Откривање цурења

by Делта Енгинееринг / Петак, КСНУМКС март КСНУМКС / Објављена у Висок напон

Цевовод откривање цурења користи се за утврђивање да ли је иу неким случајевима дошло до цурења у системима који садрже течност и гасове. Методе откривања укључују хидростатичко испитивање након постављања цевовода и детекцију цурења током сервиса.

Цевоводне мреже су најекономичнији и најсигурнији начин транспорта нафте, гасова и других течних производа. Као превоз на дугим даљинама цевоводи морају да испуне високе захтеве за сигурношћу, поузданошћу и ефикасношћу. Ако се правилно одржавају, цевоводи могу да трају неограничено без цурења. Најзначајнија цурења која настају су оштећена на оближњој опреми за ископавање, стога је критично позвати власти пре ископавања како би се уверили да у близини нема закопаних цевовода. Ако се цевовод не одржава правилно, може почети споро кородирати, посебно на грађевинским спојевима, ниским тачкама на којима се скупља влага или на локацијама са несавршеностима у цеви. Међутим, ове се грешке могу препознати помоћу алата за инспекцију и исправити их пре него што напредују до цурења. Остали разлози за пропуштање укључују несреће, кретање земље или саботаже.

Основна сврха система за откривање пропуштања (ЛДС) је помоћ регулаторима цевовода у откривању и локализацији пропуштања. ЛДС пружа аларм и приказује друге сродне податке регулаторима цевовода како би им помогао у доношењу одлука. Системи за откривање пропуштања цевовода су такође корисни јер могу побољшати продуктивност и поузданост система захваљујући скраћеном времену застоја и скраћеном времену прегледа. ЛДС су стога важан аспект технологије цевовода.

Према АПИ документу „РП 1130“, ЛДС су подељени на интерно засновани и спољни ЛДС. Системи који се заснивају на унутрашњем нивоу користе инструменте поља (на пример сензори протока, притиска или температуре течности) за надгледање унутрашњих параметара цевовода. Спољно засновани системи такође користе инструменте на терену (на пример инфрацрвени радиометри или термалне камере, парни сензори, акустички микрофони или оптички каблови) за надгледање спољних параметара цевовода.

Правила и прописи

Неке земље формално регулишу рад гасовода.

АПИ РП 1130 „Рачунарски надзор цевовода за течности“ (САД)

Ова препоручена пракса (РП) фокусира се на дизајн, примену, испитивање и рад ЛДС-а који користе алгоритамски приступ. Сврха ове препоручене праксе је да помогне оператеру цевовода у идентификовању проблема релевантних за избор, примену, испитивање и рад ЛДС-а. ЛДС се класификују на интерно и екстерно. Интерно засновани системи користе теренске инструменте (нпр. За проток, притисак и температуру флуида) за надгледање унутрашњих параметара цевовода; ови параметри цевовода се накнадно користе за закључивање цурења. Спољно засновани системи користе локалне, наменске сензоре.

ТРФЛ (Немачка)

ТРФЛ је скраћеница за „Тецхнисцхе Регел фур Фернлеитунгсанлаген“ (техничко правило за цевоводне системе). ТРФЛ резимира захтеве за цевоводе који су предмет званичних прописа. Обухвата цевоводе који превозе запаљиве течности, цевоводе који превозе течности опасне за воду и већину цевовода који превозе гас. Потребно је пет различитих врста ЛДС или ЛДС функција:

Два независна ЛДС-а за континуирано откривање истјецања током рада у устаљеном стању. Један од ових или додатни систем такође мора бити у стању да открије пропуштање током пролазног рада, нпр. Током пуштања у рад цевовода
Један ЛДС за откривање цурења током рада у затварању
Један ЛДС за пузање цурења
Један ЛДС за место брзог пропуштања

Захтеви

АПИ 1155 (замењен АПИ РП 1130) дефинише следеће важне захтеве за ЛДС:

Осетљивост: ЛДС мора да обезбеди да губитак течности као резултат цурења буде што мањи. Ово поставља два захтева у систему: он мора открити мале цурења и мора их брзо открити.
Поузданост: Корисник мора бити у могућности да вјерује ЛДС-у. То значи да мора исправно пријављивати све стварне аларме, али једнако је важно да не генерише лажне аларме.
Тачност: Неки ЛДС су у могућности израчунати проток цурења и место цурења. То се мора обавити тачно.
Робусност: ЛДС би требало да настави да ради у не-идеалним околностима. На пример, у случају квара сонде, систем треба да открије квар и настави да ради (могуће уз неопходне компромисе, као што је смањена осетљивост).

