В Перми разработали робота для обследования газо- и нефтепроводов

Газовые и нефтяные трубо­проводы – зона повышенного риска. Их износ может стать причиной взрывов и гибели людей. Пермские учёные разрабатывают роботов, которые смогут обследовать трубопроводы в самых разных условиях.

О том, как рождаются роботы, рассказал магистрант факультета химических технологий, промышленной экологии и биотехнологий Пермского политеха Дмитрий Кучев.

Мир внутри трубы

Наталья Стерледева, «АиФ-Прикамье»: Дмитрий, как вы стали заниматься робототехникой?

Дмитрий Кучев: Этой темой я увлёкся на втором курсе бакалавриата. Учился в березниковском филиале Пермского политеха. К нам приехала с лекциями профессор Елена Поезжаева – кстати, бывший научный руководитель одного из создателей Промобота. Она мотивировала нас заниматься робототехникой, предложила подумать над темой диагностики трубопроводов. На втором курсе мы с ребятами объединились в небольшую команду, написали ряд статей и разработали несколько моделей таких роботов. Елена Поезжаева помогала нам во всём. Работы опубликовали в научных журналах. Вскоре я переехал в Пермь, и мы сделали 3D-модель такого робота.

– Как обычно происходит диагностика трубопровода?

– Чтобы узнать, в порядке ли газопровод, люди раньше забирались внутрь трубы (диаметр почти полтора метра) и проверяли её состояние. Этот метод иногда применяется и сейчас. Есть и роботы – управляемые аппараты на колёсиках, у которых передние колёса не маневрируют, а двигаются только прямо. Их возможности ограничены. А чистят газопроводы и нефтепроводы до сих пор дедовским способом – внутрь пустой трубы запускают невысокого человека, и он производит все манипуляции. Есть ещё метод очистки путём запуска специального снаряда, но у него есть свои недостатки.

– В чём уникальность вашей разработки?

– Мы исходили из того, что трубопровод имеет круглое сечение. И было бы логичным создать круглого робота. Мы называем его колобком. Шарообразная форма обеспечивает максимальную манёвренность. Возможность проходить сложные участки – главное его отличие от аналогов.

Колёса-полусферы позволяют ему перемещаться по сложным изгибам, отталкиваться от стенок трубопровода. А большой диаметр колёс помогает перемещаться по деформированным участкам. Он может определять коррозионные фрагменты, деформацию. При необходимости на модель устанавливаются ультразвуковые датчики, радиологический дефектоскоп.

– В какой стадии сейчас работы по созданию робота?

– Мы изготовили прототип, который уже ездит и передаёт информацию на компьютер. Сейчас идут опытные испытания, приближённые к промышленным условиям. Первую модель мы запатентовали 26 ноября 2019 г. После этого разработали ещё девять конструкций, которые отличаются некоторыми функциями. Все они будут работать в сложных условиях. Так, в России пока нет робота, который будет работать под давлением среды и при этом выполнять всю нужную диагностику. Обычно для запуска механизма в трубу сначала перекрывают газ, нефть, идущие по трубе. Один из наших роботов будет работать без опорожнения трубопровода. То есть не нужно будет останавливать технологическую линию.

Остальные восемь конструкций отличаются тем, что могут переносить на себе большое количество различного диагностического оборудования. Они могут преодолевать разные участки труб – вертикальные, вертикально-наклонные, сложные переходы трубопроводов, например, тройники. Сейчас мы занимаемся патентованием этих конструкций. Скоро будем проводить опытно-промышленные испытания.

Рождение исследователя

– Как вы создавали робота?

– Программировали «начинку» роботов, делали 3D-модели этой конструкции. Смоделировали уменьшенный вариант трубопровода, в который запускали прототипы роботов. В них проводили первые испытания.

В команде всего шесть разработчиков – студенты и преподаватели ПНИПУ. Очень активно нам помогает отдел инноваций Пермского политеха. Сейчас его сотрудники помогают нам искать инвесторов, гранты, чтобы получить финансирование на создание промышленного образца. Тогда робот будет испытан уже на промплощадке действующего предприятия. А в будущем мы хотели бы создать собственное небольшое предприятие по созданию таких помощников.

– Что представляет собой начинка робота? Как информация передаётся людям?

– Внутри робота есть процессор управления, который записывает на съёмную карту памяти всю полученную информацию. Также вся информация с датчиков и видеокамер сразу передаётся на компьютеры через радиосигнал.

– Сколько человек надо для обслуживания такого робота?

– Не более двух. Один запускает робота в трубопровод, другой принимает данные на компьютере. Погрузить робота в трубу можно через фланцевое соединение трубопровода либо через технологический разрез. Наш робот может диагностировать по 18 погонных метров трубопровода в час. Автономно, без подзарядки, он будет работать более десяти часов.

– Сколько будет стоить промышленный образец вашего робота?

– В создание прототипа мы вложили около 10 тыс. руб. Чтобы создать промышленный образец, нам нужно 200 тыс. руб. – такова себестоимость всех деталей. А рыночная стоимость самого изделия будет, по нашим подсчётам, около 1 млн руб. Аналоги же, существующие в мире, стоят не менее 2 млн руб. Потребителями наших роботов могут стать не только богатые нефтегазовые компании, но и относительно небольшие компании, занимающиеся обслуживанием водопроводов, канализационных труб.

От шара до паука

– Не планируете научить робота очищать внутреннюю поверхность трубопровода, чтобы полностью исключить из этого процесса людей?

– Мы уже разрабатываем такую конструкцию и скоро запатентуем модуль для ремонта и диагностики трубопровода. Но это будет уже не колобок, а нечто напоминающее паука. Это следующая наша разработка.

– Что может произойти, если своевременно не проверять газо- и нефтепроводы?

– В этом году в одном из городов Прикамья отключили целую линию газо­провода из-за неожиданного разрыва. Произошёл хлопок. Дело в том, что трубопроводы, которые сейчас действуют в России, как правило, используются уже длительное время, они подвержены коррозии. Коррозионные процессы можно замедлить, если своевременно провести диагностику. Газопроводам и нефтепроводам нужен тщательный контроль.

Наши разработки отличаются тем, что мы можем не только диагностировать трубопровод и искать участки, подверженные разрыву, но и прогнозировать остаточный срок службы газо­провода с точностью до 90 %. Так можно предотвратить аварию. А авария предполагает остановку нескольких десятков километров газопровода, в некоторых случаях возможны человеческие жертвы. Диагностика трубопроводов – очень ответственная работа, без которой человечество сейчас не может обойтись.