Устройство дистанционного зондирования для системы управления техническим состоянием линейной части магистрального газопровода
На правах рукописи
Плюснин Иннокентий Иванович УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ДЛЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИМ СОСТОЯНИЕМ ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ МАГИСТРАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА Специальность: 05.13.05 – Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Москва, 2009 -2
Работа выполнена на кафедре «Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы» Московского государственного института электроники и математики Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Увайсов С.У.
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Арменский Е.В.
доктор технических наук, профессор Краснов А.Е.
Ведущее предприятие: научно-технологический центр уникального приборостроения РАН – НТЦ УП РАН
Защита состоится «19» мая 2009 г. в 16 часов на заседании диссертационного совета Д 212.133.03 Московского государственного института электроники и математики по адресу: 109028 Москва, Б. Трехсвятительский пер., д.3.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИЭМ
Автореферат разослан «_» апреля 2009 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.133. при МИЭМ (ТУ) кандидат технических наук, доцент Ю.Л. Леохин -3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы Магистральные газопроводы (МГ) относятся к ответственным энергетическим сооружениям, к техническому состоянию (ТС) и надежности работы которых предъявляются повышенные требования. Это обусловлено как причинами технического, экологического характера, так и огромным материальным ущербом в случае отклонений исходных параметров ТС от нормативных, вследствие возникновения дефектов или аварии.
Общая протяженность линейной части (ЛЧ) газопроводов России превышает 160 тысяч километров, покрывает практически всю территорию страны, и выходит далеко за ее пределы. Большая часть ЛЧ проходит через территории с неблагоприятными климатическими и рельефно-ландшафтными условиями и подвергается жестким внешним воздействиям.
Расчетный средне-нормативный срок службы ЛЧ МГ в этих условиях составляет немногим более 30-ти лет. При этом более 40 тысяч км газопроводов исчерпали ресурс, а сроки эксплуатации 60% ЛЧ составляют на сегодня от до 30 лет.
В связи с этим появился комплекс научно-технических проблем по обеспечению надежности ЛЧ МГ, устойчивости их работы и безопасности, оценкам остаточного ресурса и рисков.
Основным направлением деятельности для решения этих проблем является совершенствование системы управления техническим состоянием ЛЧ МГ на основе развития и создания новых методов и средств неразрушающего контроля и технического диагностирования.
Выбор методов и средств диагностирования обуславливается также конструктивными особенностями и решениями в газотранспортной системе (ГТС), сроком службы газопроводов, природно-климатическими условиями, наличием измерительных средств, возможностями транспорта и др. факторами.
В зависимости от используемых физических принципов работы методы диагностирования подразделяются на девять основных групп: акустические, магнитные, вихретоковые, оптические, капиллярные, радиационные, вибродиагностические, тепловые и электрические. Наибольшее распространение получили первые четыре метода.
Для проведения полного обследования и оценки ресурса ЛЧ МГ требуются большие затраты времени, материальных и финансовых средств.
Осуществить сплошной мониторинг при помощи традиционных методов нельзя, поскольку для этого потребовалось бы вскрыть все подземные коммуникации и выполнить зачистку поверхности МГ и сварных стыков.
Кроме того, традиционные методы и средства неразрушающего контроля направлены на поиск и нахождение конкретного дефекта. При этом определить размеры дефектов (глубина, протяженность), расположенных в -4 объеме основного металла или в металле сварного соединения достаточно сложно.
Главный же недостаток этих методов состоит в локальности их применения, что делает их малоэффективными, когда необходимо осуществить мониторинг на протяженных участках ЛЧ или на их труднодоступных участках, в отсутствие развитой сети коммуникаций.
Поэтому проблема разработки новых методов и средств диагностирования ЛЧ МГ, позволяющих с приемлемой достоверностью осуществлять их мониторинг, является весьма актуальной проблемой при создании масштабных систем управления техническим состоянием газотранспортной сети.
Исследование процессов взаимодействия МГ с окружающей средой и оценка состояния трубопроводных ГТС может быть произведена лишь на основе применения дистанционных, например, аэрокосмических методов, позволяющих получать принципиально новую по качеству и полноте информацию не только в контрольных точках, но, что особенно важно, по всей трассе в целом.
Цель и задачи диссертационного исследования Целью диссертационной работы является создание мобильного устройства дистанционного зондирования подстилающей поверхности для системы управления техническим состоянием линейной части магистрального газопровода с улучшенными технико-экономическими и эксплуатационными характеристиками.
Для достижения цели в диссертационной работе поставлены и решены задачи:
1. Анализ состояния проблемы управления техническим состоянием линейной части магистрального газопровода.
2. Разработка метода дистанционного зондирования ЛЧ МГ.
3. Исследование характеристик газового облака в окрестностях магистрали.
4. Разработка модели системы зондирования и управления и компьютерное моделирование профилей концентрации стравливаемого газа.
5. Анализ чувствительности системы зондирования для мониторинга и управления техническим состоянием ЛЧ МГ.
6. Разработка аппаратно-программного комплекса зондирования ЛЧ МГ для мониторинга и управления ее ТС.
7. Разработка методики дистанционного обследования линейной части газовой магистрали с применением аппаратно-программного комплекса.
8. Проведение экспериментальных исследований, апробация и внедрение результатов работы в газотранспортную отрасль.
Методы исследования В процессе решения поставленных задач использованы принципы системного подхода и объектно-ориентированного программирования, теории управления, вероятностей и математической статистики, теории оптимизации, -5 математического моделирования и технической диагностики, а также численные методы решения уравнений и экспериментальные методы исследования.
Научная новизна результатов, выносимых на защиту При решении задач, поставленных в диссертационной работе, получены следующие новые научные результаты:
1. Разработана математическая модель устройства зондирования в виде системы автоматического управления с астатизмом 1-го порядка по каждому из 2-х каналов, отличающаяся от известной учетом влияния вектора коэффициентов рассеяния от подстилающей поверхности, что позволяет решить проблему регулировки электронной части установки и осуществить ее настройку и юстировку непосредственно перед применением по назначению.
2. Разработана методика исследования поведения газового облака в окрестностях линейной части МГ на основе измерения и оценки концентрации метана. Методика базируется на экспоненциальных зависимостях мощности излучения, возвращаемого на приемник. При этом существующие методики измерения концентрации метана уточнены за счет учета влияния коэффициента рассеяния подстилающей поверхности, закона квадрата расстояния и флуктуации расстояния (т.е. высоты полета). В результате экспериментального исследования получены результаты, позволяющие повысить вероятности выделения или исключения предполагаемой утечки за счет корреляционной обработки сигналов.
3. Для компьютерного моделирования профилей концентрации стравливаемого газа получено расчетное выражение, учитывающее интенсивность сепарации частиц, климатические условия и высоту подъема факела над трубой.
4. В рамках разработки метода управления техническим состоянием ЛЧ МГ исследована чувствительность системы зондирования и, в предположении пуассоновской статистики отсчетов, регистрируемых локатором, получены вероятности пропуска дефектов и ложной тревоги, рассчитанные для различных значений мощности зондирующего излучения.