Стационарни и привремени услови

За време устаљеног стања проток, притисци итд. У цевоводу су (мање или више) константни током времена. Током пролазних услова, ове се променљиве могу брзо мењати. Промјене се шире попут валова кроз цјевовод брзином брзином звука течности. Привремени услови се јављају у цевоводу, на пример при покретању, ако се притисак на улазу или излазу мења (чак и ако је промена мала), и када се промени серија, или када је више производа у цевоводу. Гасоводи су готово увек у пролазним условима, јер су гасови врло стисљиви. Чак и код цевовода за течност, пролазни ефекти се не могу занемарити већину времена. ЛДС би требао омогућити откривање истјецања за оба увјета како би се омогућило откривање цурења током цијелог радног времена цјевовода.

Интерно засновани ЛДС

Интерно засновани системи користе теренске инструменте (нпр. За проток, притисак и температуру флуида) за надгледање унутрашњих параметара цевовода; ови параметри цевовода се накнадно користе за закључивање цурења. Системски трошкови и сложеност интерно заснованих ЛДС-а су умерени јер користе постојеће теренске инструменте. Ова врста ЛДС се користи за стандардне сигурносне захтеве.

Праћење притиска / протока

Пропуштање мења хидраулику цевовода, а самим тим се мења и притисак или очитавање протока након извесног времена. Локално надгледање притиска или протока само у једној тачки може пружити једноставно откривање цурења. Како се ради локално, у принципу није потребна телеметрија. Међутим, користан је само у устаљеном стању, а његова способност да се бави гасоводима је ограничена.

Акустични притисци

Метода акустичног таласа притиска анализира таласе разрјеђења настале када дође до цурења. Када дође до слома зида цевовода, течност или гас излазе у облику млаза велике брзине. Ово ствара таласе негативног притиска који се шире у оба смера у цевоводу и могу се открити и анализирати. Принципи рада методе заснивају се на веома важној карактеристици таласа притиска за путовање на велике даљине брзином звука вођен зидовима цевовода. Амплитуда таласа притиска се повећава са величином цурења. Сложени математички алгоритам анализира податке сензора притиска и способан је у неколико секунди да укаже на место цурења са тачношћу мањом од 50 м (164 фт). Експериментални подаци показали су способност методе да открије цурење пречника мање од 3 мм (0.1 инча) и ради са најнижом стопом лажних аларма у индустрији - мање од 1 лажног аларма годишње.

Међутим, метода није у стању да открије текуће цурење у току након почетног догађаја: након слома стијенке цевовода (или пукнућа), почетни таласи притиска се смањују и не настају следећи таласи притиска. Стога, ако систем не открије цурење (на пример, зато што су притисни таласи били маскирани пролазним таласима притиска изазваним оперативним догађајем, као што је промена притиска пумпе или пребацивање вентила), систем неће открити текуће цурење.

Методе уравнотежења

Ове методе почивају на принципу очувања масе. У стабилном стању, масни проток $\ тачка {М} _И$ улазак у цев без цурења уравнотежиће проток масе $\ тачка {М} _О$ напуштајући га; сваки пад масе који напушта цевовод (неравнотежа масе) $\ дот {М} _И - \ тачка {М} _О$ ) означава цурење. Мере метода уравнотежења $\ тачка {М} _И$ $\ тачка {М} _О$ помоћу мјерача протока и на крају израчунати неравнотежу која је процена непознатог, истинског протока цурења. Упоређивање ове неравнотеже (која се обично прати током више периода) са прагом аларма за цурење $\ гамма$ генерише аларм ако се прати ова неравнотежа. Побољшане методе балансирања додатно узимају у обзир стопу промене инвентара масе цевовода. Имена која се користе за побољшане технике балансирања линија су биланс запремине, модификовани баланс запремине и компензовани баланс масе.

Статистичке методе

Статистички ЛДС користе статистичке методе (нпр. Из области теорије одлучивања) за анализу притиска / протока у само једној тачки или неравнотеже како би открили цурење. То доводи до могућности оптимизације одлуке о цурењу ако постоје неке статистичке претпоставке. Уобичајени приступ је употреба поступка испитивања хипотезе

\ тект {Хипотеза} Х_0: \ текст {Нема цурења}

\ тект {Хипотеза} Х_1: \ текст {цурење}

То је класичан проблем детекције, а из статистике се могу наћи разна решења.

РТТМ методе

РТТМ значи „Привремени модел у стварном времену“. РТТМ ЛДС користе математичке моделе протока унутар цевовода користећи основне физичке законе као што су очување масе, очување импулса и очување енергије. РТТМ методе могу се посматрати као унапређење метода балансирања, јер додатно користе принцип очувања импулса и енергије. РТТМ омогућава израчунавање масеног протока, притиска, густине и температуре у свакој тачки дуж цевовода у реалном времену уз помоћ математичких алгоритама. РТТМ ЛДС може лако моделирати стационарни и привремени проток у цевоводу. Користећи РТТМ технологију, цурење се може открити током стационарног стања и привремених услова. Уз правилно функционисање инструментације, стопе цурења могу се функционално проценити помоћу доступних формула.

Е-РТТМ методе

Проширени пролазни модел реалног времена протока сигнала (Е-РТТМ)

Е-РТТМ је скраћеница од „Проширени прелазни модел у реалном времену“, користећи РТТМ технологију са статистичким методама. Дакле, откривање цурења је могуће током стабилног и пролазног стања са великом осетљивошћу, а лажни аларми ће се избећи коришћењем статистичких метода.

За преосталу методу, РТТМ модул израчунава процене $\ хат {\ тачка {М}} _ Ја$ , $\ хат {\ тачка {М}} _ О$ за МАСНИ ТОК на улазу и излазу. То се може урадити коришћењем мерења за притисак и температура на улазу ( $п_И$ , $Т_И$ ) и излаз ( $п_О$ , $ДО$ ). Ови процењени масни токови се упоређују са измереним масним токовима $\ тачка {М} _И$ , $\ тачка {М} _О$ , резултирајући остацима $к = \ тачка {М} _И - \ хат {\ дот {М}} _ И$ $и = \ тачка {М} _О - \ хат {\ тачка {М}} _ О$ . Ови заостаци су близу нуле ако нема цурења; иначе остаци показују карактеристичан потпис. У следећем кораку, резидуе су подвргнути анализи потписа. Овај модул анализира њихово временско понашање вађењем и упоређивањем потписа цурења са потписима цурења у бази података („отисак прста“). Аларм за цурење декларише се ако извучени потпис цурења одговара отиску прста.

Спољно засновани ЛДС

Спољно засновани системи користе локалне, наменске сензоре. Такви ЛДС су изузетно осетљиви и тачни, али су трошкови система и сложеност инсталације обично врло високи; примене су стога ограничене на посебна високо ризична подручја, нпр. у близини река или подручја заштите природе.

Дигитални кабл за откривање цурења уља

Дигитал Сенсе каблови се састоје од плетива полупропусних унутрашњих проводника заштићених пропусном изолационом плетеницом. Електрични сигнал се преноси преко унутрашњих проводника и надгледа га уграђени микропроцесор унутар конектора кабла. Течности које искачу пролазе кроз спољну пропусну плетеницу и успостављају контакт са унутрашњим полупропусним проводницима. То узрокује промену електричних својстава кабла које детектира микропроцесор. Микропроцесор може лоцирати течност до 1 метра резолуције дуж своје дужине и пружити одговарајући сигнал системима за надзор или оператерима за праћење. Сензорни каблови могу да се омотају око цевовода, закопају се у подлогу цевоводима или се инсталирају као конфигурација „цеви у цев“.

