Откривање на протекување

by Делта инженеринг / Петок, март 25 2016 / Објавено во Висок напон

Гасоводот откривање на истекување се користи за да се утврди дали и во некои случаи кога имало истекување во системи што содржат течности и гасови. Методи на откривање вклучуваат хидростатско тестирање по ерекција на цевковод и откривање протекување за време на услугата.

Гасоводните мрежи се најекономичен и најбезбеден начин на транспорт на нафта, гасови и други флуидни производи. Како средство за транспорт на долги растојанија, цевководите треба да исполнуваат високи побарувања за безбедност, сигурност и ефикасност. Ако се одржуваат правилно, цевководите можат да траат на неодредено време без протекување. Најзначајните протекувања што се случуваат се предизвикани од оштетување од опрема за ископување во близина, затоа е клучно да се повикаат надлежните органи пред ископувањето да се уверат дека во близина нема закопани цевководи. Ако цевководот не е соодветно одржуван, тој може да почне да се кородира бавно, особено на градежни споеви, на ниски места каде што влагата се собира или на места со несовршености во цевката. Сепак, овие дефекти можат да се идентификуваат со алатки за инспекција и да се коригираат пред да напредуваат до истекување. Други причини за протекување вклучуваат несреќи, движење на земјата или саботажа.

Примарната цел на системите за откривање протекување (LDS) е да им помогне на контролорите на цевководот во откривање и локализирање на протекување. LDS обезбеди аларм и прикажува други поврзани податоци до контролорите на гасоводот со цел да помогне во донесувањето одлуки. Системите за откривање на истекување на цевководот се исто така корисни бидејќи можат да ја подобрат продуктивноста и сигурноста на системот благодарение на намаленото време на застој и намаленото време на инспекција. Затоа, LDS се важен аспект на технологијата на гасоводот.

Според документот API „RP 1130“, LDS се поделени на внатрешно засновани LDS и надворешно засновани LDS. Внатрешно заснованите системи користат инструментација на поле (на пример, сензори за проток, притисок или температура на течност) за да ги следат параметрите на внатрешниот гасовод. Надворешно заснованите системи користат и инструментација на терен (на пр. Инфрацрвени радиометри или термички фотоапарати, сензори на пареа, акустични микрофони или кабли со оптички влакна) за да ги следат надворешните параметри на цевководот.

Правила и прописи

Некои земји официјално ја регулираат работата на гасоводот.

API RP 1130 „Компјутерска мониторинг на гасоводот за течности“ (САД)

Оваа препорачана практика (РП) се фокусира на дизајнирање, имплементација, тестирање и работење на ЛДС кои користат алгоритамски пристап. Целта на оваа препорачана практика е да му помогне на операторот на гасоводот во идентификување на прашања релевантни за избор, имплементација, тестирање и работење на ЛДС. ЛДС се класифицираат во внатрешно и надворешно базирани. Внатрешно заснованите системи користат теренски инструменти (на пр. За проток, притисок и температура на флуидот) за да ги следат внатрешните параметри на гасоводот; овие параметри на гасоводот последователно се користат за заклучување на протекување. Надворешно заснованите системи користат локални, посветени сензори.

TRFL (Германија)

TRFL е кратенка за „Technische Regel für Fernleitungsanlagen“ (Техничко правило за системи за гасоводи). TRFL ги сумира барањата за цевководи кои се предмет на официјална регулатива. Опфаќа цевководи што превезуваат запаливи течности, цевководи кои превезуваат течности опасни за вода и повеќето од цевководи кои превезуваат гас. Потребни се пет различни видови на LDS или LDS функции:

Два независни LDS за континуирано откривање на истекување за време на работата со стабилна состојба. Еден од овие системи или дополнителен, исто така, мора да може да открие протекување за време на минливо работење, на пр. При стартување на гасоводот
Еден LDS за откривање истекување при работа со затворање
Еден LDS за притаен протекување
Еден LDS за локација за брзо истекување

Потребно

АПИ 1155 (заменет со API RP 1130) ги дефинира следниве важни барања за LDS:

Чувствителност: LDS мора да осигура дека загубата на течност како резултат на протекување е што е можно помала. Ова поставува два барања на системот: мора да открие мали протекувања и мора брзо да ги открие.
Сигурност: Корисникот мора да може да верува во LDS. Ова значи дека мора правилно да известува за какви било вистински аларми, но подеднакво е важно да не генерира лажни аларми.
Точност: Некои LDS се способни да го пресметаат протокот на протекување и локацијата на истекување. Ова мора да се направи точно.
Робусност: LDS треба да продолжи да работи во не идеални околности. На пример, во случај на дефект на трансформаторот, системот треба да го открие дефектот и да продолжи да работи (можеби со неопходни компромиси како што е намалена чувствителност).

