ТЕХНОЛОГИИ ЭКСТРИМА

Шельф Северного Сахалина… Зимой мороз зашкаливает за минус 40 по Цельсию. Весной приходят в движение многотысячетонные массивы прибрежных льдов. До поздней осени ходят тайфуны с ласковыми женскими именами. Круглый год периодически трясет. Но именно для этих экстраординарных условий предназначена уникальная измерительная система, созданная в Конструкторско-технологическом институте научного приборостроения СО РАН.

Юрий Плотников, «НВС»

Во многих отраслях науки и техники часто возникает потребность в точнейшем знании размеров некоторых исключительно ответственных деталей, причем в процессе их измерения человеку находиться рядом не просто нежелательно, но в большинстве случаев совершенно невозможно. Фирменная продукция КТИ НП — приборы дистанционного контроля, позволяющие снимать геометрические характеристики объемных тел на определенном расстоянии. Широкую известность имеют многочисленные разработки института для атомной промышленности: оптико-электронные устройства для бесконтактных измерений прямолинейности длинномерных трубок (тепловыделяющих элементов ядерных реакторов, например), внешних и внутренних диаметров цилиндрических изделий (тех же ТВЭЛов), геометрических параметров тел вращения, микроскопических дефектов сварных швов… На железных дорогах страны активно внедряется автоматизированная диагностическая система «Комплекс», предназначенная для контроля колесных пар вагонов на ходу поезда (при скоростях следования до 60 км/ч !). Специализация на экстремальных технологиях в полной мере пригодилась в работе над сахалинским проектом.

— Включаясь в международный тендер, объявленный британской компанией «Amec», мы даже не представляли до конца, какого рода работу нам придется выполнять, — с улыбкой вспоминает директор КТИ НП д.т.н. Юрий ЧУГУЙ. — Знали только, что требуется разработать прибор дистанционного контроля некоего важного узла строящейся нефтяной платформы «Сахалин-2». Но, вооружившись здоровым авантюризмом, а также опытом и уверенностью в своих силах, вступили в борьбу и обошли семерых иностранных конкурентов. Как признались потом заказчики, с большим отрывом.

В чем же заключается суть проблемы, которую в самые сжатые сроки пришлось решать специалистам КТИ НП?

Добыча нефти и газа на шельфах осуществляется с помощью буровых платформ. Платформа — колоссальное многоэтажное сооружение чудовищной массы (в нашем случае 28 тыс. т) — покоится на четырех ногах 10-метрового диаметра, стоящих на грунте. Но Северный Сахалин — район очень не простой, поэтому настоятельно требуется защитить платформу от всевозможных механических нагрузок: сейсмических колебаний, навала ледяных масс, деформаций, вызванных тепловым расширением (перепад-то температур от -40 до +40), вибраций при бурении… В конце концов, мало ли что — вдруг какой кораблик прислонится? Для предотвращения последствий всех этих неожиданностей служат подшипники сейсмической защиты.

Чтобы представить себе механизм их действия, вспомним трюк, обыгранный в бесчисленном количестве комедий, начиная с эпохи «великого немого» — официант, совершающий немыслимые телодвижения, старается доставить к цели блюдо желе. А оно колышется, ездит туда-сюда, пытается соскочить. А вокруг — зубодробительная драка! Теперь вообразим глубокую тарелку трехметрового диаметра, накрытую блюдечком чуть поменьше. Тарелка венчает собой ногу нефтяной платформы, блюдце вмонтировано в ее нижнюю палубу. Между ними — двояковыпуклая линза с разными радиусами кривизны поверхности: нижний — поменьше, верхний — побольше. Это и есть подшипник сейсмической защиты, скольжение которого между «тарелкой» и «блюдечком» гасит механические нагрузки, не позволяя им перекинуться с опоры на платформу. Пусть никого не введут в заблуждение непрофессиональные ассоциации автора этих строк — линза ни в коем случае не желеобразна. Она изготовлена из сверхпрочного материала со специальным покрытием. Состав и того, и другого фирма-изготовитель держит в строжайшем секрете. Но, поскольку ничего вечного человечество еще не изобрело, поверхности трения со временем изнашиваются, и при прохождении примерно 4-километрового пути подшипники должны быть заменены новыми. Но как много времени им потребуется на эти четыре километра? Тут прогнозы специалистов разнятся самым радикальным образом — от 25 лет до года. В первом случае беспокоиться не о чем — срок службы самой платформы тоже рассчитан на четверть века. А если год? Пройденный подшипником путь надо точно знать. Вызывают опасение и другие нештатные ситуации: подшипник может «залипнуть», привариться к своему ложу, или, наоборот, выскочить за определенные границы. Такие моменты тоже необходимо отслеживать. Поскольку человеку рядом с подшипником находиться нельзя, и это категорическое требование, все измерения должны быть дистанционными, бесконтактными. Вот в самых общих чертах условия задачи, которая была поставлена перед специалистами КТИ НП.