Испитивање инфрацрвеног радиометријског цевовода

Зрачни термограм затрпаног нафтовода, откривајући подземно загађење узроковано пропуштањем

Испитивање инфрацрвеним термографским цевоводом показало се тачним и ефикасним у откривању и проналажењу пропуштања подземних цевовода, празнина изазваних ерозијом, погоршане изолације цевовода и лошег засипања. Када цурење цевовода дозволи течности, као што је вода, да створи перјаницу у близини цевовода, течност има топлотну проводљивост различиту од сувог тла или засипа. То ће се одразити на различитим обрасцима површинске температуре изнад места цурења. Инфрацрвени радиометар високе резолуције омогућава скенирање читавих подручја и резултујуће податке као слике са подручјима различитих температура означених различитим сивим тоновима на црно-белој слици или разним бојама на слици у боји. Овај систем мери само обрасце површинске енергије, али обрасци који се мере на површини земље изнад затрпаног цевовода могу помоћи да се покаже где цурење пропушта и настају шупљине ерозије; открива проблеме до 30 метара испод површине тла.

Детектори акустичке емисије

Тече које излазе стварају звучни сигнал док пролазе кроз рупу у цеви. Акустични сензори причвршћени на спољну страну цевовода стварају основни акустички „отисак прста“ линије од унутрашње буке цевовода у неоштећеном стању. Када дође до цурења детектује се и анализира резултирајући нискофреквентни звучни сигнал. Одступања од основног „отиска прста“ сигнализирају аларм. Сада се сензори имају бољи распоред са избором фреквенцијских опсега, избором распона временског кашњења итд. То графиконе чини јаснијим и лакшим за анализу. Постоје други начини за откривање цурења. Уземљени геофони с распоредом филтера врло су корисни за прецизирање локације цурења. То штеди трошкове ископа. Млаз воде у тлу погађа унутарњи зид тла или бетона. Ово ће створити слабу буку. Ова бука ће пропадати док излази на површину. Али максимални звук се може подићи само преко положаја цурења. Појачала и филтер помажу да се очисти бука. Неке врсте гасова унесених у цевовод ствараће низ звукова приликом напуштања цеви.

Цеви за осетљивост на пару

Метода откривања цурења цеви са сензором паре подразумева постављање цеви дуж целе дужине цевовода. Ова цев је у облику кабла врло пропусна за супстанце које се откривају у одређеној примени. Ако дође до цурења, супстанце које треба мерити долазе у контакт са цевчицом у облику паре, гаса или растворене у води. У случају цурења, нека супстанца која цури дифундира у цев. После одређеног временског периода, унутрашњост цеви даје тачну слику супстанци које окружују цев. Да би се анализирала расподела концентрације присутна у сензорској цеви, пумпа константном брзином гура стуб ваздуха у цеви поред јединице за детекцију. Детекторска јединица на крају цеви сензора опремљена је сензорима за гас. Свако повећање концентрације гаса резултира израженим „врхом цурења“.

Детектирање оптичких влакана

Комерцијализују се најмање две методе детекције пропуштања оптичких влакана: расподељено температурно сензирање (ДТС) и дистрибуирано акустичко чување (ДАС). Метода ДТС укључује постављање оптичког кабла дуж дужине цевовода који се надгледа. Супстанце које се мере морају доћи у контакт са каблом када дође до цурења, промене температуре кабла и промене рефлексије импулса ласерског снопа, сигнализирајући цурење. Локација је позната мерењем временског кашњења између времена када је емитиран ласерски импулс и када је детекција рефлексије. Ово делује само ако се супстанца налази на температури различитој од околине. Поред тога, расподељена оптичка техника оптичког повећања температуре нуди могућност мерења температуре дуж цевовода. Скенирајући читаву дужину влакана, одређује се температурни профил дуж влакана, што води до откривања цурења.

ДАС метода укључује сличну уградњу оптичког кабла дуж дужине цевовода који се надгледа. Вибрације изазване цурењем које излази из цевовода кроз цурење мења одраз пулса ласерског снопа, сигнализирајући цурење. Локација је позната мерењем временског кашњења између времена када је емитиран ласерски импулс и када је детекција рефлексије. Ова техника се такође може комбиновати са методом расподељене температуре осећања да би се добио температурни профил цевовода.