Стабилна состојба и минливи услови

За време на услови во стабилна состојба, протокот, притисоците итн. Во цевководот се (повеќе или помалку) постојани со текот на времето. За време на минливи услови, овие променливи може да се променат брзо. Промените се шират како бранови низ цевководот со брзина на звук на течноста. Преодни услови се појавуваат кај цевководот на пример при стартување, ако се промени притисокот при влез или излез (дури и ако промената е мала), и кога серија се менува, или кога повеќе производи се во цевководот. Гасоводните цевководи се скоро секогаш во минливи услови, бидејќи гасовите се многу компресибилни. Дури и кај течните цевководи, привремените ефекти не можат да бидат занемарени поголемиот дел од времето. LDS треба да овозможи откривање на протекување за двата состојба за да се обезбеди откривање на протекување во текот на целото време на работа на гасоводот.

Внатрешно засновани LDS

Внатрешно заснованите системи користат теренски инструменти (на пр. За проток, притисок и температура на флуидот) за да ги следат внатрешните параметри на гасоводот; овие параметри на гасоводот последователно се користат за заклучување на протекување. Системските трошоци и комплексноста на внатрешно заснованите ЛДС се умерени затоа што ги користат постојните теренски инструменти. Овој вид на LDS се користи за стандардни безбедносни барања.

Следење на притисок / проток

Протекувањето ја менува хидрауликата на гасоводот и затоа се менува отчитувањата на притисокот или протокот по некое време. Затоа, локалното следење на притисокот или протокот само во еден момент може да обезбеди едноставно откривање на протекување. Како што е направено локално, во принцип не е потребно телеметрија. Тоа е корисно само во услови на стабилна состојба, сепак, неговата способност да се справи со гасоводите е ограничена.

Бранови на акустичен притисок

Методот на акустичен притисок бран ги анализира ретките фреквентни бранови произведени кога се појавува истекување. Кога се случи расипување на wallидот на цевководот, течноста или гасот излегуваат во форма на млаз со голема брзина. Ова произведува бранови на негативен притисок кои се шират во двете насоки во рамките на цевководот и можат да се детектираат и анализираат. Принципите на работа на методот се засноваат на многу важната карактеристика на брановите на притисок да патуваат на долги растојанија со брзина на звукот водени од wallsидовите на гасоводот. Амплитудата на притисок бран се зголемува со големината на истекување. Комплексен математички алгоритам ги анализира податоците од сензорите за притисок и е во состојба за неколку секунди да укаже на локацијата на истекувањето со точност помала од 50 m (164 стапки). Експерименталните податоци ја покажаа способноста на методот да открие протекување со дијаметар помал од 3 mm (0.1 инч) и да работи со најниска стапка на лажен аларм во индустријата - помалку од 1 лажен аларм годишно.

Сепак, методот не е во состојба да открие тековно истекување по првичниот настан: по пропаѓањето на pipelineидот на цевководот (или прекинот), почетниот бранови на притисок се престанува и не се создаваат последователни бранови на притисок. Затоа, ако системот не успее да го открие истекувањето (на пример, затоа што притисочните бранови беа маскирани од привремени бранови на притисок предизвикани од оперативен настан, како што е промена во притисокот на пумпање или прекинување на вентилот), системот нема да го открие тековното истекување.

Методи на балансирање

Овие методи се засноваат на принципот на зачувување на масата. Во стабилна состојба, масовниот проток $\ точка {М} _И$ влегувањето во цевковод без истекување ќе го балансира масовниот проток $\ точка {М} _О$ оставајќи го; какво било паѓање на масовно напуштање на гасоводот (масовна нерамнотежа $\ точка {М} _И - \ точка {М} _О$ ) укажува на протекување. Мерка за балансирање мерка $\ точка {М} _И$ $\ точка {М} _О$ користејќи мерачи на проток и конечно пресметајте ја нерамнотежата што е проценка на непознатиот, вистински проток на истекување. Споредба на оваа нерамнотежа (обично следи во повеќе периоди) против прагот на аларм за истекување $\ гама$ генерира аларм ако се следи нерамнотежата. Подобрените методи на балансирање дополнително ја земаат предвид стапката на промена на масовниот попис на гасоводот. Имињата што се користат за подобрени техники на балансирање на линијата се волуменско салдо, модифицирано салдо волумен и компензирано салдо на маса.

