Измерения в информационных технологиях
4. Lee A., Kawahara T., Shikano K. Julius — an open source real-time large vocabulary recognition engine // Proc. Europ. Conf. Speech Com. Technol. Aalborg (Denmark), 2001. P. 1691—1694.
5. Huang X., Acero A., Hon H.-W. Spoken Language Processing. Guide to Algorithms and System Development. New Jersey: Prentice Hall, 2001.
6. Алимурадов А. К., Чураков П. П., Тычков А. Ю. Выбор оптимального набора информативных параметров речевых сигналов для систем голосового управления // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 2013. № 1(3). С. 16—20.
7. Алимурадов А. К. Параметры и классификация систем распознавания речи // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. 2013. № 1(9). С. 79—84.
8. Алимурадов А. К. Обработка речевых команд в системах голосового управления // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 201 4. № 1 (7). С. 50—57.
9. Алимурадов А. К., Тычков А. Ю., Чураков П. П., Квитка Ю. С. Устройство голосового управления системой домашней автоматизации Z-Wave // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 201 4. № 2(8). С. 48—58.
10. Рабинер Л. Р., Шафер Р. В. Ц ифровая об работка речевых сигналов / Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1981.
11. Бодин О. Н., Чураков П. П., Тычков А. Ю., Кузьмин А. В., Давыдова А. А. Информационно-измерительная система для предварительной обработки флюорографических снимков // Измерительная техника. 2011. № 4. С. 41—44.
12. Михайлов В. Г., Златоусова Л. В. Измерение параметров речи / Под ред. М. А. Сапожникова: М.: Радио и связь, 1987.
13. Ли У. А., Нейбург Э. П., Мартин Т. Б., Уэлч Дж. Р., Зу В. У., Шварц Р. М., Шуп Дж. Е., Смит А. Р., Самбур М. Р., Хейс-Роз Ф., Гудмэн Г., Редди Р. Методы автоматического распознавания речи. Кн. 1 / Пер. с англ., под ред. У. Ли. М.: Мир, 1983.
14. Клетт Д. Х., Барнет Дж. А., Бернстейн М. И., Гил-лман Р. А., Кэймени А. М., Уокер Д. Е., Вольф Дж. Д., Буде У. А., Лауэр Б., Редди Д. Р., Эрман Л. Д., Лессер В. Р., Ли У. А., Шуп Д. И., Фланаган Дж. Л., Левинсон С. И., Рабинер Л. Р., Розенберг А. И., Медрес М. Ф., Уайт Дж. М., Самбур М. Р., Вакита Х., Макино Ш., Ясем В., Атон Ж. П., Дод-дингтон Дж. Методы автоматического распознавания речи. Кн. 2 / Пер. с англ., под ред. У. Ли. М.: Мир, 1983.
15. Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2013621400. Верифицированная база речевых с игналов / А. Ю. Тычков, А. К. Алимурадов, Ю. С. Квитка, Д. А. Ярославцева // Программы для ЭВМ, базы данных, топологии интегральных микросхем. 2013. № 4(86).
Дата принятия 03.07.2015 г.
ЛИНЕЙНЫЕ И УГЛОВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ
681.128.56
Построение профилемера для трубопроводов диаметром 100—300 мм на основе волоконно-оптического сенсора
А. X. СУЛТАНОВ1, С. Л. ВИНОГРАДОВ2, И. Л. ВИНОГРАДОВА1,
Л. 3. ЯНТИЛИНА1, В. С. ЛЮБОПЫТОВ1
1Уфимский государственный авиационный технический университет,
Уфа, Россия, e-mai: tks@ugatu.ac.ru
2000 «Инновационные нефтегазовые технологии», Уфа, Россия, e-mail: vil-4@mail.ru
Разработан принцип построения компактного профилемера, эффективного для диагностики трубопроводов малого диаметра. Предложено использовать волоконно-оптический сенсор, чувствительный к прогибу, основанный на многомодовых оптоволокнах либо на оптоволоконных решетках Брэгга. Проанализирована работоспособность экспериментальных образцов прибора.
Кпючевые слова: профилеметрия, волоконно-оптический сенсор, многомодовое оптоволокно, спекл-кар-тина, брэгговское оптоволокно.
The construction principle for compact geometry tool effective for diagnostics of a small diameter pipelines was developed. The use of fiber optical sensor, sensitive to flexure and based either on multi-mode fibers or on Bragg fibers was suggested. The analysis of efficiency of the assembled experimental prototypes is carried out.
Key words: geometry tool, fiber optical sensor, multi-mode optical fiber, speckle picture, Bragg optical fiber.
Для уменьшения рисков возникновения аварий и инцидентов на производственных объектах предприятий нефтегазовой отрасли (одна из актуальных задач при эксплуата-
ции газопроводов) необходимо повышать информативность диагностики и расширять сферу диагностируемых объектов. В частности, для внутритрубной диагностики (ВТД) газопро-
водов применяют диагностические снаряды и профилеме-ры протяженной формы [1—3]. Поэтому ВТД традиционно проводят на участках газопроводов, оснащенных камерами приема и запуска очистных устройств (далее КПЗОУ) — сооружений, входящих в состав магистральных газопроводов. В настоящее время региональные газопроводы и газопроводы-отводы на магистральных уч астках не оснащены КПЗОУ, следовательно, они не подвергаются ВТД. Учитывая тот факт, что средний срок эксплуатации многих существующих магистральных газопроводов (включая подземные) превышает 30 лет, возрастает актуальность их высоко информативной диагностики.