5. Для оперативного дистанционного обнаружения утечек метана разработаны структура и алгоритм аппаратно-программного комплекса, который может быть включен в штатный состав бортового оборудования летательного аппарата с целью осуществления мониторинга магистральных газопроводов.
6. На основе полученных результатов теоретических и экспериментальных исследований предложена инженерная методика дистанционного мониторинга газопроводов для оперативного управления техническим состоянием ЛЧ МГ.
Практическая значимость результатов работы состоит в том, что разработанный программно-аппаратный диагностический комплекс (ПАДК), состоящий из локатора утечек газа «ЛУГ-1» и автоматизированного рабочего место (АРМ) «Оператор», позволяет оперативно обнаружить и -6 идентифицировать дефекты, автоматизировать сбор данных, осуществить обработку и визуализацию информации, оценить объемы утечек углеводородного сырья в реальном масштабе времени и, на этой основе обеспечить эффективное управление текущим техническим состоянием ЛЧ МГ.
Реализация и внедрение результатов работы. Разработанные в диссертационной работе метод, аппаратно-программный комплекс и методическое обеспечение использованы при выполнении научно исследовательской и опытно-конструкторской работы в рамках договора № 013/04/Л от 2 июня 2004 года «Создание 3 (трех) лазерных локаторов для комплекса обследования магистральных газопроводов».
Основные результаты диссертационной работы внедрены в ООО «Газпром-трансгаз-Сургут», а также в учебный процесс Московского государственного института электроники и математики.
Апробация результатов работы. Работа в целом и ее отдельные результаты докладывались и обсуждались на 10 международных и российских научных конференциях с 2000 по 2009 годы.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 51 работы, в том числе 30 тезисов докладов и материалов конференций, 21 статья, из них 6 в изданиях, рекомендованных ВАК, а также получены 3 патента на полезные модели и одно авторское свидетельство на изобретение.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка использованных источников из наименований и приложений, включающих в себя акты внедрения. В работе содержатся 24 таблицы и 92 рисунка. Объем основной части диссертации - страниц, объем приложений - 16 страниц.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы, изложены цель и задачи исследования, определены научная новизна и практическая значимость полученных результатов, а также показана логическая связь глав диссертационной работы.
В первой главе проведен анализ газотранспортной отрасли и показано, что газовая отрасль является базовой для российской энергетики и экономики в целом. Так, суммарный объем промышленного производства отрасли превышает 8% ВВП России. Газовая промышленность обеспечивает около 20% поступлений в федеральный бюджет, доля газа в топливно-энергетическом балансе страны составляет 50%.
Добываемый в России природный газ поступает в магистральные газопроводы, объединенные в Единую систему газоснабжения (ЕСГ) России (рис. 1). ЕСГ является крупнейшей в мире системой транспортировки газа и представляет собой уникальный технологический комплекс, включающий в себя объекты добычи, переработки, транспортировки, хранения и распределения газа. ЕСГ обеспечивает непрерывный цикл поставки газа от скважины до конечного потребителя.
-7 Рис. 1. Единая система газоснабжения России Благодаря централизованному управлению, большой разветвленности и наличию параллельных маршрутов транспортировки ЕСГ обладает существенным запасом надежности и способна обеспечивать бесперебойные поставки газа даже при пиковых сезонных нагрузках.
Объективным свидетельством стабильной работы ЕСГ является снижение количества технических отказов на газопроводах с 0,21 на тысячу километров эксплуатируемых газопроводов в 2001г. до 0,11 в 2007г (рис. 2).
Рис. 2. Количество технических отказов на ЕСГ на 1000 км за период с 2001 по 2007гг.
Данный уровень удалось снизить, за счет внедрения и реализации ряда целевых программ направленных на техническое диагностирование МГ и последующего «адресного» ремонта.
Хотя при формировании газотранспортной системы в 70-80-х гг.
прошлого века в нее был заложен значительный запас прочности, вместе с тем -8 известно, что ЕСГ России является стареющей, в связи с чем повышается аварийность на МГ страны.
Наиболее опасной с точки зрения промышленной безопасности является линейная часть магистральных газопроводов. Это связано с многочисленными видами воздействий на газопровод различных факторов, как естественного, так и искусственного происхождения. В результате таких воздействий происходят процессы, оказывающие негативное влияние в виде дефектов, изменяющих напряженно-деформированное состояние газопровода.
До конца 80-х годов доминирующим фактором аварий на МГ была общая коррозия. На сегодняшний день к основным факторам аварийности можно отнести следующие (рис.3) Рис. 3. Причины возникновения аварий на МГ:
1-наружная коррозия (в том числе стресс-коррозия - 44,8%);
2-повреждения при эксплуатации;
3-нарушение условий и режимов эксплуатации;
4-строительные дефекты;
5 дефекты изготовления труб и оборудования;
6-стихийные бедствия Обобщенная классификация дефектов газопроводов приведена на рис. 4.
Дефекты газопровода Дефекты Дефекты Дефекты основного сварного шва геометрии металла труб Рис. 4. Классификация дефектов Так как газопровод находится глубоко под землей, проблема диагностирования труб МГ без их вскрытия является весьма актуальной.
-9 Решением этой глобальной задачи является комплекс мер по внедрению передовых технологий диагностики и ремонта газопроводов, а также реконструкции системы управления их техническим состоянием и организации процессов технического обслуживания и ремонта.
Проведенный в главе анализ известных традиционных методов диагностирования выявил, что они позволяют получить лишь частные параметры тех или иных дефектов и не обеспечивают получения общего объема необходимой информации о состоянии протяженных участков ГТС и динамике их изменения.
В этой связи, наиболее эффективными представляются аэрокосмические методы неразрушающего контроля и диагностирования ЛЧ МГ, основанные на дистанционном зондировании подстилающей поверхности. С учетом проведенного анализа сформулирована цель и поставлены задачи диссертационной работы.
Во второй главе разработан метод дистанционного зондирования, который положен в основу системы управления техническим состоянием линейной части магистрального газопровода.
В рамках метода предложена модель устройства зондирования. Было установлено, что при мощности излучения 10…15мВт, существующей апертуре приемная зеркал и высоте полета 80м, мощность отраженного сигнала, попадающего на фотоприемник, лежит в пределах (0,1…1) 10-9 Вт, в зависимости от коэффициента отражения земной поверхности =(0,1…1).
