Воздушная робототехника для работы с наземными нефтегазовыми активами

Воздушная робототехника для работы с наземными нефтегазовыми активами

Опубликовано в номере:
PDF версия
Дистанционно управляемые летающие роботы могут работать в опасных условиях, поэтому идеально подходят для целого ряда специфических применений в нефтегазовой отрасли.

Использование робототехники в нефтегазовой сфере сейчас переходит на новый уровеньблагодаря воздушной робототехнике, которая открывает уникальные возможности для компаний, работающих в опасных условиях. Ориентируясь на потребности рынка, компания Apellix производит беспилотные летательные аппаратыдроны, предназначенные для инспекции, очистки, окраски и нанесения специальных защитных покрытий на наземные объекты нефтегазовой отрасли (активы). Как известно, эта работа связана с рядом сложностей: например, резервуары для хранения сырой нефти могут достигать 45 м в диаметре и 15 м в высоту, вмещая в себя более 23 тыс. м3 сырья.

По правилам Американского института нефти (American Petroleum Institute, API) толщину стенок наземных резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов, а также толщину их защитных покрытий необходимо регулярно проверять. Инспекция на большой высотеэто опасная работа для человека, но не для летающих роботов.

«Проверка по стандарту API 653 наземного резервуара для хранения нефтепродуктов обычно требует участия двух человек и около двух дней работы. Это связано с тем, что рабочие, используя передвижной подъемник или автоподъемник с вышкой, должны обследовать резервуар по кругу на разных высотах и снять около шести десятков измерений, — говорит генеральный директор компании Apellix Боб Дальстрём (Bob Dahlstrom). — С нашей системой, в зависимости от погоды, состояния резервуара и различных переменных окружающей среды, мы можем без проблем выполнить 200 измерений в час». «Затем мы можем предоставить эту информацию владельцу такого производственного актива. В результате инженеры предприятия будут иметь гораздо лучшее представление о его текущем состоянии, чем по 60 измерениям. И главноемы можем сделать такую инспекцию всего за день, а не за два», — добавляет Дальстрём.

Основанная в 2014 г. компания Apellix (США) предлагает летающие роботизированные системы для неразрушающего контроля на объектах нефтегазовой промышленности и возобновляемой энергетики, а также для нужд судоходства. Тестирование включает ультразвуковой контроль и измерения толщины сухого покрытия.

В ультразвуковой дефектоскопии покрытий для отправки ультразвукового импульса через стенку стальной конструкции, для измерения ее толщины дрон использует специальный зонд. Полученные в результате исследования данные позволяют оценить коррозионный износ и оставшийся срок службы актива. Проверить толщину сухого покрытия можно на черных и цветных металлах.

 

Безопасность операторов нефтеперерабатывающих заводов

Обеспечение безопасности рабочих при одновременном повышении производительности их труда является основным преимуществом, которое может дать роботизированная летающая система ультразвуковой дефектоскопии нефтеперерабатывающим заводам, но большую роль играет и экономическая сторона вопроса.

«Если мы можем выполнять работу, не выводя производственный актив из эксплуатации, то мы экономим компаниям много денег, речь идет о миллионах долларов в день, — отмечает Дальстрём. — Например, так мы проверяем толщину стальных стенок факельных труб, необходимых для сжигания излишков газа, — тех высоких больших труб, которые вы видите на нефтеперерабатывающих заводах. Мы должны проводить периодические измерения толщины этих труб в разных местах, потому что они коррозируют изнутри с переменной скоростью в зависимости от того, какой тип газов через них выпускается и сжигается». При обычном подходе вы должны сначала выключить систему, дать трубе остыть и пригнать автовышку или подъемный кран или установить подъемник, потом поднять когонибудь наверх, чтобы он, спускаясь, произвел вручную необходимые измерения. В этом случае вы можете потерять миллионы долларов за день только изза простоя оборудования, а мы делаем это прямо на горячих трубах и без верхолазов».

Роботу абсолютно все равно, находится ли он на высоте 15 или 50 м, а также что поверхность, с которой он контактирует посредством датчика, имеет температуру +100 °С. В этих условиях робот безопасно делает то, что не смог бы сделать человек. Вот тогда и начинается экономия.

