Данный метод относится к семейству параметрических методов (то есть методов, которые могут быть реализованы с использованием данных, получаемых из системы телемеханики без установки дополнительного измерительного оборудования и контроллеров). Он является одним из основных методов автоматизированного контроля целостности трубопровода (обнаружения утечек). Суть метода баланса заключается в контроле разницы количества продукта, подаваемого в трубопровод и продукта, вытекающего из него.
Реализация балансового метода и его особенности
Для реализации этого метода используются расходомеры, устанавливаемые на концах защищаемого участка. Максимально допустимое расстояние между расходомерами при котором можно пренебречь сжимаемостью жидкости с обеспечением высокой чувствительности для большинства трубопроводов не превышает 15-20 км. Для трубопроводов большей длины используются методы на базе мат. моделей (RTTM, E-RTTM). Если трубопровод имеет отводы, все они также должны быть оснащены средствами измерения расхода.
Наиболее эффективной схемой построения СОУ, основанной на контроле баланса, в случае линейных частей магистральных трубопроводов, является измерение баланса объема (с приведением его к единым условиям), поскольку характерное время схождения баланса массы на протяженных трубопроводах, транспортирующих продукт с меняющейся плотностью сравнимо со временем полного обновления содержимого трубопровода. Особенно это важно для нефтепродуктопроводов, используемых для перекачки партий различных продуктов.
При измерении баланса расхода ключевую роль в предельной чувствительности СОУ играет воспроизводимость (повторяемость) измерений и долговременная стабильность измерений расхода. Систематическая составляющая абсолютной погрешности может быть учтена сравнением показаний двух расходомеров, установленных на трубопроводе, а случайная составляющая – накоплением статистики измерений.
Преимущества балансового метода
Балансовый метод позволяет не только обнаруживать медленно развивающиеся утечки и утечки, появляющиеся и развивающиеся на фоне переходных процессов. Он сохраняет свою работоспособность при наличии самотёчных участков и специфических сочетаниях факторов, снижающих чувствительность волоконно-оптических методов обнаружения утечек (совпадение температуры продукта в трубопроводе и температуры окружающей среды, наличие постоянных источников шума, например автодорога и др.).
Для реализации метода не требуется установка специфичных контроллеров СОУ – для работы могут использоваться показания расходов, получаемые из СДКУ.
Недостатки балансового метода
Главными недостатками балансового метода являются отсутствие локализации (определения координаты места утечки), большое время, необходимое для обнаружения малых утечек и низкая чувствительность метода (по сравнению с волновым методом).
Характеристики балансового метода
В таблице 1 приведены гарантированные характеристики балансового метода для стационарного режима работы в соответствии с ОТТ-13.320.00-КТН-051-12 для линейного трубопровода без отводов. При проведении ПНР системы её характеристики могут оказаться лучше указанных.
Таблица 1. Характеристики балансового метода.
Примечания:
Реализация балансового метода и его особенности
Для реализации этого метода используются расходомеры, устанавливаемые на концах защищаемого участка. Максимально допустимое расстояние между расходомерами при котором можно пренебречь сжимаемостью жидкости с обеспечением высокой чувствительности для большинства трубопроводов не превышает 15-20 км. Для трубопроводов большей длины используются методы на базе мат. моделей (RTTM, E-RTTM). Если трубопровод имеет отводы, все они также должны быть оснащены средствами измерения расхода.
Наиболее эффективной схемой построения СОУ, основанной на контроле баланса, в случае линейных частей магистральных трубопроводов, является измерение баланса объема (с приведением его к единым условиям), поскольку характерное время схождения баланса массы на протяженных трубопроводах, транспортирующих продукт с меняющейся плотностью сравнимо со временем полного обновления содержимого трубопровода. Особенно это важно для нефтепродуктопроводов, используемых для перекачки партий различных продуктов.
При измерении баланса расхода ключевую роль в предельной чувствительности СОУ играет воспроизводимость (повторяемость) измерений и долговременная стабильность измерений расхода. Систематическая составляющая абсолютной погрешности может быть учтена сравнением показаний двух расходомеров, установленных на трубопроводе, а случайная составляющая – накоплением статистики измерений.
Преимущества балансового метода
Балансовый метод позволяет не только обнаруживать медленно развивающиеся утечки и утечки, появляющиеся и развивающиеся на фоне переходных процессов. Он сохраняет свою работоспособность при наличии самотёчных участков и специфических сочетаниях факторов, снижающих чувствительность волоконно-оптических методов обнаружения утечек (совпадение температуры продукта в трубопроводе и температуры окружающей среды, наличие постоянных источников шума, например автодорога и др.).
Для реализации метода не требуется установка специфичных контроллеров СОУ – для работы могут использоваться показания расходов, получаемые из СДКУ.
Недостатки балансового метода
Главными недостатками балансового метода являются отсутствие локализации (определения координаты места утечки), большое время, необходимое для обнаружения малых утечек и низкая чувствительность метода (по сравнению с волновым методом).
Характеристики балансового метода
В таблице 1 приведены гарантированные характеристики балансового метода для стационарного режима работы в соответствии с ОТТ-13.320.00-КТН-051-12 для линейного трубопровода без отводов. При проведении ПНР системы её характеристики могут оказаться лучше указанных.
Таблица 1. Характеристики балансового метода.
Время обнаружения утечки, мин1 | Чувствительность обнаружения утечки при стационарном режиме, % от максимального расхода |
Чувствительность обнаружения утечки при нестационарном режиме, % от максимального расхода |
Максимальное количество ложных срабатываний2 |
6 | 9 | 20 | 5 в год, но не более 1 в месяц |
12 | 7.2 | 20 |
|
18 | 5.4 | 15 |
|
24 | 3.6 | 10 |
|
30 | 1.8 | 6 |
|
- | 0.75 | 2 | Теоретический предел метода3 |
1 - продолжительность утечки заданного расхода должна продолжаться не менее времени обнаружения утечки, указанного в соответствующей графе, время развития утечки не более 60 секунд;
2 - для защищаемого участка до 1000 км. При длине участка до 2000 км допустимое количество ложных срабатываний увеличивается в 1,41 раза, свыше 2000 км – в 2 раза;
3 - видимо имеется в виду предельная чувствительность при использовании наиболее точных общепромышленных накладных УЗР с погрешностью измерения 0,5%
2 - для защищаемого участка до 1000 км. При длине участка до 2000 км допустимое количество ложных срабатываний увеличивается в 1,41 раза, свыше 2000 км – в 2 раза;
3 - видимо имеется в виду предельная чувствительность при использовании наиболее точных общепромышленных накладных УЗР с погрешностью измерения 0,5%