Мощность отраженного сигнала рассчитывалась из уравнения с учетом коэффициента усиления оптической системы (104) локации для газового лазера, записанного в виде P0 AT 2 ( R) P= (k1 + k 2 ), R где P - принимаемая мощность отраженного сигнала;
P0 - мощность зондирующего сигнала;
А - площадь приемного зеркала;
R – расстояние от локатора до поверхности земли;
T(R) - прозрачность слоя атмосферы протяженностью R;
k1 - коэффициент отражения атмосферы на трассе луча длиной 2R;
k2 - коэффициент отражения исследуемой поверхности, приводит к системе уравнений b (1) k1 = 1, f cx d b (2) k 2 = x ki, f cx d b1 b (3) f cx =, d ( 1 2 ) где b1, b2, bx - отношения отраженного и опорного сигналов для первой и второй эталонных мишеней и исследуемой поверхности соответственно;
1, 2 коэффициенты отражения эталонных мишеней;
fcx - коэффициент, зависящий от параметров локационной установки;
- 10 d = AT 2 ( Z ) / Z 2.
Из выражений (1) – (3) видно, что для того, чтобы получить информацию о k2, необходимо сначала на одном и том же расстоянии провести калибровку локатора по двум эталонным мишеням, т.е. определить fсх, а затем на требуемых расстояниях с помощью одного эталона определить k2.
Величина прозрачности атмосферы T(R), входящая в d, определяется по известной формуле T(R) = exp (-0,782 R/Sm) где 0,782 R/Sm - коэффициент ослабления дымкой в приземном слое атмосферы для = 3,39 мкм;
Sm – метеорологическая дальность видения.
В лабораторных условиях, когда прозрачность атмосферы не меняется и величиной k1. можно пренебречь, уравнение (2) можно упростить bx b k2 = = x, f cx d k где k – калибровочный коэффициент, определяемый соотношением b k =.
За эталон была выбрана поверхность ватмана, для которой коэффициент диффузного отражения 1 = 0,25 ср-1.
В качестве образцов различных подстилающих поверхностей использовались различные природные образования (обнажения, почвы, растительный покров, снег, вода), а также строительные материалы (асфальт, кирпич, бетон). С целью исследования зависимости отраженной способности подстилающих поверхностей от направления зондирования были измерены коэффициенты отражения при различных углах падения излучения на поверхность. Измерение достигалось поворотом кюветы с образцом на углы от 0 до 900 относительно вертикали.
Полученные результаты послужили исходными данными для модернизации приемного устройства локатора по обнаружению утечек газа вблизи магистрального трубопровода.
Одной из проблем настройки и юстировки лазерных локаторов, а также отработки новых технологических решений является сложность регулировки электронной части локатора из-за :
- наличия двух каналов (1 и 2);
- сложной математической модели локатора в виде системы автоматического управления (САУ-локатора),( рис.5), в которой не учтено влияние вектора коэффициента рассеяния ( К р (t)),значение которого зависит от свойств подстилающей поверхности (почва, трава, песок и т.п.) и изменения по времени (движение локатора);
- 11 p y(t) К К К1 K К T2 S + T1S + 1 S (1) К 7 (T3 S + 1) К8 (T5S + 1)(T6S + 1) K9 (T7S + 1)(T8S + 1) К (T9S + 1)(T10S + 1) T4 S + Рис.5. Структурная схема модели ЛУГ как системы автоматического управления - работы локатора в режиме системы автоматического регулирования с астатизмом первого порядка по каждому из каналов, сигналы управления подчиняются соотношениям:
t Uупр ( 1 ) = Uупр ( 1 ) + К 1 Uвых с А (t ) dt, t t Uупр ( 2 ) = Uупр ( 2 ) К 2 Uвых с А (t ) dt ;
t - необходимости оптимизации точности и чувствительности измерения разности сигналов Uупр (1) и Uупр (2), и времени интегрирования Tu= t2-t1 c учетом усредненного вектора коэффициента рассеяния ( К р ) подстилающей поверхности;
- нелинейной характеристики зависимости регулирования при обнаружении облака газа, которую в общем виде можно представить графически (без работы обратной связи, при включении ОС характеристика усложняется за счет дискретного режима работы системы (рис.6):
E1 max = 2E2 max Рис.6. Изменение интенсивности излучения лазеров на входе фотоприемника Ei = f(c), где: Ei- мощность излучения лазеров 1 и 2 на входе приемников излучения;
c- концентрация метана;
- 12 PiVi, т.е. пропорционально амплитуде сигнала с фотоприемника, при этом (Pi + Pi) t exp( 2d i c(R + R)) Kp(t )dt, Kn( ) R Ei = A е пер R t Pi –значение средней мощности лазерного излучения на длинах волн 1 и 2;
Pi – соответственно флуктуация мощности;
А – коэффициент преобразования оптического сигнала в электрический (одинаков для обоих каналов);
di – коэффициенты ослабления излучения в метановом облаке на длинах волны 1(1=1,5 атм-1см-1) и 2(2= 9,8 атм-1см-1);
с- концентрация метана;
R – высота зондирования;
R – флуктуация R;
t Кр (t )dt -усредненный коэффициент рассеяния подстилающей t поверхности;
Кn() – монохроматический коэффициент поглощения;
пер – коэффициент пропускания оптической системы;
М – точка на рис.6 равенства интенсивности принимаемого излучения при определенной концентрации (с) газа;
- наличия обратной связи, который оценивает ошибку регулирования САУ в зависимости от Кр(t) и с (t), при этом исполнительный механизм формирует управление U(t), которое обеспечивает р0;
- большого количества точек настройки параметров САУ, влияющих на характеристики работы локатора.
В процессе анализа устройства зондирования были рассмотрены несколько способов моделирования с точки зрения реализации всего пространства целевой функции (Q). При этом каждый способ базировался на ограничениях, т.е. каждый способ реализовывал один параметр целевой функции (локальную целевую функцию (Qi)). За основу были взяты следующие локальные целевые функции:
t dt ;
- оптимального быстродействия (QT), где Q T = t - QE, функция некоррелированной центрированной гауссовой случайной последовательности: Е[w[k]] = 0, Е [w[k]] w[k-l]T]=0, l = 1,2,3, – т.е.
дискретный белый шум ;
- функция экстремального регулирования (Qu =f(u)) c вспомогательной модуляцией (синхронным детектированием);
- 13 - Qu = U0(t +sinwt, где и w – постоянные величины, составляющая sinwt является поисковым сигналом и вырабатывается генератором, составляющая U0(t) – рабочее движение;
- перспективным является использование для оценки локатора методов и алгоритмов корреляционно-экстремальных систем, который позволяют оценить все локальные целевые функции.
В настоящее время созданы различные варианты компьютерной модели электронной части локатора для расчета и моделирования с использованием пакетов программного обеспечения (ППО) Mathcad, Mathlab и LabView.
Проводятся эксперименты по определению пределов регулирования параметров (регулируемых и стационарных) САУ на стабилизацию локальных целевых функций Qi. Произведена структурная оценка САУ по ее передаточной функции с использованием ППО Classic.
Для расчета концентрации газа, обусловленных выбросами одиночного источника разработан метод компьютерного моделирования профилей концентрации стравливаемого газа. Метод базируются на математической модели рассеивания газообразных и аэрозольных примесей в атмосфере воздуха и позволяет рассчитывать концентрации выбрасываемых газов в вертикальном и горизонтальном сечении факела.
Следует особо остановиться на вероятностной особенности рассчитываемых по используемому методу концентраций. Используемые расчетные формулы отражают значение того или иного параметра в зависимости от совокупности определяющих рассматриваемые состояния факторов. Отклонение фактически измеряемого значения от расчетного должно укладываться в пределы погрешностей математической модели и измерений и, как правило, не превосходить десяти-двадцати процентов.
Опорным значением используемого метода является максимальное значение обусловленной выбросами из трубы приземной концентрации.
Максимальная приземная концентрация относится к неблагоприятным метеоусловиям и для горячих источников (T 0) определяется из выражения c m = AMFmn [H ] V1 T Для источников, температура выброса которых мало отличается от температуры воздуха (T 0), используется выражение cm = AMFmn K H В приведенных выше формулах: Н — высота источника, м;
М — расход выбрасываемого в атмосферу вещества, г/с;
T = Тг - Тв — разность температур выбрасываемых газов и атмосферного воздуха;
K – коэффициент, определяемый ниже (13);
V1 — полный расход выбрасываемых газов на срезе трубы, m3/c;
A, F, m, n, — коэффициенты, определение которых дано ниже.
- 14 Рассеивающие свойства атмосферы при неблагоприятных метеорологических условиях, т.е. при условиях, отвечающих статистическому максимуму концентраций, определяются климатической зоной России. Для территорий РФ севернее 52° северной широты А = 160.
Как известно, интенсивность сепарации определяется отношением скорости витания (оседания) частицы Vg к турбулентности, которая, в свою очередь, пропорциональна скорости тока (ветра) u. Чем больше отношение Vg / u, тем интенсивнее идет сепарация и выше коэффициент F. Скорость витания частицы рассчитывается по закону Стокса Vg = gd2 / (18), где: d - диаметр частицы, м;
- плотность частицы, кг/м3, динамическая вязкость воздуха, н·с/м2;
g - ускорение свободного падения, м/с2.
Значения этих коэффициентов определяются по вспомогательным величинам, вычисляемым в свою очередь по параметрам утечки газа из трубопровода:
f=1000w0D / (H2 T) vm = 0,65 3 V1T H 1,3w0 D vm = ' H () f e = 800 vm ' Коэффициент m определяется по формуле при f m= 0,67 + 0,1 f + 0,343 f 1, m= при f 3f В случаях, когда fe f 100, коэффициент m вычисляется при f=fe.
Коэффициент n при f 100 определяется в зависимости от vm по формулам n=1 при v m при 0,5 v m n = 0,532 v m 2,13 v m + 3, n=4,4 vm при v m 0, Для холодных выбросов, т.е. таких, когда температура газов мало отличается от температуры воздуха и расчет приземной концентрации выполняется с учетом K=D (8V1 ) = 7,1 w0V - 15 где D, w0 – диаметр отверстия в трубе, м, и средняя по сечению скорость газов в нем, м/с.
Для предельно малых опасных скоростей ветра, когда f100, и vm0,5 или f100, v’m 0,5, приземные концентрации рассчитываются по формуле cm = AMFm ' H где m'=2,86m при f 100;
vm 0,5;
m'=0,9 при f 100;
v'm 0,5.
) ( Значение концентрации метана c мг при его утечке из трубопровода м через круглое отверстие диаметром D определялось по формуле c ( x, y, z ) = r (u ) cm S x ( x, u ) S y ( x, y, u ) S z ( x, z, u ), где c( x, y, z ) - концентрация метана в точке с координатами x, y, z;
cm - максимальное значение приземной концентрации метана;
r (u ) - функция, учитывающая влияние скорости ветра u на максимальное значение приземной концентрации метана;
S x ( x, u ) - функция, учитывающая распределение приземной концентрации метана вдоль оси факела выброса (ось x);
S y ( x, y, u ) - функция, учитывающая распределение приземной концентрации метана поперек оси факела выброса (ось y);
S z ( x, z, u ) - функция, учитывающая распределение концентрации метана по высоте факела выброса (ось z).
Для определения максимального значения приземной концентрации метана при условии T 0 (холодные выбросы – температура метана в трубе приблизительно равна температуре атмосферного воздуха) использовалась формула A M n K, cm = H где D, K= 8 V A - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы (для территории ХМАО он принимается равным 160-200);
M (г/с)- массовый расход метана, выбрасываемого в атмосферу;
n - коэффициент, учитывающий условия выхода метана из отверстия в трубе;
H - высота источника выброса над уровнем земли (для наземных источников при расчете принимается H =2 м);
V1 ( м 3 / с ) – объемный расход метана, определяемый по формуле - 16 D w1, V1 = где w1 (м/с) – средняя скорость вытекания метана из трубы через отверстие.
Скорость вытекания газа из трубы w1 через достаточно скругленное отверстие площадью S в атмосферу определяется на основании уравнения Бернулли для адиабатного процесса (при условии, что скорость меньше скорости звука):
p 2 p0 1, w1 = p 0 0 где p, p - атмосферное давление и давление газа в трубе;
- плотность 1 0 cp = газа в трубе;
- показатель адиабаты для данного газа (для метана =1,33).
cv 2 p0 p p 1, M = S 1w1 = S Массовый расход газа M 1 p p0 0 0 где 1 - плотность газа в атмосфере.
Отсюда наибольший возможный массовый расход:
2 1 p.
=S M max +1 +1 0 Такое количество газа вытекает из трубы в том случае, когда давление газа в трубе достигает «критического» значения p0 по отношению к атмосферному * p1 :
+ 1.
p0 = p * Для метана p0 =1,85 p1. В этом случае скорость истечения газа равна * местной (критической) скорости звука a1 в поперечном сечении отверстия:
2 p0 RT, w1 = a1 = = + 1 0 +1 где R - газовая постоянная;
T0 - температура газа в трубе.
Расход остается постоянным и равным M max также и в том случае, когда давление в трубе p0 p0. Это происходит вследствие того, что газ в поперечном * сечении отверстия течет со скоростью звука и изменение внешнего состояния не может оказать влияния на процесс его истечения.
В реальных условиях всегда выполняется условие p0 p0, так как p0 * атм. Это значит, что расход и скорость утечки равны соответственно M max и a1.
- 17 Для задач обнаружения и определения величины утечки метана из трубопровода с помощью лазерного локатора представляет интерес величина C xy, представляющая собой проинтегрированную по высоте h концентрацию метана в факеле выброса:
h C xy ( x, y ) = c( x, y, z )dz.
Приведенная к единице высоты величина Cxy ( x, y) = Cxy / h представляет h собой усредненное количество метана, содержащееся в слое толщиной 1 метр.
На рисунке 7 приведены результаты расчетов величины Cxy ( x, y), h проведенные для 2-х значений диаметров отверстия в трубе (D=1 мм и D= 3 мм) и 3-х значений скорости ветра (u= 2 м/с;
5 м/с;
10 м/с). По изолиниям Cxy ( x, y) h можно оценить геометрические размеры контура факела выброса метана (зависящие от условий выброса газа и скорости ветра, а также от порога чувствительности локатора), в пределах которых лазерный локатор регистрирует выброс.
