GASACOR - KOMLEXNÍ EŠENÍ PROTIKOROZNÍ OCHRANY

GASACOR - KOMLEXNÍ EŠENÍ PROTIKOROZNÍ OCHRANY Prosím doplnit další autory M. Bolková, L. Hrbá ek, J. Sirotek, P. Veselý, J. eho Geodis, s.r.o, Definity Systems,s.r.o, MEGA Brno, s.r.o, RWE Spole nosti GEODIS BRNO, MEGA a DEFINITY SYSTEMS vyvinuli ve spolupráci komplexní ešení pro sb r a analýzu dat protikorozní ochrany GASACOR2. Základem je m ící p ístroj MEG20, který slouží ke sb ru dat jak po trase podzemních potrubí tak k polárním a asovým m ení. P istroj je ovládán pomoci p enosného terminálu SYMBOL, který umož uje elektronicky sb r dat p ímo v terénu. Data jsou pozd ji importována do aplikace GASACOR2, kde jsou zpracovávána a archivována. Tato aplikace je postavena na ešení klient-server a všechna data jsou uložena v jednom centrálním úložišti. Uživatelé mají možnost k nim p istupovat jak po intranetu tak zvenku po internetu. Cely systém m že byt napojen na geograficky informa ní systém (GIS) uživatele, ze kterého jsou p ebírány jednotlivé prvky sít, na kterých jsou m ení provád na. Celý systém je od roku 2007 zaveden v koncernu RWE eská Republika. 1 ÚVOD Ing Sirotek -GeodisProtikorozní ochrana má v eském plynárenství dlouholetou tradici. Již na po átku 90. let za aly vznikat první systémy pro m ení její efektivity a vznikla také první verze SW GASACOR. S postupujícím zastaráváním m ících p ístroj a zvyšujícími se nároky na zpracování dat a jejich integraci do v tších informa ních systém vznikla pot eba návrhu komplexního ešení pro tuto oblast. Spole nost GEODIS BRNO sestavila tým odborník z n kolika firem a v rámci tehdejší Jihomoravské plynárenské vyvinula systém GASACOR2 na bázi m ícího p ístroje MEG20 vyvinutého spole ností MEGA, mobilního terminálu a informa ního systému vyvinutého spole ností DEFINITY. Tento systém byl postupn upravován na základ požadavk pracovník protikorozní ochrany z celé skupiny RWE, ovládající v tší ást eského plynárenství. V roce 2007 byl funk ní systém implementován v rámci celé skupiny RWE v eské Republice a nasazen do provozu. Systém byl integrován s Geografickým Informa ním systémem (GIS) v t chto spole nostech již nasazeným. Tento p ísp vek se snaží ve stru nosti celý systém charakterizovat a popsat zkušenosti s jeho užíváním. 2 GASACOR2 SW PRO ANALÝZU A SB R DAT Program Gasacor je ur en pro evidenci a vyhodnocování dat protikorozní ochrany plynovod a plynových potrubí. 1

obrázek 1 - Vstupní obrazovka programu GASACOR Program získává data z n kolika zdroj. M že se jednat o import dat z jiného systému (systém GIS) nebo o import soubor s nam enými daty (formáty XML a M20) nebo p ímým p ipojením na m ící za ízení. Nam ená data jsou v programu systematicky prezentována zp sobem odpovídajícím reálnému stromovému len ní potrubí do jednotlivých tras, úsek a m ících bod, na nichž jsou p ipojena jednotlivá za ízení. Každému typu m ícího za ízení se m že p adit libovolné množství m ených veli iny, které lze seskupovat do logických skupin (v tšinou podle typu jednotky veli iny). Následn je možné tyto skupiny v grafech reprezentovat spole nými atributy (nap íklad m ítko i limita). Základní menu programu je roz len no do n kolika základních sekcí podle funk ní souvztažnosti: ení zahrnuje obrazovky pro import, export a manipulaci s nam enými daty. Výstupy zahrnují grafickou a tiskovou reprezentaci dat prost ednictvím graf a tiskových sestav. Kmenová data slouží k nastavení jednotlivých parametr pro typy m ení, za ízení a veli in. Závady a opravy slouží k evidenci závad a oprav na potrubí. Systém slouží ke správ práv uživatel a uživatelských rolí. Pro hlavní manipulaci s daty slouží obrazovka M ení (viz níže), kde se p ehledn zobrazují hodnoty jednotlivých m ení v etn seskupení a ozna ení podle p íslušných parametr. 2

