Otkrivanje istjecanja

by Delta inženjering / Petak, 25 ožujka 2016 / Nalazi se u Visoki napon

Cjevovod otkrivanje propuštanja koristi se za utvrđivanje je li u nekim slučajevima došlo do curenja u sustavima koji sadrže tekućine i plinove. Metode otkrivanja uključuju hidrostatička ispitivanja nakon postavljanja cjevovoda i otkrivanje propuštanja tijekom servisa.

Cjevovodne mreže najekonomičniji su i najsigurniji način prijevoza nafte, plinova i drugih tekućih proizvoda. Kao sredstvo za daljinski prijevoz, cjevovodi moraju ispunjavati visoke zahtjeve sigurnosti, pouzdanosti i učinkovitosti. Ako se pravilno održavaju, cjevovodi mogu trajati neograničeno dugo bez curenja. Najznačajnija curenja koja se dogode uzrokovana su oštećenjima iz obližnje opreme za iskop, stoga je presudno prije iskopa nazvati vlasti kako bi se osiguralo da u blizini nema zakopanih cjevovoda. Ako cjevovod nije pravilno održavan, može početi korodirati polako, posebno na građevinskim spojevima, niskim mjestima gdje se skuplja vlaga ili mjestima s nedostacima u cijevi. Međutim, ti se nedostaci mogu identificirati pomoću alata za inspekciju i ispraviti prije nego što napreduju do curenja. Ostali razlozi curenja uključuju nesreće, pomicanje zemlje ili sabotažu.

Primarna svrha sustava za otkrivanje propuštanja (LDS) je pomoć regulatorima cjevovoda u otkrivanju i lokalizaciji propuštanja. LDS pruža alarm i prikazuje ostale povezane podatke kontrolorima cjevovoda kako bi pomogao u donošenju odluka. Sustavi za otkrivanje propuštanja cjevovoda također su korisni jer mogu povećati produktivnost i pouzdanost sustava zahvaljujući smanjenom vremenu zastoja i smanjenom vremenu pregleda. LDS su stoga važan aspekt tehnologije cjevovoda.

Prema API dokumentu "RP 1130", LDS se dijele na LDS s unutarnjim i vanjskim LDS-om. Interno utemeljeni sustavi koriste terenske instrumente (na primjer osjetnike protoka, tlaka ili temperature fluida) za praćenje unutarnjih parametara cjevovoda. Vanjski sustavi također koriste terenske instrumente (na primjer infracrveni radiometar ili termalne kamere, senzori pare, akustični mikrofoni ili optički kablovi) za praćenje vanjskih parametara cjevovoda.

Pravila i propisi

Neke zemlje formalno reguliraju rad cjevovoda.

API RP 1130 "Računalno praćenje cjevovoda za tekućine" (SAD)

Ova preporučena praksa (RP) usredotočena je na dizajn, provedbu, ispitivanje i rad LDS-a koji koriste algoritamski pristup. Svrha ove preporučene prakse je pomoći operateru cjevovoda u identificiranju problema relevantnih za odabir, provedbu, ispitivanje i rad LDS-a. LDS se klasificiraju na unutarnje i vanjske. Interno utemeljeni sustavi koriste terenske instrumente (npr. Za protok, tlak i temperaturu fluida) za praćenje unutarnjih parametara cjevovoda; ti se parametri cjevovoda naknadno koriste za zaključivanje curenja. Vanjski temeljeni sustavi koriste lokalne, namjenske senzore.

TRFL (Njemačka)

TRFL je kratica za "Technische Regel für Fernleitungsanlagen" (tehničko pravilo za cjevovodne sustave). TRFL sažima zahtjeve za cjevovode koji su predmet službenih propisa. Obuhvaća cjevovode koji prevoze zapaljive tekućine, cjevovode koji prevoze tekućine opasne za vodu i većinu cjevovoda koji prevoze plin. Potrebno je pet različitih vrsta LDS ili LDS funkcija:

Dvije neovisne LDS za kontinuirano otkrivanje propuštanja tijekom rada u ustaljenom stanju. Jedan od ovih sustava ili dodatni mora također moći otkriti curenje tijekom prijelaznog rada, npr. Tijekom pokretanja cjevovoda
Jedan LDS za otkrivanje curenja tijekom isključivanja
Jedan LDS za puzanje
Jedan LDS za brzo curenje

Zahtjevi

API1155 (zamijenjen API RP 1130) definira sljedeće važne zahtjeve za LDS:

Osjetljivost: LDS mora osigurati da gubitak tekućine kao rezultat curenja bude što manji. To postavlja dva zahtjeva na sustav: mora otkriti mala curenja i mora ih brzo otkriti.
Pouzdanost: Korisnik mora biti u mogućnosti vjerovati LDS-u. To znači da mora pravilno prijaviti sve stvarne alarme, ali jednako je važno da ne generira lažne alarme.
Točnost: Neki LDS mogu izračunati protok curenja i mjesto curenja. To se mora učiniti točno.
Robusnost: LDS bi trebao nastaviti raditi u neidealnim okolnostima. Na primjer, u slučaju kvara pretvarača, sustav bi trebao otkriti kvar i nastaviti raditi (moguće uz nužne kompromise poput smanjene osjetljivosti).

Stacionarni i prijelazni uvjeti

Tijekom ustaljenih stanja protok, tlakovi itd. U cjevovodu su (više ili manje) konstantni tijekom vremena. Tijekom prolaznih uvjeta, ove se varijable mogu brzo mijenjati. Promjene se šire poput valova kroz cjevovod brzinom zvuka tekućine. Privremeni uvjeti javljaju se u cjevovodu, na primjer pri pokretanju, ako se promijeni tlak na ulazu ili izlazu (čak i ako je promjena mala), te kada se promijeni serija ili kada je u cjevovodu više proizvoda. Plinovodi su gotovo uvijek u privremenim uvjetima, jer su plinovi vrlo kompresibilni. Čak i u cjevovodima za tekućinu, privremeni učinci ne mogu se zanemariti većinu vremena. LDS bi trebao omogućiti otkrivanje propuštanja u oba stanja kako bi se osiguralo otkrivanje propuštanja tijekom cijelog vremena rada cjevovoda.

Interno utemeljeni LDS

Interno utemeljeni sustavi koriste terenske instrumente (npr. Za protok, tlak i temperaturu fluida) za praćenje unutarnjih parametara cjevovoda; ti se parametri cjevovoda naknadno koriste za zaključivanje curenja. Troškovi sustava i složenost interno utemeljenih LDS-a umjereni su jer koriste postojeće terenske instrumente. Ova vrsta LDS koristi se za standardne sigurnosne zahtjeve.

Nadzor tlaka / protoka

Curenje mijenja hidrauliku cjevovoda, a time i očitavanje tlaka ili protoka nakon nekog vremena. Lokalno praćenje tlaka ili protoka u samo jednoj točki stoga može pružiti jednostavno otkrivanje curenja. Kako se to radi lokalno, u principu ne zahtijeva telemetriju. Korisna je, međutim, samo u stabilnim uvjetima, a sposobnost bavljenja plinovodima ograničena je.

Akustički valovi tlaka

Metoda akustičnog tlačnog vala analizira valove razrjeđenja nastale kad dođe do curenja. Kada dođe do sloma zida cjevovoda, tekućina ili plin istječu u obliku mlaza velike brzine. To stvara valove negativnog tlaka koji se šire u oba smjera unutar cjevovoda i mogu se otkriti i analizirati. Principi rada metode temelje se na vrlo važnoj karakteristici valova tlaka za putovanje na velike udaljenosti brzinom zvuka vođen zidovima cjevovoda. Amplituda tlačnog vala povećava se s veličinom propuštanja. Složeni matematički algoritam analizira podatke senzora tlaka i u mogućnosti je u nekoliko sekundi ukazati na mjesto propuštanja s točnošću manjom od 50 m (164 ft). Eksperimentalni podaci pokazali su sposobnost metode da otkrije curenje promjera manjeg od 3 mm (0.1 inča) i radi s najnižom stopom lažnih alarma u industriji - manje od 1 lažnog alarma godišnje.

Međutim, metoda nije u stanju otkriti tekuće curenje nakon početnog događaja: nakon probijanja zida cjevovoda (ili puknuća), početni valovi tlaka popuštaju i ne stvaraju se sljedeći valovi tlaka. Stoga, ako sustav ne uspije otkriti curenje (na primjer, jer su valovi tlaka maskirani privremenim valovima tlaka uzrokovanim operativnim događajem kao što je promjena tlaka crpljenja ili prebacivanje ventila), sustav neće otkriti tekuće curenje.

Metode uravnoteženja

Te se metode temelje na principu očuvanja mase. U stabilnom stanju protok mase $\ dot {M} _I$ ulazak u cjevovod bez curenja uravnotežit će masni protok $\ dot {M} _O$ napuštanje; bilo koji pad mase koji napušta cjevovod (neravnoteža mase $\ dot {M} _I - \ dot {M} _O$ ) ukazuje na curenje. Metode uravnoteženja mjere $\ dot {M} _I$ i $\ dot {M} _O$ pomoću mjerača protoka i na kraju izračunajte neravnotežu koja je procjena nepoznatog, istinskog protoka curenja. Usporedba ove neravnoteže (koja se obično prati tijekom određenog razdoblja) s pragom alarma za curenje $\gama$ generira alarm ako se ova nadzirana neravnoteža. Poboljšane metode uravnoteženja dodatno uzimaju u obzir stopu promjene inventara mase cjevovoda. Imena koja se koriste za poboljšane tehnike balansiranja linija su ravnoteža glasnoće, modificirana ravnoteža glasnoće i kompenzirana masa mase.

Statističke metode

Statistički LDS koriste statističke metode (npr. Iz područja teorije odlučivanja) za analizu tlaka / protoka u samo jednoj točki ili neravnoteže kako bi otkrili curenje. To dovodi do mogućnosti optimizacije odluke o curenju ako vrijede neke statističke pretpostavke. Uobičajeni pristup je uporaba postupka ispitivanja hipoteze

\ text {Hipoteza} H_0: \ text {Nema curenja}

\ text {Hipoteza} H_1: \ text {Propuštanje}

Ovo je klasičan problem otkrivanja, a iz statistike postoje različita rješenja.

RTTM metode

RTTM znači „Prijelazni model u stvarnom vremenu“. RTTM LDS koriste matematičke modele protoka unutar cjevovoda koristeći osnovne fizikalne zakone kao što su očuvanje mase, očuvanje impulsa i očuvanje energije. RTTM metode mogu se smatrati poboljšanjem metoda uravnoteženja jer se dodatno koriste principom očuvanja zamaha i energije. RTTM omogućuje izračunavanje masenog protoka, tlaka, gustoće i temperature u svakoj točki duž cjevovoda u stvarnom vremenu uz pomoć matematičkih algoritama. RTTM LDS može lako modelirati stacionarni i prijelazni protok u cjevovodu. Korištenjem tehnologije RTTM može se otkriti curenje tijekom ustaljenih stanja i privremenih uvjeta. Uz pravilno funkcioniranje instrumentacije, stope propuštanja mogu se funkcionalno procijeniti pomoću dostupnih formula.

E-RTTM metode

Prošireni prijelazni model u stvarnom vremenu protoka signala (E-RTTM)

E-RTTM je kratica od „Prošireni prijelazni model u stvarnom vremenu“, koristeći RTTM tehnologiju sa statističkim metodama. Dakle, otkrivanje curenja moguće je tijekom stabilnog stanja i prijelaznih stanja s velikom osjetljivošću, a lažni alarmi izbjeći će se statističkim metodama.

Za rezidualnu metodu, RTTM modul izračunava procjene $\ hat {\ dot {M}} _ I$ , $\ šešir {\ dot {M}} _ O$ za MASNI PROTOK na ulazu odnosno na izlazu. To se može učiniti pomoću mjerenja za pritisak i temperatura na ulazu ( $p_I$ , $T_I$ ) i utičnica ( $p_O$ , $DO$ ). Ti se procijenjeni protoci mase uspoređuju s izmjerenim protocima mase $\ dot {M} _I$ , $\ dot {M} _O$ , dajući ostatke $x = \ točka {M} _I - \ šešir {\ točka {M}} _ I$ i $y = \ točka {M} _O - \ šešir {\ točka {M}} _ O$ . Ti su ostaci blizu nule ako nema curenja; u suprotnom ostaci pokazuju karakterističan potpis. U sljedećem koraku, ostaci su predmet analize propuštanja. Ovaj modul analizira njihovo vremensko ponašanje izdvajanjem i usporedbom potpisa curenja s potpisima curenja u bazi podataka („otisak prsta“). Alarm za curenje proglašava se ako se izvađeni potpis curenja podudara s otiskom prsta.

LDS s vanjskom bazom

Vanjski temeljeni sustavi koriste lokalne, namjenske senzore. Takvi su LDS vrlo osjetljivi i točni, ali troškovi sustava i složenost instalacije obično su vrlo visoki; primjene su stoga ograničene na posebna područja visokog rizika, npr. u blizini rijeka ili područja zaštite prirode.

Digitalni kabel za otkrivanje curenja ulja

Kabeli Digital Sense sastoje se od pletenice od polupropusnih unutarnjih vodiča zaštićenih propusnom izolacijskom oblikovanom pletenicom. Električni signal se prenosi kroz unutarnje vodiče i nadzire ga ugrađeni mikroprocesor unutar kabelske priključnice. Tekuće tekućine prolaze kroz vanjsku propusnu pletenicu i uspostavljaju kontakt s unutarnjim polupropusnim vodičima. To uzrokuje promjenu električnih svojstava kabela koju otkriva mikroprocesor. Mikroprocesor može locirati tekućinu s razlučivošću od jednog metra po svojoj duljini i pružiti odgovarajući signal nadzornim sustavima ili operaterima. Osjetni kabeli mogu se omotati oko cjevovoda, zatrpati podzemlju cjevovodima ili instalirati kao konfiguracija cijevi u cijevi.

Ispitivanje infracrvenim radiometrijskim cjevovodima

Zračni termogram zatrpanog naftovoda, otkrivajući podzemno onečišćenje uzrokovano propuštanjem

Ispitivanje infracrvenim termografskim cjevovodima pokazalo se da je i precizno i učinkovito u otkrivanju i lociranju propuštanja podzemnih cjevovoda, praznina uzrokovanih erozijom, pogoršane izolacije cjevovoda i lošeg zasipanja. Kada je curenje cjevovoda omogućilo da tekućina, kao što je voda, stvori perjanicu u blizini cjevovoda, tekućina ima toplinsku vodljivost različitu od suhog tla ili zasipa. To će se odraziti na različite uzorke površinske temperature iznad mjesta curenja. Infracrveni radiometar visoke razlučivosti omogućuje skeniranje cijelih područja i rezultirajuće podatke kao slike s područjima različitih temperatura označenih različitim sivim tonovima na crno-bijeloj slici ili raznim bojama na slici u boji. Ovaj sustav mjeri samo obrasce površinske energije, ali obrasci koji se mjere na površini tla iznad ukopanog cjevovoda mogu pomoći pokazati gdje curi cjevovod i nastale šupljine erozije; otkriva probleme čak 30 metara ispod površine tla.

Detektori zvučne emisije

Tekuće tekućine stvaraju zvučni signal dok prolaze kroz rupu u cijevi. Akustički senzori pričvršćeni na vanjsku stranu cjevovoda stvaraju osnovni akustični „otisak prsta“ linije od unutarnje buke cjevovoda u neoštećenom stanju. Kada se dogodi curenje, rezultirajući zvučni signal niske frekvencije otkriva se i analizira. Odstupanja od osnovnog "otiska prsta" signaliziraju alarm. Sada senzori imaju bolji aranžman s odabirom frekvencijskog opsega, odabirom raspona vremenskih odgoda itd. To čini grafikone jasnijima i lakšima za analizu. Postoje i drugi načini za otkrivanje curenja. Zemaljski geo-telefoni s rasporedom filtera vrlo su korisni za određivanje mjesta curenja. Štedi troškove iskopa. Mlaz vode u tlu udara o unutarnji zid tla ili betona. To će stvoriti slabu buku. Ova buka će propadati dok izlazi na površinu. No, maksimalan zvuk može se pokupiti samo preko položaja propuštanja. Pojačala i filtar pomažu u dobivanju jasne buke. Neke vrste plinova unesenih u cjevovod stvorit će niz zvukova prilikom napuštanja cijevi.

Cijevi za osjetivanje pare

Metoda otkrivanja curenja cijevi koja osjeti paru uključuje ugradnju cijevi duž cijele duljine cjevovoda. Ova cijev - u obliku kabela - vrlo je propusna za tvari koje se otkrivaju u određenoj primjeni. Ako dođe do curenja, tvari koje se mjere moraju doći u kontakt s cijevi u obliku pare, plina ili otopljene u vodi. U slučaju curenja dio supstance koja curi difundira u cijev. Nakon određenog vremenskog razdoblja, unutrašnjost cijevi daje točnu sliku tvari koje okružuju cijev. Kako bi analizirala raspodjelu koncentracije prisutnu u cijevi senzora, pumpa konstantnom brzinom gura stupac zraka u cijevi pored jedinice za detekciju. Detektorska jedinica na kraju cijevi osjetnika opremljena je senzorima plina. Svako povećanje koncentracije plina rezultira izraženim „vrhom curenja“.

Otkrivanje curenja optičkih vlakana

Komercijaliziraju se najmanje dvije metode otkrivanja curenja iz svjetlovodnih vlakana: Distribuirano temperaturno osjetljivo (DTS) i Distribuirano akustičko osjetljivo (DAS). DTS metoda uključuje instalaciju optičkog kabela duž duljine cjevovoda koji se nadgleda. Tvari koje se mjere moraju doći u kontakt s kabelom kad dođe do curenja, mijenjajući temperaturu kabela i mijenjajući odraz impulsa laserskog zraka, signalizirajući curenje. Mjesto je poznato mjerenjem vremenskog kašnjenja između trenutka kada je laserski impuls emitiran i kada je detektiran odraz. To djeluje samo ako je tvar na temperaturi koja se razlikuje od okoline. Uz to, distribuirana optičko-optička tehnika osjetljivosti temperature nudi mogućnost mjerenja temperature duž cjevovoda. Skeniranjem cijele duljine vlakna određuje se temperaturni profil duž vlakna, što dovodi do otkrivanja curenja.

DAS metoda uključuje sličnu instalaciju optičkog kabela duž duljine cjevovoda koji se nadgleda. Vibracije uzrokovane supstancom koja napušta cjevovod curenjem mijenja refleksiju pulsa laserskog snopa, signalizirajući curenje. Mjesto je poznato mjerenjem vremenskog kašnjenja između trenutka kada je emitiran laserski impuls i kada je detektiran odraz. Ova se tehnika također može kombinirati s metodom raspodijeljene osjetljivosti temperature kako bi se dobio temperaturni profil cjevovoda.