Рис.7. Изолинии величины Cxy ( x, y) (усредненное по высоте количество h метана [ppm], содержащееся в слое толщиной 1 метр);
h= 50 м На рисунке 8 приведены результаты расчетов функции отклика локатора на факел выброса метана, проведенные для 2-х значений диаметров отверстия в трубе (D=1 мм и D= 3 мм) и 3-х значений скорости ветра (u= 2 м/с;
5 м/с;
10 м/с).
Функция отклика локатора определялась при условиях пересечения зондирующим лазерным лучом локатора факела выброса в направлении перпендикулярном оси факела (вдоль оси y) и рассчитывалась как - 18 ym C ( x, y )dy, Cxh ( x) = h xy ym где величина пределов интегрирования ym определяется порогом чувствительности локатора. По функции отклика можно судить о величине сигнала в локаторе, вызванного пересечением лазерным лучом факела выброса.
Рис.8. Функция отклика локатора при условиях пересечения зондирующим лазерным лучом локатора факела выброса в направлении перпендикулярном оси факела (вдоль оси y);
ym =10 м Из рисунка видно, что функция отклика имеет явно выраженные минимум и максимум. В зависимости от условий выброса газа и скорости ветра минимум приходится на расстояния 5-20 м от места выброса газа, а максимум – 35-80 м.
При определенных условиях (большая скорость ветра) максимум заметно «сглаживается».
Таким образом, по результатам анализа функции отклика локатора можно определить оптимальный диапазон расстояний от трубопровода до точки зондирования лучом при полетном поиске утечки газа. Важно отметить существование «неблагоприятного» расстояния от трубопровода, где функция отклика локатора имеет минимум.
В дальнейшей работе планируется модификация модели с целью учета влияния рельефа местности при расчетах параметров факела выброса газа.
Расчеты, проведенные в работе, дают значения концентрации газа в относительных единицах. Для получения значения концентрации в абсолютных единицах (мг/ м3) необходимо осуществить ряд натурных экспериментов по - 19 измерению профилей концентраций газа. Это даст возможность определить нормированные коэффициенты перевода относительных единиц в абсолютные.
Полученные результаты расчетов концентраций газа в трехмерном случае позволяют оценить величину сигнала, получаемого в зондирующем локаторе, в зависимости от условий прохождения лазерного луча сквозь облако газа. Это позволит оптимизировать условия зондирования локатором возможных утечек газа при облете трубопровода.
Разработанный метод расчета также является основанием для создания модели, позволяющей восстановить распределение концентрации газа в трехмерном случае по результатам зондирования локатором облака газа, что даст возможность количественной оценки утечки газа.
Анализ способности предлагаемого устройства зондирования обнаруживать наличие метана вблизи подстилающей поверхности, основан на расчёте величины локаторного отклика, как функции некоторых параметров локатора и расчёте величины вклада факторов мешающих обнаружению сигнала от метана.
При фиксированном диаметре приёмной оптики на уровне 30см (приведенной к 10см) варьировались фокусное расстояние приёмной оптики и мощность зондирующего излучения.
Из факторов, оказывающих возмущающее воздействие учитывался фон, создаваемый солнечным светом, отражённым от поверхности земли в направлении приёмной оптической системы локатора, установленного на борту летательного аппарата. При этом приводится расчёт для самого неблагоприятного случая, когда поверхность земли покрыта белым снегом, небосвод не покрыт облаками и солнце находится на высоте 22° над горизонтом. Во всех других ситуациях по фону от солнца его мешающее влияние будет, очевидно, слабее.
В расчётах предполагается, что зондирующий луч фокусируется на поверхность земли с высоты 100 метров, что позволяет снизить уровень фона солнечного света отражённого от поверхности земли и собираемого приёмной аппаратурой локатора.
На рис.9 представлена зависимость отклика метана как функция фокусного расстояния приёмной аппаратуры. Из рисунка видно, что при фокусе 0,6 м из объёма атмосферы длинной 10 метров вдоль луча вблизи поверхности земли, на расстоянии 100 метров локатор зарегистрирует в среднем 18, отсчётов за один период.
- 20 18. 0.6 м Сигнал, число отсчетов 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.10 0.11 0. Фокус приемной аппертуры, метры Рис.9. Локаторный отклик от метана как функция фокусного расстояния приёмной аппаратуры При этом отношение сигнал/шум (фон солнечного света) будет на уровне 18,3, как это следует из рис.10, где этот параметр представлен в виде функции фокусного расстояния приёмной аппаратуры.
Отношение сигнала к фону 0.6 м 18. 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.10 0.11 0. Фокус приемной аппертуры, метры Рис.10. Отношение сигнал/шум (фон) как функция фокусного расстояния приёмной аппаратуры локатора Варьируя фокусное расстояние приемной аппаратуры локатора добивались определённого компромисса в габаритах и, что не маловажно, в обеспечении достаточно свободных требований к постоянству высоты полёта летательного аппарата. На рис.11 графически представлена эффективность перехвата сигнала в зависимости от высоты зондирования (полёта).
- 21 Э ф ф ективность перехвата 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1. Дальность зондирования, метры Рис.11. Эффективность перехвата сигнала локатором как функция высоты полёта при фокусировке зондирующего луча на расстоянии 100 метров Данный расчёт проведён для фокусного расстояния аппаратуры локатора равного 0,6 метра. Из рисунка видно, что в данном случае толерантность к изменениям высоты полёта по уровню перехвата 0, сохраняется от 85 до 125 метров.
В третьей главе сформулированы требования к программно-аппаратным средствам зондирования и управления техническим состоянием линейной части магистральных газопроводов:
• Повышенная чувствительность и точность обследования газопроводов;
• Усовершенствованная оптическая часть локатора, для упрощения настройки и повышения надежности устройства;
• Обеспечение высокой точности обнаружения утечки газа;
• Упрощенная идентификация места утечки газа;
• Снижения влияния вибрации и повышения эксплуатационных свойств, как во время работы комплекса, так и при его настройке;
• Исключение влияния температуры в процессе эксплуатации локатора;
• Обеспечение высокой точности регистрации мест утечек газа и дефектов трубы;
• Получение и запись фотоизображений трассы газопровода в электронном виде, подтверждающие выявленные аномальные места утечек газа из МГ;
• Осуществления качественной цифровой обработки сигналов с выходов фотоприемников и модуляторов локатора;
• Обработка информации, полученной при патрулировании объектов ГТС;
• Полная автоматизация комплекса, позволяющая непрерывно работать без оператора (данные функции может выполнять пилот летательного аппарата), с учетом сохранения результатов диагностирования, во - 22 встроенной памяти ЭВМ;
• Сокращение времени, затрачиваемого на поиск места утечки газа при использовании ПАДК.
В соответствии со сформулированными требованиями разработан программно-аппаратный комплекс (ПАДК), представленный на рис.12.