obrázek 2 - Nam ená data Pro každé m ení je v p ehledu m ení zárove i možnost p ímého p echodu na odpovídající zobrazení grafu - respektive na obrazovku nastavení grafu vypln nou výchozími hodnotami, kde na p íslušných záložkách lze nastavit jednotlivé vlastnosti a atributy pro zobrazení na obrazovce i p ípadné odlišnosti pro tisk nap íklad barva pozadí, ar, atd. Vyvolání vlastního grafu je možné také z hlavního menu volbou Graf. 3

obrázek 3 - Graf Graf zahrnuje jak vlastní zobrazení árového grafu s ohledem na nastavení skupin veli in, tak i odpovídající podrobné informace k jednotlivým prvk m grafu v popiscích. Popisek v bublin se zobrazí po najetí nad prvek grafu ukazatelem myši. Volbou Grafy M20 je možné vybírat m ení, která jsou provád na mimo hlavní topologii - ve speciální - nezávislé podstruktu e. Data t chto m ení lze na ítat jak ze souboru, tak i z databáze. Podle typu m ení lze následn volit mezi asovým a polárním m ením. Polární m ení lze zobrazit v úhlových i ortogonálních sou adnicích. obrázek 4 - Sou adnicové systémy Tiskové sestavy s výstupními daty jsou koncipovány tak, že lze volit mezi úplným podrobným p ehledem a zkrácenou verzí sumá e. V p ípad pot eby je možné vygenerovat formulá pro ru ní zápis údaj. íselníky kmenových dat jsou ur eny k nastavení jednotlivých parametr typ m ení, veli in a jejich skupin, typ za ízení a hodnot za ízení jako takových. Soubor nastavení rolí a uživatel slouží ke snadné a intuitivní správ jejich práv. Pod záložkou Topologie stromového menu je možné vytvá et modely potrubí, na kterých je m ení provád no. Model potrubí je tvo en hierarchickou strukturou potrubí trasa úsek bod. 4

obrázek 5 - Topologie potrubí 3 GASACOR2MOBILE SW PRO MOBILNÍ TERMINÁL Aplikace GASACOR2MOBILE je ur ena pro ovládání záznamníku mobilního za ízení. Aplikace GASA- COR2MOBILE umož uje pomocí p ístroje MEg20 provád t dva typy m ení: ení po trase asová a polární m ení ení po trase: Zadání trasy (výb r bod m ení a p íslušných m ených veli in) je p ipraveno v aplikaci GASACOR2. Po importu trasy do mobilního za ízení lze pomocí aplikace GASACOR2MOBILE a p ístroje MEg20 provád t vlastní m ení. Nam ená data jsou automaticky p azována k m enému bodu. Výsledky m ení jsou exportovány zp t do GASACOR2, kde se provede jejich vyhodnocení. Správný chod aplikací vyžaduje ucelené napln ní databází v aplikaci GASACOR2. asová a polární m ení: Jedná se o speciální typ m ení. Tato ást aplikace je variabiln jší, lze zde zadávat parametry m ení. Tato ást aplikace se dá se použít i samostatn. 3.1 M ENÍ PO TRASE i m ení po trase je nutné na míst m ení vyhledat m ící bod. U tohoto bodu jsou nadefinovány veli iny, které se mají m it. Veli iny je možné m it po dvojicích, lze však zm it samostatn i jednu veli inu. 5

