Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка автоматической системы непрерывного мониторинга технического состояния ответственного энергетического и трубопроводного оборудования по величине индивидуального расхода ресурса

Докладчик: Миодушевский Павел Владимирович

Должность: Научный сотрудник

Цель проекта:
Разработка экспериментального образца автоматической системы непрерывного мониторинга технического состояния ответственного энергетического и трубопроводного оборудования по величине индивидуального расхода ресурса.

Основные планируемые результаты проекта:
Для достижения цели проекта должны быть решены следующие задачи:
1. Разработаны новые высокоточные экстензометры и «розетки» из этих экстензометров для измерения сложного напряженного состояния ответственного энергетического и трубопроводного оборудования, которые должны работать в широком диапазоне температур.
2. Разработаны методы и средства крепления, градуировки и периодической поверки экстензометров.
3. Разработаны миниатюрные зонды-приёмники давления со встроенными чувствительными элементами (на базе тонкоплёночных тензорезисторов из материала SmSx) для измерения полного давления и скоростного напора потока в трубе. Для измерений малых изменений скоростного напора с повышенной точностью необходимо разработать новые датчики типа миниатюрных гидродинамических «весов».
4. Разработаны миниатюрные термоанемометры для точных измерений скорости потока в трубопроводе.
5. Разработан метод определения массового расхода нефти по результатам измерений скоростного напора и скорости потока в данном сечении трубы.
6. Разработан и изготовлен экспериментальный образец подсистемы сбора и обработки данных для автоматической системы непрерывного мониторинга технического состояния ответственного энергетического и трубопроводного оборудования по величине индивидуального расхода ресурса.
7. Разработано специальное программное обеспечение системы сбора и обработки данных для автоматической системы непрерывного мониторинга технического состояния ответственного энергетического и трубопроводного оборудования по величине индивидуального расхода ресурса.
8. Разработаны эскизная конструкторская документация и изготовлены стенды для экспериментальной отработки и испытаний методов и средств, разработанных и используемых в автоматической системе непрерывного мониторинга технического состояния ответственного энергетического и трубопроводного оборудования по величине индивидуального расхода ресурса.
9. Проведены исследовательские испытания методов и средств, вновь разработанных и используемых в автоматической системе непрерывного мониторинга технического состояния ответственного энергетического и трубопроводного оборудования по величине индивидуального расхода ресурса.
10. Разработаны технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции (автоматической системы непрерывного мониторинга технического состояния ответственного энергетического и трубопроводного оборудования по величине индивидуального расхода ресурса) с учётом технологических возможностей и особенностей индустриального партнёра.
Пути решения поставленных задач
1. Новые высокоточные экстензометры и «розетки» из этих экстензометров будут разработаны на базе нашего предыдущего опыта разработки технологии тонкоплёночных тензодатчиков из материала SmSx. Для этого будет необходимо изготовить специальную вакуумную камеру, позволяющую обеспечить нанесение всех тонкоплёночных слоёв, образующих мостовую схему датчика, «в одном вакууме». Корпус экстензометра будет изготовлен из нержавеющей стали типа АРМКО, сохраняющей свои свойства до температуры 340°C.
2. Для крепления экстензометров будут разработаны реперные упоры, которые будут установлены на объекте измерений с помощью приспособлений класса точной механики, обеспечивающих допуск на изменение длины базы измерения относительной деформации +/- 1 мкм. На реперных упорах будут также установлены точные винты для дополнительной регулировки величины сигнала экстензометра, соответствующего нулевой деформации объекта. Будут исследованы методы крепления реперных упоров с помощью клея, пайки и лазерной сварки. Градуировочное приспособление будет выполнено в виде эталонной балки с реперными упорами, помещённой вместе с автоматическим нагружающим устройством внутри термокамеры. Деформирование эталонной балки будет производиться с помощью шагового двигателя, изменяющего плечо «мёртвого груза» и тем самым изменяющего нагрузку на балку. Градуировка экстензометра будет производиться в пределах изменения относительной деформации от 0 до +/-0,0015.
3. Разработка миниатюрных зондов-приёмников давления со встроенными чувствительными элементами для измерения полного давления и скоростного напора потока нефти в трубе будет производиться на базе нашего предыдущего опыта разработки технологии тонкоплёночных тензодатчиков из материала SmSx. Эта же технология будет использована для создания новых датчиков типа миниатюрных гидродинамических «весов».
4. Разработка миниатюрных термоанемометров для точных измерений скорости потока нефти в нефтепроводе будет производиться на базе нашего предыдущего опыта разработки технологии тонкоплёночных датчиков температуры.
5. Раздельные измерения скорости потока и скоростного напора позволяют вычислить удельную массу протекающей в трубопроводе. Зная эту величину, скорость потока и площадь сечения трубы, можно вычислить массовый расход.
6. Специальное программное обеспечение системы сбора и обработки данных будет разработано с использованием нашего предыдущего опыта и новейших достижений в области обработки данных ресурсных испытаний.
7. Будут разработаны два стенда для экспериментальной отработки и испытаний методов и средств, вновь разработанных и используемых в автоматической системе непрерывного мониторинга технического состояния ответственного энергетического и трубопроводного оборудования по величине индивидуального расхода ресурса. Один из стендов будет включать универсальную испытательную машину с программным нагружением циклическими нагрузками и несколько типовых вариантов деталей, на которых будут установлены одиночные экстензометры и «розетки» из экстензометров. Второй стенд будет представлять собой модель трубы трубопровода, которая подвергается нагружению переменным внутренним давлением, изгибным нагрузкам и кручению. На трубе будут установлены одиночные экстензометры и «розетки» из экстензометров. Кроме того, внутри трубы будет организован поток жидкости и будут производиться измерения скорости потока и скоростного напора с помощью новых, разработанных в данном проекте датчиков. На этих двух стендах будет испытана и отлажена подсистема сбора и обработки данных.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Результаты данной работы будут использованы в энергетической и нефтегазовой промышленности для мониторинга технического состояния ответственного трубопроводного оборудования; в строительстве для мониторинга технического состояния зданий и сооружений, мостов, эстакад; на железнодорожном транспорте для мониторинга технического состояния подвижного состава и рельсовых путей; в судостроении для мониторинга технического состояния судов и морских платформ.
Основным способом использования результатов данной работы могут быть контракты на адаптацию и поставку автоматической системы непрерывного мониторинга технического состояния оборудования для заказчиков из вышеперечисленных отраслей промышленности.

Текущие результаты проекта:
На данном этапе ПНИЭР (1 этап) будут проведены:
1) Аналитический обзор современной научно-технической и методической литературы, затрагивающей вопрос безопасности и предупреждения техногенных аварий на объектах топливно-энергетического комплекса, а также систем мониторинга технического состояния оборудования тепловых и атомных электростанций (ТЭС, АЭС), а так же оборудования трубопроводного транспорта (ТТ).
2) Аналитический обзор современной нормативной, методической литературы, затрагивающей проблематику создания автоматической системы мониторинга (далее - АСМ) технического состояния ответственного энергетического и трубопроводного оборудования по величине индивидуального расхода ресурса.
3) Теоретические исследования методов создания АСМ.
4) Анализ достоинств и недостатков существующих систем мониторинга технического состояния ответственного энергетического и трубопроводного оборудования по величине индивидуального расхода ресурса
5) Выбор и обоснование направления исследований.
6) Патентные исследования в соответствии ГОСТ Р 15.011-96.40.