ПАДК ЦО СОРД ЭТО ПНО СНС ПК-1 ПК-2 ЦК- Wind Серв УС ЦК- РМ ПНО РМ СОРД РМ питания ДДО Рис.12. Структурная схема программно-аппаратного диагностического комплекса Комплекс состоит из: разъемного модуля (РМ) питания, подключенного к электротехническому оборудованию (ЭТО) вертолета;
устройств сопряжения (УС) с разъемным модулем, подключенным к пилотажно-навигационному оборудованию (ПНО) вертолета;
целевого оборудования (ЦО), состоящего из локатора утечки газа «ЛУГ-1», спутниковой навигационной системы, системы обработки и регистрации данных, системы видеонаблюдения (цифровые камеры ЦК-1 и ЦК-2) и РМ системы обработки и регистрации данных (СОРД).
Устройство локатора «ЛУГ-1» и взаимосвязь его составных частей иллюстрируется блок-схемой, приведенной на рис. 13. Все основные блоки локатора установлены и закреплены на одной несущей раме. ЭВМ устанавливается отдельно и связана с локатором специальным кабелем.
Функционально и конструктивно в ЛУГ объединены следующие устройства:
Передающая оптическая система (ПОС), которая состоит из двух He-Ne лазерных излучателей (лазер 1 и лазер 2) (рис.14), генерирующие непрерывное излучение на длинах волн = 3,3922 мкм и = 3,3912 мкм, излучение лазера 1 претерпевает значительное поглощения в газовой среде, а излучение лазера - 23 проходит через эту среду практически не ослабляясь, поскольку длина волны его излучения не совпадает с линией поглощения газа (метана).
зеркало Лазерный локатор устройство ФД ЭВМ управления лазер 1 МОМ лазер 2 МОМ метан Рис. 13. Блок-схема локатора ЛУГ Рис. 14. Лазерный излучатель локатора ЛУГ Непрерывные излучения лазеров пропускаются поочередно магнитооптическими модуляторами (МОМ 1 и 2), установленными на выходах - 24 лазеров, которые в свою очередь управляются устройством управления (УУ) и, с помощью системы зеркал ПОС осуществляется совмещение лучей в виде одного луча, который и направляется в газовое облако, образуемое при истечении газа из МГ на земле, т.е. в область предполагаемой утечки метана.
Прием рассеянного в обратном направлении излучения, а также управление коэффициентом пропускания магнитооптических модуляторов, регулирующих мощности лазерных излучений осуществляется таким образом, чтобы интенсивности принятых фотодетектором (ФД) оптических излучений для обоих лазеров были одинаковыми. Величина управляющего сигнала в цепи обратной связи регулирования коэффициентов пропускания МОМ пропорциональна концентрации газа в области распространения лазерного излучения, т.е. реализуется дифференциальный принцип обнаружения газа.
Приемная система (ПС) (Рис. 15), состоит из телескопа, в котором смонтированы оптические узлы: главное параболическое зеркало, защитное кварцевое стекло (в фокусе телескопа), на котором закреплен охлаждаемый фотоприемник с предварительным усилителем и системой отвода тепла.
Рис. 15. Приемо-передающее устройство ЛУГ Смешанные поочередно лучи лазеров, отраженные от подстилающей поверхности вблизи МГ, попадают в зеркало телескопа и фокусируются на приемнике ФД, который в свою очередь преобразует сигналы от лазеров 1 и 2 в электрические сигналы, при этом излучение лазера 2 является опорным каналом (Uо), а излучение лазера 1 – измерительным каналом (Uх). После усиления электрические сигналы поступают на электронный блок УУ.
Блоки ПОС, ПС и УУ составляют, собственно замкнутую систему автоматического управления (САУ) по отклонению, где объект управления (ОУ) – совокупность лазеров, МОМ и система зеркал – формирует регулируемый по величине совмещенный лазерный луч. ФД решает задачу отрицательной обратной связи и схемы сравнения (Uо и Uх), а УУ, действуя на ОУ, поддерживает САУ в состоянии равновесия, ошибка рассогласования системы (сигнал с ФД – разность Uх - Uо), стремится к нулю, из-за установки - 25 таких величин выходных мощностей излучения (посредством МОМ 1 и 2), которые компенсируют разность прохождения этих лучей через атмосферу и рассеяния их от подстилающей поверхности.
При пересечении смешанным лазерным лучом облака газа (метана), на выходе ФД формируется сигнал рассогласования, пропорциональный разности поглощения излучений лазеров 1 и 2 в газе, который, после преобразования, приводит систему в состояние равновесия – увеличивая мощность Uх канала и уменьшая мощность Uо канала. Сигнал рассогласования детектируется и поступает для измерения и обработки в электронно-вычислительную машину (ЭВМ).
Одновременно с излучением лазера 1 и 2 в ЛУГ используются лазеры 3 и 4 с красным лучом с помощью системы зеркал ПОС осуществляется лазерное излучение, которое также направляется на землю, оставляя на ней «пятна» красного цвета (при настройке ЛУГ оба «пятна» совмещаются), что дает возможность пилоту летательного средства правильно следовать по трассе газопровода.
Главным достоинством использования лазеров красного цвета в ЛУГ, является то, что получаемое от лазеров «пятно» позволяет точно идентифицировать место утечки газа, так как при поступлении сигнала от регистратора блока УУ о наличии течи из газопровода это место отмечается на карте трассы газопровода и осуществляется «привязка» этого место к характерным признакам местности или на технологической схеме МГ, что позволит наземным ремонтным службам точно определить место утечки.
Обычно, до появления данного технического решения, выполнялась "привязка" к карте, по которой следует летательное средство и на ней производились отметки о дефекте, но точность этого метода очень мала и ремонтным службам приходилось прикладывать значительные усилия для уточнения места расположения утечки газа на конкретной местности.
Таким образом, данное техническое решение, реализованное в ЛУГ, позволяет сократить время, затрачиваемое на поиск места утечки газа, а, значит, ускорит устранение утечки, что в свою очередь является главным фактором, дающим экономический эффект, так как время эксплуатации стоит очень дорого, как результат исключается возможность возникновения аварийной ситуации. Любые меры, позволяющие ускорить время ремонта, оборачиваются увеличением времени эксплуатации и снижением вероятности возникновения аварийной ситуации на МГ.
В составе ПАДК работает специальное программное обеспечение в виде комплекса программных продуктов для решения задач, связанных с работой локатора.
Ввод данных от устройств локационного комплекса в ЭВМ может осуществляться как с использованием программы «ЛУГ. Самописец», так и с использованием программ сторонних производителей.
Программа «ЛУГ. Самописец» также поддерживает АЦП HandyScope 3, установленное в локаторе. Для работы с цифровой фотокамерой необходимо - 26 наличие программы Cannon RemoteCapture. Процесс функционирования программы «ЛУГ. Самописец» делится на два этапа: настройка программы и запись данных. Процесс настройки программы заключается в предварительной установке режимов работы АЦП и задании параметров сбора данных.
