ЕНЕРГИЯ - Списание за оборудване, технологии и инженеринггодина VI, брой 2, 2014

Системи за сигурност и мониторинг на газопроводи

Системи за сигурност и мониторинг на газопроводи

Интегрираните системи за сигурност и наблюдение включват команден и контролен център, комуникационни мрежи, полево оборудване. Операторите на газопроводите трябва ежедневно да гарантират безопасността, рентабилността и прозрачността на техните инсталации. Те също имат задължение да опазват околната среда и да гарантират физическата цялост на самата мрежа. С подходящи технически решения и SCADA системи операторите могат да управляват дистанционно вентили, помпени станции и приемни терминали, като така осигуряват пълната безопасност. Детектирането на нежелани намеси и защитата на периметъра може също да се осъществява по различни начини, чрез микрофонни сензори, видео наблюдение, видеозаписи и други.

Системата I-PASS на Elbit Security Systems
Elbit Security Systems (ELSEC) предлага системата I-PASS. Тя е оптимизирана за защита на газопроводи и осигурява и други инфраструктурни инсталации от енергийната индустрия. I-PASS е базирана на 3 основни интегрирани елемента: подземен сензорен кабел с оптични влакна; детектираща система за малки течове; командна и контролна система за управление от една единствена мониторингова станция. Концепцията на тази обща архитектура е да се използват подземно инсталирани пасивни сензори, които не са изложени на повреди на нивото на земята, без никакви изисквания за захранващи линии или RF комуникационни трансивери по протежение на газопровода. Първоначално системата детектира подозрителни дейности близо до газопровода, дава възможност на оторизираните лица да идентифицират дейността и да реагира преди появата на повреда. След това системата детектира действителни течове, причинени от корозия или незаконна дейност и дава информация на оператора относно идентифицирането на точното място и типа на заплахата.

Системата за детектиране Secure Pipe на FFT
Системата Secure Pipe на компанията FFT (Future Fibre Technologies) детектира и локализира намеси на трети страни и нарушения по протежение на подземни газопроводи на разстояния от хиляди километри, в реално време, преди възникване на повреда. Тя използва нов или съществуващ кабел с оптични влакна, инсталиран над газопровода, като детектира и локализира мястото на проблема в границите на 150m от газопровода, независимо от неговата дължина. Единичната система може да защитава до 40km, а съставните системи, които работят заедно, покриват по-големи разстояния. Лазерната светлина се предава по оптичния кабел и обратният сигнал се следи и анализира от Secure Pipe контролер. Обратният сигнал се подлага на интелигентна обработка за минимизиране на погрешните аларми, като същевременно детектирането на действително опасни събития не спира. По протежение на газопровода няма захранващи устройства и електроника. Захранване се изисква само за контролера, който обикновено се разполага в контролната стая или в помпена станция. От контролера до началото на газопровода е неактивната част на кабела, където се инсталира стартов сензор. Оттук нататък кабелът е активен по цялата дължина на газопровода до крайния сензор. Съвременните FFT системи за защита и мониторинг на газопроводи предотвратяват погрешни сработвания вследствие на смущения, докато поддържат максимална чувствителност за други евентуално възникнали събития. Точното място на възникване на проблема е известно и там се изпраща охранителен или поддържащ персонал за осигуряване на бърза реакция.

Разпределителни акустични системи OptaSense
Разпределените акустични системи са едно съвременно техническо решение, което се налага бързо на пазара и предоставя много ползи за операторите на газопроводи. Системата OptaSense е разработена, за да предотвратява появата на повреди чрез предварителни предупреждения за събития, които могат да доведат до инциденти.

Монтирайки OptaSense предавателно устройство на единия край на стандартен кабел с оптични влакна се създава акустичен масив от виртуални микрофони на всеки 10m от кабела. Звукът, приет от виртуалните микрофони, се анализира, преобразува и визуализира на графичен дисплей, който показва на оператора какво се случва във всяка една част от оптичния кабел. OptaSense работи чрез изпращане на светлинен импулс по оптичната линия. Малък процент от светлината се отразява обратно към източника – този ефект се нарича обратно разсейване. Създадените звукови трептения или вибрации близо до оптичния кабел променят характера на обратно разсеяната светлина и тези промени се анализират, за да се възпроизведе звукът или вибрациите, които са ги причинили. След това звуковите трептения се изпращат към обработващо устройство, което извършва анализ чрез специални алгоритми и създава специфични алармени съобщения за дадено събитие или последователност от събития. Тези алармени съобщения могат да бъдат визуализирани на системния графичен потребителски интерфейс, включващ карта на газопроводната мрежа с точност до 10m, или се подава релеен сигнал към наличните контролни системи на оператора.

Акустичната система OptaSense активно извършва мониторинг, открива течове и осигурява защитата на газопровода, използвайки един и същ оптичен сноп, което я прави много подходяща за ретрофитни проекти със съществуващи кабелни инсталации. Тези системи могат да покрият дължини до 80km между захранващи и мрежови свързвания, като внедряването им е опростено и не влияе върху съществуващите дейности.