Obr.1. M ení po trase Obr.2. M ení dvou nap tí p i m ení po trase Obsluha je informována o délce m ení, m ení m že ukon it v kterémkoli okamžiku. Výsledkem m ení pro každou veli inu je její pr r, minimum, maximum. K nam eným výsledk m se ukládá i délka m ení, sm rodatná odchylka a také všechny nam ené vzorky. Obr 3. Nam ené hodnoty. 3.2 M ENÍ KOROZNÍHO PR ZKUMU 3.2.1 asové m ení i asovém m ení se m í libovolné dv veli iny (nap tí a proud) na obou kanálech nej ast ji m ení proudu do vzorku. M í se vstupující nebo vystupující proud do nebo z potrubí pomocí m rného ocelového vzorku o jednotkové ploše (100cm 2 ) a potenciál potrubí proti sond. Doba po kterou m ení probíhá je zpra- 6

vidla n kolik hodin (24h). Pomocí nam ené velikosti potenciálu a velikosti a sm ru proudu do vzorku lze stanovit stupe ohrožení potrubí. Dále se mohou zadat parametry: Odpor p dy a vzdálenost sond p i m ení odporu p dy Wennerovou metodou Vlhkost p dy Plocha a odpor vzorku Místo m ení 3.2.2 Polární m ení i polárním m ení m ení bludných proud - se m í 2 stejnosm rná nap tí ve dvou na sebe kolmých sm rech a to ve sm ru SpZ a SpJ (spole ná sonda-západ, spole ná sonda-jih). K m ení se používají 3 sondy (referen ní elektrody Cu/CuSO 4 ), které se vloží do zem a to tak, že jedna sonda - spole ná se p ipojí k MEg 20 jako zem a další dv sondy jsou vloženy do zem v na sebe kolmých sm rech. Spojnice jedné sondy a sondy spole né je ve sm ru sever- západ a spojnice druhé sondy ve sm ru sever-jih. K výpo tu hustoty bludných proud je pot eba také sondy zkalibrovat. Kalibrace se provádí p i zabudovaných sondách (uložených v zemi) u sebe. M í se 75 vzork (1min 25s), prvních 25 vzork se nezapo ítá, z ostatních se vypo ítá pr r. Zm ená kalibra ní nap tí se zohlední ve výsledcích polárního ení. Dále se mohou zadat parametry: Odpor p dy a vzdálenost sond p i m ení odporu p dy Wernerovou metodou Vlhkost p dy Místo m ení Vzdálenost sond p i polárním m ení 4 MEG 20 M ÍCÍ P ÍSTROJ PRO SB R DAT 4.1 POPIS A TECHNICKÉ PARAMETRY MEG20 Dvoukanálový záznamník MEg20 je sou ástí m ícího a vyhodnocovacího systému pro zjiš ování stavu protikorozní ochrany podzemních ocelových potrubí a konstrukcí v plynárenství i dalších pr myslových oborech. Je ur en pro jednorázová i dlouhodobá m ení a záznam dvou analogových veli in v terénu. Je vhodný p edevším pro m ení zemních potenciál a proud a jejich zm n v ase nap. pro posouzení nutnosti nasazení, p ípadn zvýšení ú innosti aktivní (katodické) antikorozní ochrany. Je zkonstruován s krytím proti vniknutí vody IP65, vhodným pro použitím v terénu. Jako m ené veli iny mohou být navolena dv nap tí, nap tí a proud, nap tí a odpor nebo proud a odpor. že být m eno stejnosm rné nebo st ídavé nap tí nebo proud. Zabudovaná automatická zm na rozsah zajiš uje m ení s dostate ným rozlišením v širokém rozsahu vstupních veli in. Maximální rozsah pro m ení nap tí je 20V, proudu 200mA, odporu 2M. Záznamník má vysokou p esnost m ení (0,8-1% MH + 0,2-0,5% MR dle rozsahu). Více informací lze nalézt v [1] Záznamník nemá žádné ovládací prvky (tla ítka, displej), k ovládání jeho innosti slouží mobilní po íta. V aplikaci byl použitý mobilní po íta MC9090 série 9000, výrobce SYMBOL. P i p ipojení mobilního po íta- e je možno m ené hodnoty zobrazovat p ímo a použít záznamník jako univerzální m idlo. Podle ur eného typu m ení se m ícím kabelem p ipojí bu m ená kovová konstrukce (potrubí) a p íslušná m ící sonda (referen ní elektroda Cu/CuSO 4, vzorek Fe) nebo referen ní elektrody (polární m ení). Po ukon ení m ení se zm ená data p enesou ze záznamníku MEg20 do mobilního po íta e, takže je možné tímtéž záznamníkem MEg 20 uskute nit m ení i v dalších místech. Po návratu k PC se zm ená data všech m ení uložená v aplikaci GASACOR2MOBILE na mobilním po íta i p enesou do aplikace GA- SACOR2 na PC. 7