Кроме этого имеется возможность работать с предварительно сохраненной настройкой программы, что значительно сокращает время, требуемое для предварительной настройки. После настройки программа готова к работе и можно запустить сбор данных. Преимуществом данного способа ввода данных является использование одной программы вместо нескольких, а также возможность осуществления контроля за сбором данных, что позволяет исключить ситуацию потери данных в процессе сбора.
В четвертой главе показано, что для создания эффективных методов поиска дефектов в ЛЧ МГ необходимо знать параметры газового шлейфа в атмосфере при различных условиях. В настоящее время имеются теоретические модели, описывающие процесс диффузионного рассеяния газа, но часть параметров, которые используются в численных расчетах, носят полуэмпирический характер. Поэтому для их проверки и уточнения необходимо проведение натуральных экспериментов.
Для экспериментальных исследований поведения газового облака в окрестностях линейной части магистрального газопровода была разработана методика формирования заданной концентрации метана. Для этого было выбрано три варианта:
a) измерение в замкнутом объеме (в кювете);
b) измерение в свободном пространстве, но с ограничением быстрой утечки газа - для этого использовалась кювета, подвешенная к потолку, с открытым входом снизу;
c) свободного истечения газа (газового облака) и газового факела при различных имитациях потоков воздуха (ветра).
Баллон с природным газом, который находится под давлением 3 атм, размещался (рис.16) на ровной песчаной площадке размерами 100x100 м2.
Перед началом эксперимента определялись направление и скорость ветра в приповерхностном слое атмосферы. Газ истекал из трубки с отверстием диаметром 3мм, расположенной на высоте 2 см над поверхностью земли.
Параметры газового шлейфа определялись с помощью специального измерительного стенда, основой которого является портативный детектор метана.
Детектор метана определяет содержание метана в воздухе на уровне ПДК. Таким образом, контуры шлейфа определялись по уровню ПДК метан.
Результаты измерений усреднялись за время 10 мин. При скорости ветра 6 м/с были экспериментально получены следующие параметры газового шлейфа (рис.17).
- 27 Рис.16. Стенд для натурных измерений Рис.17. Газовый шлейф Погрешность результатов измерений определялась:
1) временем срабатывания детектора метана;
2) изменением расхода природного газа при его истечении в атмосферу;
3) изменением направления и скорости ветра;
4) вычислением координат детектора в пространстве.
- 28 Для уменьшения погрешности измерений разрабатывается новый измерительный стенд (рис.18), в котором будут созданы специальные условия для формирования газового шлейфа.
Рис.18. Специализированный измерительный стенд Воздушный поток (ветер) 3 создается с помощью вентилятора 1, скорость вращения лопастей которого можно изменять, в канале круглого сечения.
Скорость воздушного потока определяется с помощью термоанемометра 2, а на выходе с помощью сопла задается его геометрия.
Исследуемый газ 4 поступает в измерительную систему через редуктор 7, датчик расхода газа 6, и вытекает из трубки с калибровочным отверстием 5.
Параметры газового шлейфа при заданной скорости воздушного потока и расхода газа определяются с помощью детектора метана и измерительной сетки.
В результате эксперимента были получены дополнительные возможности увеличения вероятности подтверждения или исключения предполагаемой утечки за счет корреляционной обработки сигналов.
На основе полученных данных разработана методика измерения и оценки концентрации метана, которая базируется на известных экспоненциальных зависимостях мощности излучения, возвращаемого на ФП.
При этом существующие методики измерения концентрации метана были уточнены за счет учета влияния коэффициента рассеяния подстилающей поверхности, закона квадрата расстояния и флуктуации расстояния.
Результаты диссертационных исследований и разработанный на их основе программно-аппаратный комплекс прошли апробацию при вертолетных обследованиях протяженных участков ЛЧ МГ, обслуживаемых ООО «Кавказтрансгаз», ООО «Каспийгазпром», ООО «Кубаньгазпром», ООО - 29 «Самаратрансгаз», ООО «Севергазпром», ООО «Таттрансгаз» и ООО «Югтрансгаз»».
По результатам рабочих и летных испытаний были сделаны следующие выводы:
1) Локатор утечек газа «ЛУГ-1» работоспособен, при условии соблюдения режимов полета согласно требованиям паспорта на «ЛУГ-1», обнаруживает утечки газа из ЛЧ МГ в реальном масштабе времени.
2) «ЛУГ-1» обеспечивает отображение данных на экране ЭВМ и регистрацию фотоизображения ЛЧ МГ, а также фотоизображения мест утечки, получаемые синхронно с сигналом об утечках – все это позволяет с высокой точностью контролировать полет, а с использованием АРМ «Оператор», оценить состояние МГ, производить анализ места утечки, выявить и подтвердить утечки или исключить ложные.
3) Локатор «ЛУГ-1» фиксирует все отклонения от режимов облета трассы МГ.
4) В локаторе «ЛУГ-1» широко используются ГИС-технологии как во время облетов, так и в АРМ «Оператор», что в свою очередь позволяет значительно повысить объем и качество анализируемой информации, а также сократить время ее обработки.
5) Послеполетная обработка полученных результатов на ЭВМ позволяет подтвердить обнаруженные утечки и исключить ложные, выявлять состояние и дефекты ЛЧ МГ, а также в некоторых случаях обнаруживать новые места утечки газа из газопровода.
В заключении перечислены основные результаты и выводы, полученные в диссертационной работе.
В приложении диссертации приведены акты внедрения результатов работы.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ В процессе решения задач, поставленных в диссертационной работе, получены следующие основные научные и практические результаты:
1. Проведен анализ особенностей линейной части магистральных газопроводов как объекта контроля и управления. Рассмотрены дефекты в ЛЧ МГ, причины их возникновения и характер проявлений.
2. Выявлены недостатки существующих методов неразрушающего контроля газопроводов и обоснована необходимость создания мобильного устройства дистанционного зондирования поверхности земли для совершенствования на этой основе системы управления техническим состоянием ЛЧ МГ.
3. Разработана математическая модель устройства зондирования в виде системы автоматического управления с астатизмом 1-го порядка по каждому из 2-х каналов, отличающаяся от известной учетом влияния вектора коэффициентов рассеяния от подстилающей поверхности, что позволяет решить проблему регулировки электронной части установки и осуществить ее настройку и юстировку непосредственно перед применением по назначению.
- 30 4. Разработано устройство дистанционного зондирования и предложена методика исследования поведения газового облака в окрестностях линейной части МГ на основе измерения и оценки концентрации метана. Методика базируется на экспоненциальных зависимостях мощности излучения сигнала, возвращаемого на приемник. Особенностью устройства является возможность учета влияния коэффициента рассеяния подстилающей поверхности и расстояния до нее.
5. Для оперативного дистанционного обнаружения утечек метана разработаны структура и алгоритм аппаратно-программного комплекса, который может быть включен в состав штатного бортового оборудования летательного аппарата с целью осуществления мониторинга магистральных газопроводов.