У компании Apellix уже есть дроны, выполняющие ультразвуковые измерения и проверку толщины покрытий для нефтегазовых активов (рис. 1). Их следующий шаг в сфере летающей робототехникиокраска распылением. Компания выиграла международный конкурс, спонсируемый голландской компанией по производству красок и покрытий AkzoNobel, что привело к соглашению о совместной разработке промышленной системы и поможет вывести дрон для окраски на рынок. Боб Дальстрём говорит, что во время работы над проектом он с удивлением узнал, что при покраске промышленных объектов важны не только и не столько эстетика их внешнего вида и скорость окраски, сколько наука: «Путем окраски вы защищаете свои производственные активы от убытков на миллионы или миллиарды долларов. При этом толщина покрытия измеряется даже не в миллиметрах, а в толщине человеческого волоса и тоньше: краску необходимо наносить должным образом, чтобы получить гарантию качества и, соответственно, надежную защиту базового актива. Робот намного лучше справляется с этим, потому что у него есть все данные для расчета оптимальной скорости нанесения: атмосферное давление, относительная влажность, температура окружающей среды и покрываемой поверхности, характеристики покрытия. Все в целом позволяет нам говорить о расстоянии от поверхности, на котором должен находиться дрон, о скорости, с которой он должен двигаться, и о диаметре сопла распылительного наконечника. Все это довольно точно определяется и научно обосновано. Для рассматриваемых промышленных приложений все перечисленное играет очень важную роль».

Дрон выполняет ультразвуковые испытания факельной трубы нефтеперерабатывающего завода

Рис. 1. Дрон выполняет ультразвуковые испытания факельной трубы нефтеперерабатывающего завода.

Все изображения предоставлено компанией Apellix и Robotic Industries Association

В зависимости от выполняемой работы дрон можно подключить к наземному источнику питания (наземной электростанции), что обеспечит его работу в течение всего дня, или, для непродолжительной работы, к аккумулятору, который требуется заменять через каждые 15–20 мин.

Летающие компьютеры

Компания Apellix разработала нестандартный дрон с набором сенсорных систем, оснащенный бортовым компьютером, проприетарным программным обеспечением и рабочими органами с пользовательскими компонентами, напечатанными на 3D-принтере. Изготовление электронной начинки на заказ было единственным разумным вариантом, потому что типичные сенсорные системы, такие как GPS, компас и барометр, используемые стандартными дронами и даже самолетами, могут давать сбой, поскольку подвергаются неблагоприятному воздействию при нахождении в непосредственной близости от массивных стальных конструкций.

«Это основная причина, по которой нам пришлось изрядно загрузить нашу бортовую вычислительную мощность и использовать так много датчиков», — комментирует Дальстрём.

По сути, дроны компании Apellix — это летающие компьютеры. Однако разработчики сталкиваются с особенностями политики, регламентирующей полеты беспилотных летальных аппаратов. Дело в том, что установленное на борту этих дронов программное обеспечение вызывает некоторые вопросы у контролирующих органов, связанные с автономностью дронов. Например, правила Федерального авиационного управления США (U.S. Federal Aviation Administration, FAA) требуют обязательного присутствия на земле управляющего дроном пилота (рис. 2). Поэтому с точки зрения управления дроны компании Apellix сочетают в себе ручное управление и известную автономность.

Воздушные роботы проверяют нефтегазовые активы, в то время как операторы остаются в безопасности на земле

Рис. 2. Воздушные роботы проверяют нефтегазовые активы, в то время как операторы остаются в безопасности на земле

Дальстрём поясняет, почему такое сочетание является необходимым: «Есть определенные моменты, такие как взлет, когда дрон взлетает, зависает, калибруется, которые лучше выполнять в автономном режиме, а уже затем пилот вручную направляет его к месту, где дрон начнет выполнять свою работу. Для целей управления в полете наш дрон использует данные бортовых датчиков, при этом в полете мы вносим полсотни тонких корректировок в секунду. Человек просто не в состоянии это сделать. Поэтому ключом к нашему успеху является наличие программного обеспечения и бортовых датчиков для полета».

Что касается данных, то Дальстрём утверждает, что информация, которую собирают роботизированные летающие системы, даже более важна, чем индивидуальная работа, которую они выполняют.

«Мы получаем данные и сразу же передаем их владельцу объекта, заказавшего обследование того или иного производственного актива, — говорит Дальстрём. — Именно то, что они доступны немедленно и без обработки, придает им большую ценность. Это дает заказчику представление о состоянии его конкретного производственного актива в данный момент. Однако у последующей обработки данных есть свой плюс: как только вы начнете агрегировать эти данные и загружать их в облако, у вас появится то, что называют большими данными, а это возможность заниматься машинным обучением и подключать искусственный интеллект. Добавьте к этому все полетные данные и видеосъемку с высоким разрешением. И это еще не все: вы можете получить целый ряд преимуществ, когда начнете пользоваться такими технологиями, как мультиспектральные камеры. Такие камеры могут видеть то, что не могут видеть люди, и вы сможете собрать обширный набор данных, который никогда не собирали. Анализ этой комплексной информации может избавить вас от плановых работ и продлить срок службы дорогостоящего актива, обеспечив его безопасную работу».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *