Мистер Фикс

Jul 01, 2023

На глубине шести-десяти футов под землей по 12-дюймовым трубам природный газ подается по всей Америке. Они наматываются на электропроводку и водопровод. Они выдерживают бремя ежедневных поездок на работу, грузовых автомобилей и городских автобусов. И многие из них текут. «Некоторые из этих труб находятся в земле более 100 лет и только стареют», — говорит Александр Дункан, робототехник из GE Research. «Никто особо не продумывал, как их обслуживать. Так что теперь это огромная и дорогостоящая проблема для национальной инфраструктуры».

Дункан работает в многопрофильной команде, которая предлагает потенциальное решение. Они называют это системой бестраншейного капитального ремонта метро PipeLine, или сокращенно «ПЛУТО». Цель: найти способ ремонта трубопроводов без рытья огромных траншей в земле для удаления и замены поврежденных труб — дорогостоящее и разрушительное занятие. Вместо этого трех- или шестиногий робот ползет по самой трубе и ремонтирует ее изнутри, используя технологию покрытия GE, используемую в реактивных двигателях. Устройство потенциально может сократить стоимость восстановления трубопровода до 200 000–500 000 долларов за милю с 1 до 10 миллионов долларов при использовании традиционных методов.

Робот разрабатывается в рамках инициативы, поддерживаемой и возглавляемой Агентством перспективных исследовательских проектов в области энергетики (ARPA-E). На прошлой неделе система строительства труб PLUTO была удостоена высшей отраслевой награды как «Новая технология года» на ежегодной конференции по подземным технологиям строительства в Орландо, Флорида.

Протекающие трубы – широко известная и обширная проблема. Триллионы кубических футов природного газа проходят через миллионы миль трубопроводов по всей территории США. Попутно, в большем количестве точек, чем вы можете сосчитать, неорганизованные выбросы выбрасывают в атмосферу метан, мощный парниковый газ. Лучше не становится. По оценкам одного исследования, только в местных распределительных трубопроводах происходит более 630 000 утечек.

Старые трубы, часто изготовленные из чугуна или стали, составляют лишь около 3% всех труб, проложенных в земле, однако на их долю приходится около 50% утечек метана, говорит Дункан. А поскольку они строились снова и снова, доступ к ним чрезвычайно затруднен. «В конечном итоге вы получаете множество действительно интересных геометрических форм и колен, из-за которых становится очень сложно обрабатывать больше, чем очень маленький сегмент за раз», — объясняет Дункан. «Те, которые настолько дорогостоящи или просто технологически сложны для освоения, — это те, которым, по сути, разрешается просто продолжать откладывать газ до тех пор, пока не будет найдено решение».

Именно здесь на помощь приходит робот GE.

Согласно результатам испытаний, проведенных на сегодняшний день, для установки системы сборки труб «ПЛУТО» необходимо удалить лишь небольшой сегмент трубы. Модульный робот катится вдоль внутренней стенки трубы, сканируя ее с помощью светочувствительной системы и видео, чтобы оценить состояние трубы и определить места, где она нуждается в наибольшем усилении. Когда он пятится назад, начинается настоящее действие. Нос робота представляет собой регулируемую вращающуюся распылительную головку, которая наносит двухкомпонентную эпоксидную смолу на внутреннюю стенку трубы. Труба, наносимая напылением (SIPP), обеспечивает герметичное соединение с существующей трубой и затвердевает в течение четырех часов, быстро и эффективно останавливая утечку с минимальными раскопками. Поскольку старая труба продолжает стареть и корродировать, она может просто отпасть, оставив на своем месте новую трубу из эпоксидной смолы.

Команда опиралась на многолетний опыт GE в нанесении защитных покрытий на реактивные двигатели и компоненты газовых турбин и работала с инженерно-экологической фирмой Garver, которая имеет опыт в транспортировке газа. Эпоксидный материал производится партнером проекта Warren Environmental. Команда рассчитывает завершить и протестировать промышленный прототип робота этим летом.

Робот был спроектирован с учетом как силы, так и универсальности, ловкости и грубой силы. Состоящий из паучьих стручков треугольной формы, каждый длиной всего пару футов, он может маневрировать вокруг локтевых суставов. Встроенная подвеска позволяет ему плавно преодолевать неровности и мусор. Благодаря трем выдвинутым наружу ножкам и мощному двигателю он сохраняет тягу внутри трубы и может буксировать сотни футов силового кабеля и распылительных шлангов весом 1800 фунтов. «Наша цель — городской квартал», — говорит Дункан. Цель состоит в том, чтобы иметь доступ к трубопроводу на одном перекрестке, а затем отремонтировать и укрепить трубы, идущие оттуда во всех направлениях.