На территории РФ и в странах СНГ на данный момент эксплуатируется более 40000 крупных резервуаров, используемых для хранения различных веществ, повышенного класса опасности. Для их безопасной эксплуатации необходимо проводить  регулярный мониторинг и обслуживание.

Решение

Сканирующий тахеометр Trimble SX10

Нивелир Trimble DiNi 0.7
ПО Trimble RealWorks Advanced—Tank Edition

ПО Trimble Business Center

Пример проекта

Мониторинг резервуарного парка в российской нефтегазовой компании

Мониторинг резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов методами наземного лазерного сканирования

Безопасная эксплуатация нефтеналивных резервуаров, например резервуаров вертикальных стальных (РВС), подразумевает регулярные инспекции конструкции на проверку соответствия требованиям, определяемым в нормативных документах. Резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов относятся к объектам повышенной экологической опасности, поскольку работают в сложном напряженно- деформированном состоянии, обусловленном одновременным действием гидростатического давления хранимого нефтепродукта, значительного перепада температур, ветровой и снеговой нагрузки, неравномерными осадками и сейсмическими явлениями.

На территории РФ и в странах СНГ на данный момент эксплуатируется более 40000 крупных резервуаров, используемых для хранения различных веществ, повышенного класса опасности. Для их безопасной эксплуатации необходимо проводить регулярный мониторинг и обслуживание. Методами классической геодезии получить требуемый объем качественной и количественный информации в короткие сроки невозможно, но лазерное 3D сканирование позволяет решать такие задачи максимально эффективно.

Нормативно-правовая база на сегодняшний день позволяет использовать методы наземного лазерного сканирования (НЛС) для выполнения точных измерений РВС, например определения отклонений вертикальных образующих и поясов резервуара. Методы НЛС имеют ряд существенных преимуществ, в сравнении с традиционными методами деформационного мониторинга, например с применением тахеометра для съемки характерных точек конструкции. Метолы НЛС позволяют существенно сократить трудоемкость процесса измерений и повысить точность:

  • Высокая детализация и точность данных
  • Низкая доля полевого этапа в общих трудозатратах
  • Высокая степень автоматизации, практически исключающая влияние субъективных факторов на результат лазерного сканирования
  • Переход к работе с высокоточной 3D моделью резервуара

Решение Trimble

Корпорация Trimble, является крупнейшим мировым производителем оборудования и программного обеспечения в области точных геодезических измерений, в том числе поставщиком специализированных решений для задач деформационного мониторинга резервуаров. Решение Trimble для мониторинга РВС методами лазерного 3D сканирования может включать следующие компоненты:

  • Сканирующий тахеометр Trimble SX10 — 3D сканирование резервуара; измерение осадочных марок; развитие съемочного обоснования
  • Цифровой нивелир Trimble DiNi 0.7 — геометрическое нивелирование грунтовых реперов и осадочных марок
  • Программное обеспечение Trimble Business Center — уравнивание опорной сети и облаков точек, создание топографических материалов
  • Программное обеспечение Trimble RealWorks Advanced—Tank Edition — обработка облаков точек лазерного 3D сканирования, измерения параметров резервуара и определение их отклонений, формирование инспекционных отчетов

Сканирующий тахеометр Trimble SX10 является одновременно дальнобойным сканером и высокоточным роботизированным тахеометром, с возможностью дистанционного управления съемкой.

Trimble SX10 позволяет объединять высокоточные геодезические измерения и данные 3D сканирования высокой плотности, а также осуществлять привязку опорных точек сканирования в необходимую систему координат сразу во время производства работ. Такой подход позволяет исключить ошибки и повысить скорость и точность выполнения работ. Облака точек получаются сразу в системе координат пользователя, тем самым не требуется последующая регистрация сканов и контроль перекрытия между ними, а также не требуются цели и марки. Функция выделения участка сканирования позволяет выполнять сканирование только необходимых участков и оптимизировать время работы.

Дальность сканирования до 600м и измерений без отражателя до 800м, при миллиметровой точности, а также температурный режим от –20 С до +50 C являются хорошими отраслевыми показателями.

Программный модуль Trimble RealWorks Advanced—Tank Edition является специализированным модулем в пакете программ Trimble RealWorks и предназначен для создания 3D модели резервуара по облакам точек и обработки измерений при деформационном мониторинге РВС.

Данный модуль позволяет автоматически классифицировать нефтяные резервуары с их элементами по данным лазерного сканирования и производить измерения параметров резервуара (отклонение от вертикали; базовая высота; наклон резервуара; уклон отмостки; горизонтальность окрайки; анализ дефектов поверхности резервуара и др.), а также автоматизирует подготовку стандартизированных отчетов по результатам мониторинга, в соответствии с международными и российскими требованиями,

Более подробно функциональность данного программного модуля представлена ниже на примере выполненных работ по мониторингу резервуарного парка российской нефтегазовой компании.

Trimble SX10 — универсальный высокоточный инструмент, объединяющий функции быстрого сканирования, геодезических измерений и записи калиброванных изображений и панорам

  • Дальность сканирования 600м, скорость 26,600 Hz, cамое узкое пятно лазера — расхождение 14мм на 100м
  • Технология Trimble Lightning 3DM для высокоточных тахеометрических измерений до 800 м без отражателя и высокоскоростного 3D сканирования
  • Температурный режим от –20 С до +50 C
  • Полная интеграция с технологическими процессами программного обеспечения Trimble Access и Trimble Business Center
Trimble SX10

Trimble RealWorks Advanced—Tank Edition позволяет автоматизировать обработку данных сканирования, анализ параметров резервуара и подготовку отчетов:

  • тщательный анализ наборов данных лазерного сканирования
  • создание высокоточной 3D модели резервуара
  • выявление зон вне допустимых значений на корпусе резервуара
  • подготовка инспекционных отчетов в соответствии с отраслевыми стандартами

Пример проекта мониторинга резервуарного парка методами НЛС

В рамках представленного проекта работы выполнялись в октябре 2019 года на промышленной площадке российской нефтегазовой компании.