Для обеспечения рачительной эксплуатации газотранспортных систем и требований промышленной безопасности в данной работе поставлена задача разработать технические принципы построения компактного профилемера (как средства измерений профиля трубы), эффективного для диагностики газопроводов диаметрами 100—300 мм и длиной непрерывного сегмента до 15 км, а также проанализировать работоспособность экспериментальных образцов (ЭО), изготовленных согласно разработанным принципам. Предполагается, что изменение профиля трубы связано с вмятинами, дефектами сварных швов или наростами, твердость которых по Бринелю может составлять 140—200 НВ.
Также полагаем, что скорость движения профилемера, увлекаемого перекачиваемым продуктом, не превышает 10 м/с, ускорения на поворотных участках и при соударениях с возможными препятствиями не превышают 4,5—5,0 м/с2, а температура и давление перекачиваемого продукта лежат в диапазонах 5—40 °С и 490,33—7845,32 кПа. При разработке функциональных схем профилемера приняты следующие допущения: давление внутри устройства остается в пределах 7845,32—8825,98 кПа; износ поверхности его оболочки в процессе эксплуатации, проявляющийся в виде стирания внешней части, не должен превышать 15 % ее полной толщины; остаточные деформации должны составлять менее 1 мм. Это обеспечит регистрацию искажений профиля трубы с приведенной погрешностью 10 % и среднестатистическим наростом 1 см на профиле. Расположение нароста вдоль трубы от начала сегмента (камеры пуска-приема), как и для традиционно применяющихся профилемеров, следует определять с абсолютной погрешностью до ± 1 м. Для этой цели можно использовать установленные на трубопроводе маркеры, зафиксированные в паспорте трассы, и корректировщики. Последние срабатывают при регистрации профилемером моментов прохождения трубных стыков (что, как правило, не остается незамеченным при анализе показаний устройства), расположенных через каждые 10 м (обозначены в паспорте трассы).
В предлагаемом профилемере для безопасной эксплуатации вместо традиционных КПЗОУ в составе диагностируемого участка газопровода достаточно использовать камеры типа 11-УПП-1 [4], которые устанавливают взамен концевой запорной арматуры участка или совместно с ней.
Новый принцип построения профилемера. Для повышения эффективности выполнения профилеметрии трубопроводов среднего и малого диаметров предлагается использовать измерительный снаряд в форме шара (рис. 1) с мягкой внешней оболочкой подобно шаровым очистным
2 3
Рис. 1. Движение снаряда по трубе: 1 — области искажения трубы; 2 — Bluetooth; 3 — деформация оболочки; 4 — считывание (подзарядка) на станции
скребкам [5], а в качестве чувствительного элемента — расположенные на оболочке оптические волокна (OB). Такая конструкция практически исключает застревание, компактна, одновременно можно применять пускатели для шаровых скребков; благодаря OB обеспечивается точность, информативность измерений, пожаровзрывобезопасность. Следует отметить, что такого рода приборные системы в настоящее время отсутствуют не только в России, но и за рубежом.
Применение OB в диагностическом оборудовании находит все большее распространение в отечественной нефтегазовой промышленности. Зарубежные ведущие фирмы в области внутрискважинной и трубопроводной диагностики, такие как Weatherford (США), Metrol (Великобритания), Ziebel (Германия) и др., используют волоконно-оптические средства во многих своих устройствах [6—8]. Безусловно, этими и другими компаниями ведутся работы по расширению парка измерительного оборудования, в частности — по созданию профилемеров для рассматриваемой задачи. При этом нельзя не учитывать, что подобное оборудование всегда будет весьма дорогостоящим для Российского рынка: стоимость только инсталляции зарубежных систем для анализа состояния скважин или трубопроводов составляет порядка 1,5 млн. долл.
Предлагаемый профиле-мер, увлекаемый перекачиваемым продуктом, должен содержать электронную часть — ядро (рис. 2), обеспечивающую функционирование волоконно-оптической части за счет собственного аккумулятора, и, при необходимости, систему ближней радиосвязи. Для последней можно использовать каналы Bluetooth или ZigBee. Канал радиосвязи при наличии телекоммуникационных средств вдоль трубопровода позволит уточнить его 3D-модель по контрольным точкам (расположенным че-
Рис. 2. Расположение функциональных областей профилемера:
1 — защитная мягкая полиуре-тановая оболочка; 2 — чувствительная оболочка с оптоволоконной сеткой; 3 — буферная мягкая область; 4 — поверхность твердого «ядра»; 5 — область для размещения электронных элементов для излучения, приема, частичной обработки оптического сигнала и обеспечения ближней радиосвязи
Рис. 3. Функциональные компоненты сенсора: 1 — лазерный источник непрерывного излучения; 2 — блок фильтров с оптическим изолятором на входе; 3 — спектроанализирую-щее устройство; 4 — персональный компьютер; 5 — многомодо-вое оптическое волокно; 6 — твердое ядро; 7 — мягкая оболочка;
8 — прогиб оболочки
рез 5—15 км) в режиме реального времени. Для этой цели предлагается использовать блок безинерциальной навигационной системы (БИНС), содержащий волоконно-оптический гироск
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.