Использование промышленной робототехники является ключевым фактором для стабильного развития предприятий в условиях жесткой конкуренции — ее внедрение позволяет значительно повысить надежность, гибкость и эффективность всего производства. При этом до недавнего времени промышленные роботы были известны способностью выполнять только узконаправленную и механическую работу.
С развитием робототехнической индустрии на рынке стали появляться сложные диагностические устройства, способные четко выявлять недостатки эксплуатируемого оборудования, в том числе трубопроводных систем с любым уровнем доступности. Это позволило открыть новые перспективы как для промышленных предприятий, так и для новых подрядчиков. О таких роботах, и возможностях, которые открывают их появление, пойдет речь в этой статье.
Зачем это нужно
Протяженность магистральных трубопроводов в США, которые обеспечивают энергетические потребности страны, составляет более 2,25 млн км. Администрация безопасности трубопроводов и опасных материалов США также сообщает, что с 2010 года в среднем происходит около 200 разливов нефти в год с суммарным объемом более 200 тыс. баррелей нефти. По данным «Гринпис» на нефтепроводах России происходит около 10 000 аварий с ежегодным разливом до 30 млн баррелей нефти, что делает российскую нефтяную промышленность самой грязной в мире. Помимо вреда окружающей среде, необратимый износ трубопроводов несет за собой и другие риски — например, в сентябре 2010 года в городе Сан-Бруно (Северная Калифорния) произошел врыв одного из газопроводов, повлекший за собой трагические последствия.
Для предупреждения подобных инцидентов добывающие и перерабатывающие компании вынуждены регулярно проверять состояние своих трубопроводов. Обычно эта процедура осуществляется при помощи такого метода, как гидротестирование, когда в трубу под давлением подается вода, либо просто путем проведения выборочных проверок. При этом компании не могут полностью удостовериться, в каком реальном стоянии находятся трубы, и насколько велика вероятность их прорыва.
Ситуация сильно изменилась с приходом на рынок робототехнических компаний. Они предлагают использовать для диагностики специально созданных роботов, которые проникают в трубопроводы природного газа и жидкого топлива для проверки на износ, разрыв и коррозию.
Как все начиналось
Первые робототехнические комплексы для выполнения трубопроводной диагностики стали производиться в России в 2005 году, а их способность перемещаться как по ровным трубам, так и кривообразным вызвала бурную реакцию на рынке. Новые открывшиеся возможности позволили «идущим в ногу со временем» предприятиям выявлять в своих трубопроводах различные дефекты сварных швов и запорной арматуры до того, как это могло стать стать серьезной проблемой.
Следующим этапом в развитии манипуляторов стало появление на рынке сварочного робота, профессиональные возможности которого, например, помогли успешно провести работы на водно-графитовом реакторе канального типа Билибинской АЭС. Далее был создан уже полнофункциональный комплекс, умеющий проводить восстановительный ремонт телескопических соединений трактов технологических каналов реакторов большой мощности — ему удалось провести успешную модернизацию энергоблоков на Ленинградской АЭС.
Гусеничный робот с электромагнитным-акустическим методом работы успел успешно проявить себя и в США — его функциональные возможности позволили провести подземное исследование трубопроводов высокого давления с локтевыми сгибами на АЭС Cooper в штате Небраска, диагностику газо- и нефтепроводов в Калифорнии и Аляске, а также проверку безопасности систем газоснабжения в Нью-Йорке в районе Манхэттена.
Принцип работы
Принцип работы такого робота следующий: «дистанционно управляемая диагностическая инспекционная система», как ее называют создатели, при помощи комплекта тяговых колёс прокладывает себе путь через любые внутренние препятствия или изгибы трубы. Одновременно с этим 2 манипулятора тщательно проверяют окружность трубопровода, измеряя его толщину и исследуя структурную целостность. Для этого используются лазеры, видеоустройства и ультразвуковые датчики, которые действуют как сонар, испуская высокочастотные сигналы.
Длинный и прочный кабель соединяет робота со специально обученным оператором, который располагается в фургоне на безопасном расстоянии от трубопровода. В его задачи входит мониторинг и обработка полученных данных для выявления недостатков трубопровода.
Сколько это стоит
В среднем за один день такому роботу удается проверить 400 метров трубопровода.
Один из представителей данной индустрии выразил следующее мнение: «Возможно, этот процесс не очень быстрый, но главная цель исследования заключается не в скорости, а в получении максимально точной и полной информации».
Стоимость подобных проектов обычно оценивается в несколько десятков миллионов рублей. По мнению специалистов компании, заказчики платят не за работу и оборудование, а за определённый результат: «Трубопроводы, пока через них проходит продукт, — это активы, которые приносят деньги. Поэтому при любом простое из-за планового ремонта или, еще хуже, прорывов труб компания может потерять сотни миллионов рублей. Проводя такие исследования, компания имеет возможность получить самую актуальную информацию о состоянии своих трубопроводов и, соответственно, сэкономить свои денежные средства в будущем».
Что дальше
На данный момент одной из последних разработок робототехнической индустрии стало устройство, позволяющее проводить исследования в танках-емкостях нефтехранилищ и других технологических емкостях.
Дно таких хранилищ отличается особой труднодоступностью, поэтому предприятиям обычно приходится их высушивать, приостанавливая на срок от 6 до 8 недель. Очистить такое количество легковоспламеняющегося осадка из резервуара — довольно трудоемкий процесс, который может вылиться в несколько десятков миллионов рублей, не говоря уже об опасности проведения таких работ для сотрудников предприятия. Поэтому появление специально созданного для таких функций робота является выгодным решением для обеих сторон.
Работает данный робот по такому же принципу, как и его трубопроводные «собратья», при этом для успешного выполнения поставленной задачи даже не требуется сливать топливо. Диагностическое устройство погружается на дно резервуара и перемещается по нему, проводя исследовательские работы. Затем полученные данные отправляются оператору, который на основе обработанной информации делает точные выводы о прочности топливного хранилища.
Уже сейчас можно с уверенностью сказать, что данный робот позволит открыть совершенно новые возможности для решения технологических задач промышленности.
Список источников:
1) http://www.sandiegouniontribune.com
2) https://stimul.online
3) https://www.greenpeace.org
4) https://www.cia.gov
5) https://www.phmsa.dot.gov
