1.5. Структуры информационно-измерительных систем
1.6. Постановка задачи исследования
2. ГАЗОПРОВОД КАК ОБЪЕКТ ИЗМЕРЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ
2.1. Идентификация состояния газотранспортной системы
2.2. Структура информационно-измерительной подсистемы
2.3. Динамическая модель объекта измерения
2.3.1. Допущения, принятые при составлении модели
2.3.2. Динамическая модель
2.3.3. Течение газа в установившемся режиме
2.3.4. Переходные процессы в термодинамической системе
2.3.5. Математическая модель запорно-регулирующей арматуры
2.4. Идентификация параметрических отклонений
2.5. Структурные отказы в газотранспортной системе
2.5.1. Разгерметизация участка газопровода
2.5.2. Глухая полость постоянного объема
2.5.3. Отказ запорно-регулирующей арматуры
2.6. Расчет потребного объема данных, передаваемых по каналам связи 70 на пункт приема и обработки
2.6.1. Дискретизация сигнала
2.6.2. Квантование по уровню
Выводы

3. СТРУКТУРЫ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ 78 ТЕРРИТОРИАЛЬНО УДАЛЕННЫМИ ОБЪЕКТАМИ
3.1. Обобщенная структура информационно-измерительной системы 78 территориально удаленных объектов
3.2. Структура информационно-измерительной системы территориально 79 распределенными крановыми уз л ам им аг и стр ал ь н ых газопроводов
3.3. Структура информационно-измерительной системы территориально 82 распределенными станциями катодной защиты
3.4. Структура информационно-измерительной автоматической станции 87 катодной защиты металлических сооружений от коррозии
3.5. Структура информационно-измерительной системы территориально 93 распределенными газораспределительными пунктами
3.6. Структура информационно-измерительной системы территориально> 97 распределенными устройствами коммерческого учета расхода1 газа Выводы
4. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ ИНФОРМАЦИОН- 103 НО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ В ГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ
4.1. Техническая реализация информационно-измерительных систем 105 крановых узлов
4.2. Техническая! реализация информационно-измерительных систем 110 применительно к территориально распределенным станциям катодной
4.3. Техническая реализация информационно-измерительных систем 117 применительно к территориально распределенным газораспределительным пунктам
защиты
4.4. Опытно-промышленная эксплуатация
измерительных систем
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ПРИЛОЖЕНИЯ
информационно

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Объекты газовой отрасли характеризуются размещением большого количества оборудования на значительных территориях, большой их удаленностью друг от друга и центров управления. В тоже время эти объекты подходят под категорию опасных и требуют постоянного мониторинга за параметрами работы. В нефтегазовой промышленности России в настоящее время свыше 80% газораспределительных пунктов среднего и низкого давления не контролируется в реальном масштабе времени, не имеют средств измерения и управления. ОАО «Газпром» уделяет постоянное внимание решению этой задачи. Так в 2004 году был утвержден «Перечень технических решений, обязательных для включения в проекты по строительству и реконструкции газораспределительных сетей природного газа», предусматривающий разработку и внедрение информационно-измерительных систем для газовой отрасли. Учитывая большую территориальную разбросанность объектов для их объединения в систему наиболее целесообразно использовать каналы сотовой связи. При этом информационно-измерительные системы для территориально удаленных объектов в процессе функционирования должны обеспечивать высокую надежность и безопасность работы газотранспортной сети.
Задачи, связанные с разработкой таких систем решены далеко не полностью. В частности, не решены задачи связанные с разработкой математических моделей и идентификацией состояния'газотранспортной системы с применением информационно-измерительной подсистемы на основе модели связи релевантных реальных и виртуальных переменных, анализом параметрических отказов газотранспортной системы и оценкой объемов передаваемых данных в центр управления. Указанные обстоятельства определяют актуальность темы диссертации.
Объектом исследования диссертационной работы является информационно-измерительная система определения параметров системы территориально-распределенных газопроводов.
Предметом исследования являются модели и метод повышения эффективности информационно-измерительных подсистем системы территориально-распределенных газопроводов.
Методическую и теоретическую базу диссертационной работы составляют подходы и инструментарий теории информационно-
защиты по всей территории разветвленных газопроводов. При этом станции катодной защиты устанавливаются вдоль газопроводов по всей территории. Станции катодной защиты расположены на значительном расстоянии по территории пролегания газопроводов, причем газопроводы имеют различные ответвления, перемычки, резервные линии. Так на разветвленных сетях газопроводной системы Тульской области установлено свыше 2000 станций катодной защиты, которыми необходимо управлять в реальном времени для поддержания требуемого защитного потенциала в зависимости от состояния грунта и места пролегания газопровода. [109,122]
В настоящее время большинство станций катодной защиты не включено в информационно-измерительную систему из-за отсутствия надежных каналов передачи информации. Использование радиоканалов для передачи информации не является решением задачи.
В известных системах недостаток состоит в отсутствии обоснования загруженности каналов передачи информации, что приводит к их перегрузке при каких-либо нарушениях технологических параметров работы контролируемого оборудования и к полному нарушению работы информационно-измерительной и управляющей системы в целом при возникновении нештатных ситуаций на контролируемом оборудовании.
Для включения станций катодной защиты в информационноизмерительную и управляющую систему наиболее эффективно применение сети GSM для организации каналов передачи данных для территориально удаленных объектов. Это позволит создать единую информационноизмерительную и управляющую систему станциями катодной защиты с обоснованием загруженности каналов передачи информации, что обеспечит надежную работы системы в целом.[135,144]
Сложность решения задачи создания информационно-измерительной и управляющей системы территориально распределенными подстанциями в сетях 6-20 кВ состоит в расположения подстанций на значительной территории при больших удалениях от центра управления энергетической системой.