6. Для компьютерного моделирования профилей концентрации стравливаемого газа получено расчетное выражение, которое позволяет повысить достоверность обнаружения утечек за счет учета интенсивности сепарации частиц, климатические условия и высоту подъема факела над трубой.
7. Исследована чувствительность системы зондирования и получены вероятности пропуска дефектов и ложной тревоги, рассчитанные для различных значений мощности зондирующего излучения.
В результате экспериментального исследования получены данные, позволяющие повысить вероятности выделения или исключения предполагаемой утечки за счет корреляционной обработки сигналов.
8. На основе полученных результатов теоретических и экспериментальных исследований предложена инженерная методика дистанционного мониторинга газопроводов для оперативного управления техническим состоянием ЛЧ МГ, которая внедрена в ООО «Газпром трансгаз Сургут», ООО «ЛИТТ» (Лазерные инновационные технологии Томска) и учебный процесс МИЭМ и СГУ.
Основные работы по теме диссертации:
1. А.с. №739384 (СССР). Устройство для измерения атмосферной рефракции /Плюснин И.И., Барышников В.Ф., Шапиро И.Я. //Б.И. – 1980. №10.
2. Пат. №2262718. РФ. G01S 13/95. Способ измерения толщины снежного покрова /Плюснин И.И., Шошин Е.Л., Суханюк А.М. //Б.И. – 2005. №29.
3. Пат. - полезн. мод. №51745. РФ. G01N 21/61. Локатор утечек газа «ЛУГ» /Плюснин И.И., Глуховцев А.А., Демко А.И., Бушмелева К.И., Суханюк А.М. //Б.И. - 2006. - №6.
4. Пат. - полезн. мод. №67297. РФ. G02F 1/09. Устройство модуляции и детектирования оптического излучения //Плюснин И.И., Табарин В.А., Сысоев С.М., Кузин И.С. //Б.И. - 2007. - №28.
5. Плюснин, И.И. Авиационный программно-аппаратный диагностический комплекс мониторинга магистральных газопроводов /К.И. Бушмелева //Измерительная техника. – 2009. - №2. – С. 41 – 44.
- 31 6. Плюснин, И.И. Автоматизированная геоинформационная система мониторинга технического состояния магистральных газопроводов /К.И. Бушмелева //Информационные технологии. – 2009. №5. – С. 22-27.
7. Плюснин, И.И. Малогабаритный лазерный локатор утечек метана /А.Г. Заводовский, С.М. Сысоев //Датчики и системы. – 2007. - №4.
- С. 28 - 29.
8. Плюснин, И.И. Магнитооптический модулятор лазерного локатора утечек метана /М.П. Евтюшкина, С.М. Сысоев, А.Г. Заводовский //Датчики и системы. – 2007. - №5. - С. 48 - 51.
9. Плюснин, И.И. Лидарная система для зондирования аэрозоля в г.Сургуте в рамках проекта CIS-LiNet /А.В. Ельников, К.И. Бушмелева и др. //Оптика атмосферы и океана. - 2006. - Т.19, №11. С. 982 - 985.
10. Плюснин, И.И. Лидарная сеть CIS-LiNet для мониторинга аэрозоля и озона: методология и аппаратура /А.П. Чайковский, А.П.
Иванов и др. //Оптика атмосферы и океана. – 2005. – Т.18, №12. – С. 1066 – 1072.
11. Plusnin, I.I. Polarization Lidar /V.A. Tabarin, K.I. Bushmeleva //Proceeding of the International Conference on Lasers 2001. – Tucson, Arizona. – 2001. - STS Press 2002. – S. 474 – 476.
12. Plusnin, I.I. Polarized bistabillity in He-Ne laser operating =3,39m using Zeeman effect /V.A. Tabarin, V.D. Kuzmichev, K.I. Bushmeleva //Proceeding of the International Conference on Lasers 2001. – Tucson, Arizona. – 2001. - STS Press 2002. - S. 493 – 495.
13. Плюснин И.И., Демко А.И., Заводовский А.Г. Предупреждение аварийных ситуаций на линейной части магистрального трубопровода //Контроль и реабилитация окружающей среды: Материалы III международного симпозиума. - Томск, 2002. – С. 50 - 51.
14. Плюснин, И.И. Компьютерная модель определения массового расхода метана при утечке из газопровода /А.Г. Заводовский, С.М. Сысоев //Качество, инновации, образование и Cals Technology: Материалы III международного симпозиума. - Москва: МИЭС, 2007. – С. 174 – 178.
15. Plyusnin, I.I. A system of sub satellite monitoring of the parameters of atmospheric components /K.I. Bushmeleva, A.V. Elnikov, A.P. Chaikovskiy, P.E.
Bushmelev //Proceedings of the 9-tn Russian – Chinese Symposium on Laser Technologies. – Tomsk, 2008. – S. 219 – 226.
16. Плюснин, И.И. Система диагностирования дефектов магистральных газопроводов с использованием ГИС-технологий /К.И.
Бушмелева, И.В. Майер //Современные наукоёмкие технологии. – 2005. - №8. – С. 46 – 48.
17. Плюснин, И.И. Автоматизированное рабочее место оператора локатора утечек газа /К.И. Бушмелева, П.Е. Бушмелев //Современные наукоемкие технологии. – 2008. - №5. - С. 115 – 119.
- 32 18. Плюснин, И.И. Методика оценки показателей качества комплекса технических средств /К.И. Бушмелева, И.И. Чурсин //Сборник научных трудов.
Вып.13. Физико-математические и технические науки. – Сургут: Изд-во СурГУ, 2003. – С. 121 – 126.
19. Плюснин, И.И. Информационная система хранилища данных о технологических параметрах ООО «Сургутгазпром» /К.И. Бушмелева, А.М.
Зеваков //Сборник научных трудов. Вып.13. Физико-математические и технические науки. – Сургут: Изд-во СурГУ, 2003. – С. 58 – 63.
20. Плюснин, И.И. Применение автоматизированной геоинформационной системы для диагностирования дефектов магистральных газопроводов /К.И. Бушмелева, И.В. Майер, П.Е. Бушмелев //Сборник научных трудов. Вып.23. Физико-математические и технические науки. – Сургут: Изд во СурГУ, 2005. – С. 99 – 105.
21. Плюснин, И.И. К вопросу об эмиссии метана болотными почвами Ханты-Мансийского автономного округа /М.В. Глаголев, Е.Д. Лапшина //Биологические ресурсы и природопользование: Сб. науч. тр. Вып.10. - Сургут, 2007. – С. 5 - 35.
22. Плюснин, И.И. Лазерный детектор метана /А.Г. Заводовский, К.И.
Бушмелева //Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления: Материалы XIV науч. – техн. конференции «Датчик 2002». - Судак, 2002. – С. 125 - 126.
23. Плюснин, И.И. О цифровой обработке сигналов лазерного локатора /А.И. Демко, Е.Л. Шошин и др. //Сборник материалов III Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Инноватика – 2007», Томск, 2007. - С. 96 – 101.