Jestliže se záznamníky MEg20 ihned osazují na další m ící místo, je nutné k jejich napájení použít externí bateriový zdroj k dobití vnit ní baterie. Akumulátory v samotném MEg20 vydrží m it maximáln 30 hodin, pokud jsou pln nabity. Dvoukanálový záznamník MEg 20 obsahuje dva kanály vstupních zesilova s vysokým vstupním odporem 10M, které p epínáním zesílení umož ují automatickou zm nu rozsah podle velikosti m eného nap tí. i m ení proud prochází m ený proud bo níkem. Nap tí na bo níku je snímáno jedním z nap ových kanál. P i m ení vyšších hodnot proudu, než je jeho maximální rozsah 200mA, se m ení proudu provádí es externí bo ník. Pro m ení odpor je záznamník MEg 20 vybaven zdrojem proudu. Režim m ení odpor lze pro kontrol kabel nebo m ení p echodových odpor mezi kontakty. K m ení odporu izola ního spoje je použití záznamníku MEg20 nevhodné, protože m ení je ovlivn no st ídavým nap tím 50Hz a vyššími harmonickými. ležitým požadavkem na konstrukci je stupe krytí IP65, který byl dodržen v etn vstupních konektor. Jsou zde použity konektory typu microbucaneer. P i používání m ícího p ístroje MEg20 je nutné, pokud má být zachován stupe krytí, vždy p išroubovat ví ko konektoru. V p ípad, že to nebude provedeno, stupe krytí je porušen. Dvoukanálový záznamník MEg 20 prošel kalibrací v MI a byl vydán kalibra ní list, který potvrzuje správnost deklarovaných parametr v etn p esnosti m ení. Nová aplikace v plné ší i respektuje dosavadní provozní zkušenosti, které uvede do souladu se sou asnými podmínkami provozovatel a umožní rozvoj moderních ících metod. Obr.4. MEg20 a p íslušenství 4.2 MOBILNÍ ZA ÍZENÍ PRO SB R DAT Pro obsluhu záznamníku MEg20 byl vybrán MC9090 výrobce SYMBOL. Mobilní po íta MC9090 je odolné za ízení pro pr myslové aplikace, ur ené pro úlohy sb ru dat v terénu, optimální zejména pro aplikace ode- et spot eby a podporu práce servisních technik. Vedle funkce terminálu záznamníku MEg20 jej lze využít pro další aplikace v plynárenství. Aplikace pro platformu Windows Mobile je uživatelsky nenáro ná a navíc p enositelná i na jiná za ízení typu PDA s OS Windows Mobile 5.0. Za ízení se chová jako b žné p enosné PC. Mobilní po íta nabízí možnosti p ipojení mnohem širšího spektra komponent, podporuje technologie WIFI,možnost p ipojení k PC p es USB, p ipojení GPS apod. i sjednocení metod m ení koroze v rámci celé republiky je výhodné zvolit jednotné, perspektivní za ízení výrobce, který má dlouholeté zkušenosti s výrobou pr myslových aplikací 8