«Пушка», «мишень» и панель управления.

— Идея прибора основана на методе оптического контроля, — рассказывает ведущий конструктор КТИ НП Сергей МАКАРОВ, ответственный исполнитель проекта. — Рядом с подшипником устанавливается блок измерения смещений, который позволяет отслеживать его передвижения. Блок состоит из двух частей: «оптической пушки» с видеокамерой, смонтированной во взрывозащищенном корпусе на нижней палубе нефтяной платформы, и оптической мишени, расположенной на «ноге». Поскольку камера и мишень находятся на разных движущихся частях подшипника, сумма их смещений относительно друг друга в поперечном направлении равняется пути, пройденному подшипником за определенный интервал времени. Смещение измеряется, обрабатывается и передается на панель управления системой. Панель управления безостановочно, 24 часа в сутки и 365 дней в году записывает данные и вычисляет полный пройденный путь. Результаты измерений непрерывно сохраняются в базе данных и отображаются на панели оператора. Сохраненная в базе данных информация доступна для дальнейшего анализа и для мониторинга работы подшипников является незаменимой.

— Панель управления сконструирована по принципу двойной избыточности, — похватывает эстафету ведущий программист КТИ НП Степан КАЛИЧКИН. — В стойке фирмы Rittal смонтированы два идентичных промышленных компьютера с набором индивидуальных клавиатур, мониторов, системных модулей, два автоматических переключателя резервного питания. Один компьютер считается главным, другой — запасным. Оба функционируют одновременно и проверяют друг друга на работоспособность. При сбое одного из компьютеров второй перехватывает управление, позволяя системе работать, пока сломанный компьютер находится в ремонте.

Специально для этой установки разработаны алгоритмы компенсации оптических искажений и отделения посторонних шумов от сигналов перемещения подшипника, комплекс аппаратно-программных средств, обеспечивающих дублирование основных частей системы.

Руководитель проекта «Сахалин-2» А. Верхогляд демонстрирует ак. А. Конторовичу работу системы.

— С самых первых шагов работы заказчик поставил нас в очень жесткие рамки, — вспоминает заместитель директора КТИ НП Александр ВЕРХОГЛЯД, руководитель проекта. — Был составлен детальный план работы, о выполнении которого мы отчитывались еженедельно. Два раза в месяц представители заказчика приезжали с контрольной проверкой. Сначала было тяжеловато, но довольно быстро мы убедились, что такой стиль работы имеет ощутимые преимущества — дисциплинирует.

Главное, чего удалось добиться сразу — создать работоспособный коллектив, состоящий как из талантливой молодежи, так и экстраклассных специалистов в возрасте, которые тоже сумели выдержать те невероятные нагрузки, что выпали на долю наших разработчиков. Состояние дел по проекту все время было в поле внимания дирекции, постоянный контроль вел сам директор д.т.н. Юрий Чугуй. Был двухнедельный период, когда ребята работали по пятнадцать часов в сутки. Цикл создания уникального прибора, начиная с идеи и заканчивая готовым коммерческим продуктом, занял восемь месяцев, с октября прошлого года по июль нынешнего. Установка выдерживает все требования системы управления качеством ISO9004. Получено более 20 сертификатов: на электромагнитную совместимость, работоспособность в заданном диапазоне температур, взрывобезопасность и пр. Результаты приемных испытаний подтвердили — технические требования контракта полностью соблюдены.

Мнение приемочной комиссии выражено четко и недвусмысленно: «Исходя из опыта работы с многочисленными заказчиками, с удивлением констатируем, что система такой сложности выполнена в срок, в соответствии со спецификацией, а иногда и превышая ее. В процессе взаимодействия между сторонами ваша компания показала высокий профессионализм, что было отражено в предвосхищении наших возможных технических вопросов, которые были уже заведомо решены в разрабатываемой системе. Тот факт, что вы старались учесть все пожелания заказчика без излишних оговорок и с такой степенью энтузиазма, сделал работу с вашей организацией большим удовольствием для нас». Добиться такой оценки от сдержанных англичан — дорогого стоит!

Трудовая победа коллектива КТИ НП получила большой общественный резонанс в Сибирском отделении. Познакомиться с разработкой института воочию приезжали многие крупные ученые, руководители институтов, члены президиума СО РАН. Автору этих строк посчастливилось участвовать в такой экскурсии вместе с академиком А. Конторовичем. Мозг нефтяника уже озадачен возможными применениями технологий, созданных в КТИ НП, для исследования околоскважинного пространства.

Пока я дописываю эти строки, на пропахших смоляным духом сосновых боках двух больших ящиков краской по трафарету выводят английские надписи: «Made in Russia». Когда газета дойдет к читателю, оба прибора будут уже на пути в Корею, где полным ходом идет строительство нефтяной платформы. Институтом же заработана определенная репутация и бесценный опыт успешной конкуренции на международной арене, которые позволяют надеяться на получение выгодных контрактов и в будущем.

Фото Ирины Шумаковой

стр. 4