Статистички методи

Статистичките ЛДС користат статистички методи (на пр. Од областа на теоријата на одлуки) за да анализираат притисок / проток на само една точка или нерамнотежа со цел да се открие истекување. Ова доведува до можност да се оптимизира одлуката за истекување ако важат некои статистички претпоставки. Заеднички пристап е постапката за употреба на тест за хипотеза

\ текст {Хипотеза} H_0: \ текст {Нема протек}

\ текст {Хипотеза} H_1: \ текст {Протекување

Ова е класичен проблем со откривање и постојат различни решенија познати од статистиката.

RTTM методи

RTTM значи „Преоден модел во реално време“. RTTM LDS користи математички модели на проток во рамките на цевководот користејќи основни физички закони како што се зачувување на масата, зачувување на моментумот и зачувување на енергијата. RTTM методите може да се гледаат како подобрување на методите за балансирање, бидејќи тие дополнително го користат принципот на зачувување на моментумот и енергијата. RTTM овозможува да се пресмета проток на маса, притисок, густина и температура на секоја точка долж гасоводот во реално време со помош на математички алгоритми. RTTM LDS лесно може да моделира стабилен и минлив проток во цевковод. Користејќи ја RTTM технологијата, протекувањето може да се открие за време на стабилна состојба и привремени услови. Со правилно функционирање на инструментацијата, стапките на истекување можат функционално да се проценат со користење на достапни формули.

Методи на Е-РТМ

Проток на сигнал Продолжен преоден модел во реално време (E-RTTM)

E-RTTM се залага за „Проширен преоден модел во реално време“, користејќи технологија RTTM со статистички методи. Значи, откривањето на истекување е можно за време на стабилна и минлива состојба со висока чувствителност, а лажните аларми ќе се избегнат со употреба на статистички методи.

За преостанатиот метод, RTTM модулот пресметува проценки $\ hat {\ dot {M}} _ I$ , $\ hat {\ dot {M}} _ O$ за MASS FLOW на влез и излез, соодветно. Ова може да се направи со помош на мерења за притисок и температура при влез ( $p_I$ , $Т_И$ ) и излез ( $p_O$ , $ДО$ ) Овие проценети масивни текови се споредуваат со измерените масени текови $\ точка {М} _И$ , $\ точка {М} _О$ , давајќи ги остатоците $x = \ dot {M} _I - \ hat {\ dot {M}} _ I$ $y = \ dot {M} _O - \ hat {\ dot {M}} _ O$ . Овие остатоци се блиску до нулата ако нема протекување; во спротивно, остатоците покажуваат карактеристичен потпис. Во следниот чекор, остатоците се предмет на анализа на потпишување на протек. Овој модул го анализира нивното временско однесување со вадење и споредување на потписот на протекување со потписите на протекување во базата на податоци („отпечаток“). Алармот за истекување се прогласува ако извлечениот потпис на протекување одговара на отпечатокот.

Однадвор базиран LDS

Надворешно заснованите системи користат локални, посветени сензори. Таквите LDS се многу чувствителни и точни, но цената на системот и комплексноста на инсталацијата обично се многу високи; затоа апликациите се ограничени на посебни области со висок ризик, на пр. во близина на реки или области за заштита на природата.

Кабел за откривање истекување на дигитално масло

Каблите за дигитални сензори се состојат од плетенка од полупропустливи внатрешни проводници заштитени со пропустлива изолација обличена плетенка. Електричен сигнал се пренесува преку внатрешните проводници и се следи преку вграден микропроцесор во внатрешниот кабелски конектор. Течностите за бегање минуваат низ надворешната пропустлива плетенка и прават контакт со внатрешните полупропустливи спроводници. Ова предизвикува промена во електричните својства на кабелот што го открива микропроцесорот. Микропроцесорот може да ја лоцира течноста во резолуција од 1 метар по должината и да обезбеди соодветен сигнал за системите за мониторинг или оператори. Чувствителните кабли можат да се завиткаат околу цевководите, да се закопаат под површината со цевководи или да се инсталираат како конфигурација на цевки.

