Разработанные Корпорацией ПСС новые способы сбора и передачи данных в системах электрохимической защиты от коррозии трубопроводов основаны на применении систем телеметрии и позволяют осуществлять удаленный мониторинг и контроль данных систем, производить регулирование основных параметров, а также прогнозировать потребность в обслуживании и ремонте объектов с использованием искусственного интеллекта (ИИ).

В статье представлен обзор способов сбора и передачи данных в системах ЭХЗ, даны их технические характеристики и опыт применения.

Одно из основных направлений деятельности Корпорации ПСС связано с разработкой решений в сфере антикоррозийной электрохимической защиты (ЭХЗ) объектов нефтегазового сектора, в частности, трубопроводов – магистральных и газораспределительных, технологических трубопроводов нефтеперекачивающих станций (НПС), трубопроводов компрессорных газораспределительных перекачивающих и насосных станций, нефтебаз, продуктопроводов.
Проблемы защиты и обслуживания систем ЭХЗ трубопроводов

Трубопроводы в большинстве случаев расположены в труднодоступных местах с сезонной невозможностью регулярного контроля и обслуживания, где отсутствует покрытие сотовой связи, на значительном расстоянии от диспетчерских пунктов. Все это препятствует своевременному получению данных от систем ЭХЗ, в том числе, информации об уровне текущего защитного потенциала того или иного объекта.

Можно выделить следующие актуальные проблемы эксплуатации систем ЭХЗ трубопроводов:

• требования ГОСТ Р 51164-98 по регулярному обслуживанию систем;
• нехватка персонала и критические ошибки при замерах параметров и внесении данных «вручную»
• сложности регулировки системы ЭХЗ из-за неравномерности изменения потенциалов объекта (сезонность и пр.);
• отсутствие оперативности при решении аварийных ситуаций;
• удаленность и труднодоступность объектов;
• высокие затраты на обслуживание.

Рис. 1. Контрольно-измерительные колонки на объекте

Эффективность дистанционного мониторинга

Исходя из требований основного регламента антикоррозийной защиты трубопроводной инфраструктуры – ГОСТ Р 51164-98 «Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии», – обслуживание систем ЭХЗ, не обеспеченных дистанционным контролем, должно проводиться не реже, чем дважды в месяц.

Это влечет за собой организацию выездного обслуживания систем ЭХЗ, а это работа двух специалистов и водителя, что в совокупности в течение одного года составляет 576 чел.-ч (2х12х3х8 чел.-ч). Дополнительно накладываются затраты на горюче-смазочные материалы и амортизацию транспортных средств (рис. 2).

Рис. 2. Расчет эффективности дистанционного мониторинга

Применение средств телеметрии позволяет:

• осуществлять удаленный контроль систем ЭХЗ и обслуживание в онлайн-режиме (24/7/365);
• быстро производить регулирование параметров ЭХЗ;
• принимать оперативные сведении о состоянии объекта без его обхода;
• получать уведомления об отклонении параметров ЭХЗ от нормы, а также об авариях и несанкционированном входе.

Каналы связи

Для получения и передачи данных посредством телеметрии применяются следующие виды каналов связи:

• интерфейс RS-485;
• интерфейс 4–20 мА;
• GSM/GPRS канал;
• спутниковый канал;
• волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС);
• PLC-модемы (Power Line Communication);
• радиоканал LoRa.

При этом в станциях катодной защиты Корпорации ПСС (импульсных преобразователях ИПКЗ-РА®) предусмотрена комбинация двух и более каналов связи.

Решение по дооснащению станций телемеханикой

Решение по дооснащению станций телемеханикой

Бывает, что на объекте станции катодной защиты не оснащены телеметрией, но работают исправно. В таких случаях замена всей станции на новую нецелесообразна. Но в современных реалиях эффективная работа системы ЭХЗ требует удаленного мониторинга и управления. Для таких случаев разработано устройство управления телемеханикой УТМ-РА®.

УТМ-РА® – устройство, которое служит для дооснащения уже эксплуатирующихся станций катодной защиты. Обеспечивает полноценный удаленный мониторинг основных параметров СКЗ, позволяя в режиме 24/7 оставаться в курсе состояния системы катодной защиты объекта и гарантируя непрерывную работу и безопасность системы ЭХЗ. Второй вариант применения УТМ-РА® – расширение функционала уже установленных в СКЗ средств телеметрии и нивелирование рисков при использовании определенных каналов связи или применения единственного вида (рис. 3). УТМ-РА® значительно расширяет перечень подключаемой телеметрии. Важно, что устройство может применяться на станциях любого производителя.

Рис. 3. Плюсы и нюансы применения отдельных каналов связи

Новые технологии мониторинга на защите трубопроводной инфраструктуры

Решение передачи данных по технологии PLC (силовым линиям вдольтрассовых линий электропередач) с использованием устройства по сбору информации (УСИ) – собственная разработка Корпорации ПСС, работающая в автоматическом режиме и позволяющая производить администрирование и удаленный контроль системы ЭХЗ. Комплекс включает в себя устройство сбора информации (УСИ), которое работает на сбор данных, аккумулирование и передачу данных о состоянии ЭХЗ трубопровода на верхний уровень. А в качестве канала связи применяется передача данных по электросетям PLC, которая осуществляется посредством присоединения к вдольтрассовой линии электропередач (ЛЭП) 6(10) кВт.

Комплекс УСИ+PLC соответствует требованиям ОТТ-33.040.00-КТН-145-18 и обладает рядом особенностей, к примеру, при применении PLC не требуется прокладка отдельного кабеля (электрические провода есть почти везде); не нужна регистрация оборудования как радиочастотного; в случае если есть влияние на какие-то частоты, в PLC-оборудовании предусмотрен механизм подавления сигнала в заданном диапазоне; отсутствует плата за передачу данных.

При этом установка комплекса может быть осуществлена на станции катодной защиты любого производителя.

Опытно-промышленная эксплуатация комплекса УСИ+PLC реализована на объектах ПАО «Транснефть» в 2023–2024 гг.: 276 единиц оборудования (47 принимающих и 229 передающих), длина самой протяженной ветки трубопровода составила 80 км.

Энергоэффективные радиомодемы с LoRa-модуляцией

Еще один вариант телеметрии, которую предлагает Корпорация ПСС – экономичные радиомодемы с LoRa-модуляцией. Контрольно-измерительные пункты (КИП), оснащенные радиомодемами LoRa, в автоматическом режиме передают сведения на базовую станцию на расстоянии до 3 км в городской черте и до 10 км за городом. При этом базовая станция должна иметь постоянный источник питания, а КИП могут быть оборудованы автономными источниками питания в виде солнечных батарей и накопителей заряда (аккумуляторов).

Таким образом, технология LoRa позволяет построить систему сбора данных от удаленных объектов без необходимости прокладывания каких-либо дополнительных линий связи. Модемы LoRa отличаются низким энергопотреблением и высокой помехоустойчивостью.

Рис. 4. Схема сбора информации на LoRa

ПСС-ЭХЗ-Аналитик – сокращение на 70% операционных затрат на мониторинг и управление системой

Прогнозно-аналитический комплекс ПСС-ЭХЗ-Аналитик – диспетчерская программа для организации удаленного контроля и управления работой оборудования системы катодной защиты в режиме онлайн, включающая в себя функцию прогнозирования.

Основной функционал программы:

• дистанционное управление с диспетчерского пункта;
• трансляция данных в локальное и головное подразделения компании-заказчика;
• формирование отчетов о текущем состоянии и эффективности работы;
• архивирование данных, экспорт данных;
• автоматическое поддержание необходимого уровня потенциала;
• уведомления об авариях и изменениях работы;
• выявление проблемных участков трубопровода (прогнозирование) и выдача рекомендации по их устранению.

В отличие от стандартной телеметрии трубопроводов ПО ПСС-ЭХЗ-Аналитик закрывает необходимость выездных замеров на вдольтрассовых КИП и ручное занесение собранной информации в журнал; самостоятельно анализирует и корректирует режимы работы СКЗ, а также обладает прогнозным мышлением.

Уникальный функционал реализован благодаря встроенным в ПО алгоритмам нейронных сетей, которые анализируют большой массив имеющихся данных и находят максимально точные или ранее скрытые зависимости между параметрами системы ЭХЗ. На основе анализа собранных данных ПСС-ЭХЗ-Аналитик прогнозирует износ оборудования, возможный выход из строя конструктивных элементов и предоставляет рекомендации по обследованию, профилактике и ремонту.

В результате: использование ПО удаленного мониторинга на 70% сокращает операционные затраты на мониторинг и управление системами электрохимзащиты и помогает решить проблемы эксплуатации объекта.

❖ Снижается влияние «человеческого фактора» при получении сведений о состоянии объекта.

❖ Проблемы регулировки параметров из-за неравномерности изменения потенциалов трубопроводов нивелируются автоматическим поддержанием необходимого уровня потенциала, а при отклонении от заданной нормы – возможностью удаленного регулирования параметров защиты, что обеспечивает эффективную работу станции катодной защиты.

❖ Обеспечивается безопасность и исключение рисков сбоев в работе системы ЭХЗ: при аварийной ситуации, несанкционированном доступе или вандализме на пульт диспетчера приходит оперативное уведомление, что дает возможность определить причину аварии (состояние двери, обрыв выходного кабеля, обрыв кабеля ЭС, короткое замыкание, перенапряжение сети) и принять экстренные меры.

❖ С помощью организации автоматизированного рабочего места (АРМ) оптимизируются расходы на обслуживание систем ЭХЗ (в том числе, ФОТ).

Программная платформа ПСС-ЭХЗ-Аналитик совместима как с ЭХЗ-оборудованием производства ЗНГА АНОДЪ® (завод Корпорации ПСС), так и с уже установленным оборудованием других производителей.

С июня 2023 года ПО «ПСС-ЭХЗ-АНАЛИТИК» включено в реестр Минцифры РФ.

Рис. 5. ПО «ПСС-ЭХЗ-АНАЛИТИК»

Автоматизация и цифровизация ЭХЗ — ключевой инструмент для сокращения операционных затрат

Представленные решения от Корпорации ПСС – телеметрия, формирование автоматизированных рабочих мест (АРМ) и применение ПО на основе искусственного интеллекта в системах электрохимической защиты от коррозии – обеспечивают полный оперативный контроль состояния объектов (в том числе, в условиях ограниченной доступности), предоставляют актуальную и корректную информацию, сокращают более чем 200 раз время анализа сводных данных с объектов и дают точный прогноз работы систем ЭХЗ.

В результате: повышается эффективность эксплуатационных процессов в сфере антикоррозийной защиты, значительно сокращаются расходы на техническое обслуживание, автоматическое отслеживание коррозионных процессов, выявление аномалий и последующая профилактика неисправностей снижает риски дорогостоящих ремонтов и предотвращает аварийные ситуации.

Внедрение дистанционного управления и аналитики открывает перспективу повышения энергоэффективности и надежности, обеспечивая долгосрочную защиту объектов от коррозионных повреждений.

Статья опубликована в журнале «СФЕРА. Нефть и Газ» №4/2025