Obr. 5.Mobilní po íta MC9090 Pro ú ely parametrizace MEg20 lze použít jakýkoli mobilní po íta p i spln ní následujících podmínek: Opera ní systém Windows Mobile 5.0. Opera ní systém musí obsahovat.net Compact Framework 2.0 Mobilní za ízení musí mít jeden USB port p íp. jiné za ízení pro komunikaci s PC a zárove jeden sériový port pro komunikaci s p ístrojem MEg20. Mobilní za ízení by m lo umož ovat sou asné p ipojení k PC a k MEg20. 4.3 DALŠÍ MOŽNOSTI ROZVOJE APLIKACE 1. Využití árového kódu Pokud by se m ící body po trasách opat ily árovým kódem aplikace by se velmi zjednodušila. M ící pracovník by na míst m ení na etl árový kód, pomocí kterého by se v seznamu m ících bod bod sám vyhledal. Protože MC9090 má v sob zabudovánu te ku árového kódu, nároky na rozší ení HW by nebyly žádné. 2. Využití GPS Jako jedna z možností se nabízí využít GPS. V sou asné dob RWE má požadavek na p esnost zam ení svých za ízení ve t íd p esnosti 3. B žné GPS tuto p esnost nemají. Pro tento p ípad by se musely použít GPS zvláš laboratorn zkalibrované nebo jiné dostupné ešení. Pro zam ování nov postavených m ících bod a jejich zápis do DB je tedy použití GPS nevhodné. GPS by se dala použít pro vyhledávání již stávajících za ízení. P i p iblížení se k bodu m ení by se podle edem známé a v DB uvedené polohy m ený bod sám vyhledal ze seznamu. 5 M ÍCÍ METODY, REFERENCE p. Hrbá ek RWE Net 5.1. Úvod do problematiky m ení k zajišt ní ú innosti a kvality protikorozní ochrany plynovod (PKO) RWE-CZ eské plynárenské spole nosti skupiny RWE-CZ (bývalé JMP, S P, SMP, STP, V P, Z P a Transgas) provozují v sou asné dob více jak 34 500 km ocelových plynovod. Z toho je více jak 15 200 km katodicky chrán no a zbytek, více jak 19 300 km je chrán n pouze pasivn izolací. Na t chto plynovodech je vybudováno více jak 1300 za ízení katodické ochrany (SKAO, EPD, ESA) a více jak 31 500 m ících vývod (PO, SO, KVO). O ú innost a kvalitu PKO v uvedeném rozsahu se stará cca 70 montér a 30 technik v etn mistr PKO. Celkem se tedy jedná o cca 100 pracovník PKO z nichž je 86 intern zam stnaných a cca 14 jsou pracovníci externích firem. Z uvedeného vyplývá, že na jednoho montéra PKO p ipadá inspekce a údržba tém 500 km ocelových plynovod se zhruba 20 ks za ízení katodické ochrany a více jak 450 ks 9