Целью работ было определение деформаций 5-ти РВС, выполнение геометрического нивелирования осадочных марок и получение сравнительных данных по их высотным отметкам. Ниже приведено описание выполненных работ на примере РВС No2 3000 м3.

Объем полевых работ определялся инструкциями и РД и включал следующие этапы:

1.Измерительные работы

(сканирующий тахеометр Trimble SX10)

  • выполнение 3D сканирования РВС и промышленной площадки
  • съемка осадочных марок днища РВС
  • развитие съёмочного обоснования от опорных пунктов (ПО Trimble Business Center)
Измерительные работы

2. Работы по нивелированию
(цифровой нивелир Trimble DiNi 0.7)

Работы по нивелированию
  • геометрическое нивелирование II класса грунтовых реперов
  • геометрическое нивелирование IV класса осадочных марок РВС (может выполняться сканирующим тахеометром Trimble SX10)

После выполнения полевых работ по 3D сканированию 5-ти РВС и промышленной площадки в программном обеспечении Trimble Business Center была произведена автоматическая классификация облаков точек для целей разделения данных и создания топографических материалов, а также было выполнено уравнивание опорной сети и облаков точек.

Далее был произведен импорт облаков точек в программный модуль Trimble Real Works Advanced-Tank Edition для обработки данных сканирования, выполнения измерений параметров резервуара и определения деформаций РВС.

После импорта и обработки облаков точек в модуле Trimble Real Works Advanced-Tank Edition были произведены измерения характерных параметров резервуара и определены отклонения от номинальных по следующей методике:

На первом этапе производится импорт облаков точек в программный модуль для автоматической классификации резервуара и его составных частей:

  • тип резервуара: вертикальный или горизонтальный
  • вид сканирования: снаружи или изнутри
  • автоматическое разделение облаков точек (авто-классификация) на элементы:

– крыша РВС
– стенки РВС
– технологическое оборудование (патрубки, люки, трубы, лестницы и др.) – фундамент РВС (днище)

  • На следующем этапе указываются базовые уровни стенки резервуара: верхний и нижний.
  • Далее строятся вертикальные образующие стенок и определяются пояса резервуара. Вертикальные образующие и пояса строятся автоматически вертикальной секущей плоскостью, проходящей через центр резервуара и базовую точку образующей, расположенную на окрайке днища.

  • Далее измеряются отклонения образующих стенки на определенных высотах от заданной вертикальной плоскости, построенной из базовой точки. Определяется смещение стенок, относительно номинального положения. Допуск устанавливается в нормативно-технических и руководящих документах.

Если значение не в допуске, то программа сообщает об этом и дальнейшая оценка количественных и качественных характеристик деформаций (вмятин или выпуклостей) производится по напряженно- деформированной модели. Все измерения проводятся в автоматическом режиме. При этом присутствует возможность проведения ручного контроля измерений.

  • На последнем этапе формируется стандартизированный отчёт по каждой образующей и каждому поясу резервуара, представленный в отчете объем информации соответствует требованиям российских РД и международному стандарту API 653, в отчете отображаются:
  • базовая информация по резервуару;
  • таблицы отклонений: фактическое значение и определение допуск/недопуск (в соответствии с РД)
  • графическая информация

Результат

Применяемые аппаратные и программные решения Trimble позволили существенно автоматизировать процесс инспекции РВС. Были сокращены риски возникновения ошибок при измерениях и обработке данных, а также существенно уменьшены трудозатраты на проект. В рамках проекта были определены отклонения вертикальных образующих и поясов резервуара, определены отметки осадочных марок.

Время полевых работ по лазерному 3D сканированию 5-ти РВС и промышленной площадки составило один рабочий день силами двух специалистов, что в два раза эффективнее по трудозатратам в сравнении с классическими методами. Время камеральной обработки измерений и получение стандартизированных инспекционных отчетов по всем 5-ти резервуарам составило порядка двух часов.
Предлагаемый подход позволил оптимизировать затраты ресурсов на всех этапах выполнения работ по деформационному мониторингу резервуаров, начиная со сбора высокоточных данных, детального анализа параметров резервуара, выявления зон не соответствия и подготовки инспекционного отчета.

Владимир Серков, Компания SCANENG

Решение Trimble позволяет перейти к работе с высокоточной 3D моделью резервуара, без применения внешних CAD программ, а также оптимизировать инвестиции в оборудование, за счет применения универсального инструмента SX10 для решения нескольких измерительных задач.

Работы проводились в соответствии с нормативно-техническими документами, регламентирующими диагностику резервуаров:

  • Федеральный закон N116-ФЗ (ред.от 29.07.2018);
  • РД 08-95-95 Положение о системе технического диагностирования;
  • РД-23.020.00-КТН-271-10 Правила технической диагностики резервуаров;
  • РД-23.020.00-КТН-027-10 Методика обследования фундаментов;-
  • ОР-17.040.00-КТН-2016. Отраслевой регламент. Методика измерения отклонения от вертикали образующих стенки резервуара.

Скачать брошюру по мониторингу