Акустичната технология отговаря на изискванията и осигурява непрекъснат мониторинг на много дълги разстояния. Операторите могат да наблюдават непрекъснато цялата дължина на кабела с оптични влакна и да детектират, класифицират и локализират многобройни едновременни неизправности с отлична резолюция, като сигналът, получен от всяка една секция на оптичния кабел, не се влияе от вибрациите на коя да е друга секция. OptaSense използва обработваща архитектура за анализиране на акустичната дейност, която дава информация на оператора за заплахата и минимизира погрешните аларми. Разработеният по поръчка на клиента софтуер позволява на оператора да създава зони, където специфични дейности могат да бъдат активирани, подтиснати или настроени спрямо различни екологични условия или изисквания. По този начин се извършва контролиране на информацията, която е важна за инсталацията.

Обхватите за детектиране зависят от типа на почвата около оптичния кабел. OptaSense може да детектира хора, преминаващи на разстояние 5-10m от подземния кабел, ръчно копаене на разстояние 5-10m, превозни средства – 5-15m, механизирано копаене или друга тежка механизация – 20-50m. OptaSense се прилага при: намеса на трети страни, защита на активи, детектиране на течове, мониторинг на съоръжения и др. Компанията OptaSense непрекъснато усъвършенства своя подход към клиентите и техните изисквания и се адаптира към новите, разнообразни опасности.

Акустична система за сигурност на Westminster
Westminster предлага решения, които могат да се използват за обезпечаване на висока степен на защита за подземни и надземни газопроводи и да се свързват с други системи, като се осигурява обща контролна и командна система, покриваща цялата инфраструктура. Акустичната система за сигурност с оптичен кабел (AFOPSS) е предназначена да осигурява защита на газопроводите, като осигурява ранни предупреждения за течове, незаконни присъединявания, земекопни дейности и нарушители, които могат да бъдат потенциална заплаха. Системата извършва мониторинг на вибрациите и акустиката на всеки метър от газопровода чрез стандартен комуникационен кабел с оптични влакна, свързан към едно или повече предавателни устройства. AFOPSS предупреждава за опасност, чрез определяне на точното местоположение (GPS/GIS) и чрез извършване на интелигентен анализ на събития, за да бъдат намалени рисковете от течове или заплахи като копаене, свличане на земни маси, пробиване или опити за саботаж. За един отговорен бизнес осигуряването на целостта и намаляването на рисковете за газопроводите е задължително. AFOPPS дава възможност на операторите на газопроводи да преодолеят много от ограниченията на конвенционалните системи. Една модерна система може да покрие разстояние до 50km, да извършва мониторинг на всеки метър от газопровода, да открива и локализира течове или заплахи с точност 1m и да разграничава различни събития с резолюция от 2m, да проследява потенциални нападатели с превозни средства или пеша, да определя посоката и скоростта на превозните средства и нарушителите, да идентифицира реалните заплахи и да отхвърля погрешните такива, да конфигурира, управлява и прави ъпгрейд на предавателя и др. AFOPSS анализира обратното разсейване на лазерна светлина от стандартен оптичен кабел (вече въведено при SCADA системите и в телекомуникациите), като се постига голяма мониторингова чувствителност. Системата е лесна за инсталиране и конфигуриране, може да се интегрира със системи за управление на сигурността, притежава интуитивен графичен потребителски интерфейс, мултиплатформена интеграция с уеб и мобилни приложения, PC и смартфони.. Оптичният кабел не изисква захранване или допълнителни устройства по своята дължина и е устойчив на радиочестотни въздействия, както и на други електромагнитни импулси. Той не корозира и не се влияе от мълнии и практически не се нуждае от поддръжка, след като бъде инсталиран.

Газопроводите са критични транспортни инфраструктури и имат особена важност за икономиката и стандарта на живот. Бъдещето на газопроводите е благоприятно и изпълнено с предизвикателства. Тези съоръжения ще продължават да транспортират съответните обеми от първични енергийни източници, но инженерите ще трябва да обезпечат тяхната безопасност и сигурност. Ето защо е необходимо бъдещо усъвършенстване на системите за сигурност и мониторинг. SCADA системите ще бъдат основен фактор за оценка на функционирането на газопроводите. Значението на стабилността и точността на тези системи ще продължава да се увеличава. Способността за работа при повреди или природни бедствия ще бъде особено важно. Възможността за използване на SCADA системи, за да се осигурят ранни предупреждения за опасности и събития, ще изисква SCADА системите да поддържат припокриващи се области на отговорности, които ще позволят на системата да насочи критичните за безопасността аларми от специфично устройство към контролната стая, докато предупрежденията и събитията, критични на местно ниво, ще бъдат насочвани от същото устройство обратно към газопровода, без знанието на контролната стая, и ще се информира поддържащия технически персонал за отстраняване на проблема, подобрявайки рентабилността на работната сила.