ících vývod. U technik v etn mistr je pak rozsah uvedených plynovod a za ízení PKO více jak dvojnásobný. P itom periodicita inspekce a údržby v rámci kterých se provádí požadovaná m ení je stanovena v periodicit od 2x/ m síc (EPD) až po 1x/ rok (m ení na trase plynovod ve všech m ících bodech). Aby bylo možno požadovaný rozsah m ení a následného vyhodnocení ú innosti a kvality stavu PKO plynovod a za ízení PKO zajistit v uvedených termínech, se stále se snižujícím po tem pracovník PKO, bylo rozhodnuto v rámci plynárenských spole ností RWE-CZ zavést jednotný podp rný SW + HW systém, který by navázal na již d íve zavedený systém GASACOR, používaný v rámci bývalých podnik spole nosti PP. Nový SW + HW systém dostal název GASACOR 2. 5.2. Reference SW + HW systému GASACOR 2 Nejprve je nutno uvést, že p i uvedeném množství m ících míst, která se navíc neustále m ní tak jak se ní rozsah a umíst ní ocelových plynovod, není možné jakýkoliv podp rný SW + HW systém PKO efektivn využívat bez provázání se systémem GIS. D íve používaný systém GASACOR byl v jednotlivých plynárenských podnicích spole nosti PP navázán na r zné autonomní GIS provedené od r zných zhotovitel. V rámci plynárenských spole ností RWE CZ je zaveden jednotný GIS od jednoho zhotovitele. Tato zm na s sebou p inesla nemalé množství potíží p i p evodu dat z d íve používaných r zných systém GIS do nového jednotného systému. Tyto problémy p etrvávají a z tohoto d vodu dodnes není vy ešena možnost porovnání dat a vyhodnocení výsledk m ení získaných v p vodním systému GASACOR s nov získanými daty v systému GASACOR 2. Navíc p vodní systém GASACOR byl na mnohých pracovištích neuvážen zrušen. Proto doporu uji pokud budou budoucí uživatelé systému GASACOR 2 navazovat na n jaký p vodní SW systém PKO, aby si vždy vy ešily v p edstihu zp sob archivace dat z p vodního systému tak, aby tato data mohla být porovnávána i v novém SW systému GASACOR 2. Dále je nutno up esnit možnost m ení odporu pomocí záznamníku MEg 20. Ze strany uživatele systému GASACOR 2, byly kladeny p edevším požadavky na malé rozm ry mobilního HW a jeho vysokou odolnost i mechanickému poškození p i r zných podmínkách použití v terénu, p edevším z hlediska odolnosti proti vniknutí prachu a vody do p ístroje. Další d ležitý požadavek byl kladen na dlouhodobou životnost zdroje bez nutnosti dobíjení, pot ebnou p edevším p i asovém m ení.tyto požadavky nelze skloubit s požadavkem na vysoce výkonný (tvrdý) zdroj stejnosm rného a st ídavého nap tí p ístroje jako je tomu nap. u p ístroj pro m ení zemního odporu. Z uvedeného d vodu nelze MEg 20 využít pro m ení odporu potrubí zem, izola ních spoj a chráni ek. Na t chto za ízeních je ve v tšin p ípad nesuperponováno silné st ídavé nap tí, p edevším z vedení distribu ních soustav VN a VVN. Toto rušivé nap tí nelze vzhledem k podstatn slabšímu zdroji p ístroje MEg 20 dostate zatlumit a tím zajistit dostate nou p esnost m ení odporu na uvedených za ízeních. M ení odporu u tohoto p ístroje lze tedy využít obdobn jako je tomu u b žných multimetr, které mají i obdobn výkonný zdroj. 5.2.1. M ení po trase V sou asné dob se m ení po trase využívá pouze v RWE DS Jih (bývalé JMP, a.s) a áste v DS Sever 2 (bývalé V P, a.s.), kde jsou již data v GIS opravena a uzp sobena pro p evod do systému GASACOR 2. V ostatních plynárenských spole nostech se na up esn ní a úpravách dat pro p evod do systému GASACOR 2 pracuje a je p edpoklad, že by m l být produktivní systém GASACOR 2 využíván od po átku r. 2009. 5.2.2. asové m ení Toto m ení se p edevším využívá: a) v rámci m ení na trase katodicky chrán ných plynovod v oblastech se zvýšenými a velmi vysokými vlivy bludných proud tj. tam kde byla rámci korozního pr zkumu zjišt na zvýšená až velmi vysoká hustota proudu v cizím proudovém poli v souladu s požadavky SN EN 13509, TPG 920 22 a TPG 905 01; b) p i provád ní diagnostiky na ocelových plynovodech p edevším místních sítí (NTL a STL) v souladu s TPG 700 02 a TPG 905 01. Tato m ení nejsou v tšinou provázána s daty uvedenými v GIS ( p edevším se jedná o m ení provád ná v rámci diagnostiky dle bodu b). Systém GASACOR 2 lze pro tato m ení pln využít a nap. monté i PKO v RWE DS Jih již ani jinou m ící techniku nemají pro tento ú el k dispozici. asové m ení, v rámci m ení na trase, nabude na aktuálnosti ve chvíli kdy nabude platnost revidovaná SN EN 12954. Tato revidovaná norma v rámci EÚ zavádí požadavek m ení potenciálu potrubí p da na katodicky chrán ných plynovodech bez IR spádu (E IR free ) ve všech m ících bodech. Tato m ení bude nutno provád t vždy jako asová m ení. 10

5.2.3. Polární m ení Toto m ení se využívá p edevším v rámci provád ní korozního pr zkumu v souladu s SN 03 8375. V sou asné dob jsou již problémy s provedením polárního grafu a vyhodnocením výsledk m ení prová- ných pomocí SW GASACOR 2 vy ešeny a systém lze pro polární m ení pln využívat. 6.LITERATURA [1]Dvoukanálový záznamník MEg20, popis p ístroje, Ing. Pospíchal, MEgA [2]Popis aplikace GASACOR2MOBILE, Ing. Bolková, Ing. Doffek, MEgA 11