Тестирање на инфрацрвено радиометриски цевководи

Воздушна термограм на погребан нафтен цевковод на нафта, откривајќи ја површинско загадување предизвикано од протекување

Тестирањето на инфрацрвениот термографски цевковод се покажа како точно и ефикасно во откривање и лоцирање на истекување на подземни цевководи, празнини предизвикани од ерозија, влошена изолација на цевководот и лошо пополнување. Кога истекувањето на цевководот дозволи течност, како што е водата, да формира плута во близина на цевководот, течноста има топлинска спроводливост различна од сувата почва или полнење. Ова ќе се рефлектира во различни модели на температурата на површината над локацијата на истекување. Инфрацрвениот радиометар со висока резолуција овозможува скенирање на цели области и добиените податоци може да се прикажат како слики со области со различни температури назначени со различни сиви тонови на црно-бела слика или со разни бои на слика во боја. Овој систем ги мери само енергетските обрасци на површината, но обрасците што се мерат на површината на земјата над закопаниот цевковод можат да помогнат да се покаже каде истекува гасоводот и се создаваат празнини на ерозија; открива проблеми длабоки дури 30 метри под површината на земјата.

Детектори за акустична емисија

Избегалните течности создаваат акустичен сигнал бидејќи минуваат низ дупка во цевката. Акустичните сензори ставени на надворешната страна од гасоводот создаваат основно акустичен „отпечаток“ од линијата од внатрешниот шум на цевководот во неговата непогодена состојба. Кога се појави истекување, се открива и анализира резултат на звучен сигнал со ниска фреквенција. Отстапувањата од основниот „отпечаток“ сигнализираат аларм. Сега сензорите имаат подобар аранжман со избор на фреквентен опсег, избор на опсег на временско доцнење и сл. Ова ги прави графиконите повеќе различни и лесни за анализирање. Постојат и други начини за откривање на истекување. Земјоделските гео-телефони со аранжман на филтрирање се многу корисни за да се укаже локацијата на истекување. Заштедува цена на ископување. Водениот млаз во почвата го погодува внатрешниот wallид од почва или бетон. Ова ќе создаде изнемоштена врева. Овој шум ќе се распаѓа додека се појавува на површината. Но, максималниот звук може да се подигне само во текот на положбата на истекување. Засилувачи и филтер помага да се добие јасен шум. Некои видови на гасови внесени во цевководот ќе создадат голем број на звуци при напуштање на цевката.

Цевки за сензори на пареа

Методот на откривање на истекување на цевката за сензација на пареа вклучува инсталација на цевка по целата должина на цевководот. Оваа цевка - во форма на кабел - е многу порозна за супстанциите што треба да се детектираат во конкретната апликација. Ако се појави истекување, супстанциите што треба да се измерат стапуваат во контакт со цевката во форма на пареа, гас или растворени во вода. Во случај на истекување, дел од супстанцијата што истекува дифундира во цевката. По одреден временски период, внатрешноста на цевката создава точна слика на супстанциите што ја опкружуваат цевката. Со цел да се анализира дистрибуцијата на концентрацијата присутна во сензорската цевка, пумпата ја турка колоната на воздухот во цевката покрај единицата за откривање со постојана брзина. Единицата за детектор на крајот од сензорската цевка е опремена со сензори за гас. Секое зголемување на концентрацијата на гас резултира со изразен „врв на истекување“.

Откривање на протекување на оптички влакна

Најмалку два начини на откривање на протекување на оптички влакна се комерцијализираат: Дистрибуирано сензори за температура (DTS) и дистрибуирано акустично сензори (DAS). Методот ДТС вклучува инсталација на оптички кабел по должината на цевководот што се следи. Супстанциите што треба да се мерат доаѓаат во контакт со кабелот кога ќе се појави протекување, менување на температурата на кабелот и промена на рефлексија на пулсот на ласерскиот зрак, сигнализирајќи истекување. Локацијата е позната со мерење на временското задоцнување помеѓу кога се испушти ласерскиот пулс и кога е откриен одразот. Ова работи само ако супстанцијата е на температура различна од околината. Покрај тоа, дистрибуираната оптичко-оптичка техника за сензори на температура нуди можност за мерење на температурата по должината на цевководот. Скенирање на целата должина на влакното, се одредува температурниот профил по влакното, што доведува до откривање на протекување.

Методот DAS вклучува слична инсталација на оптички кабел по должината на мониторингот на цевководот. Вибрациите предизвикани од супстанција што го напушта гасоводот преку протекување, го менуваат одразот на пулсот на ласерскиот зрак, сигнализирајќи истекување. Локацијата е позната со мерење на временското задоцнување помеѓу кога се испушти ласерскиот пулс и кога е откриен одразот. Оваа техника исто така може да се комбинира со методот на дистрибуирана температурна сензација за да се обезбеди температурен профил на гасоводот.