Sızıntı tespiti

by / Cuma, 25 Mart 2016 / Yayınlandığı Yüksek voltaj

Boru Hattı sızıntı tespiti sıvı ve gaz içeren sistemlerde sızıntının olup olmadığını ve bazı durumlarda nerede olduğunu belirlemek için kullanılır. Tespit yöntemleri arasında boru hattı montajından sonra hidrostatik test ve servis sırasında kaçak tespiti bulunur.

Boru hattı ağları petrol, gazlar ve diğer sıvı ürünler için en ekonomik ve en güvenli ulaşım şeklidir. Uzun mesafeli nakliye aracı olarak, boru hatları yüksek güvenlik, güvenilirlik ve verimlilik taleplerini karşılamak zorundadır. Düzgün bir şekilde muhafaza edilirse, boru hatları sızıntı olmadan süresiz olarak sürebilir. Ortaya çıkan en önemli sızıntılar, yakındaki kazı ekipmanlarından kaynaklanan hasardan kaynaklanmaktadır, bu nedenle, kazıdan önce yakınlarda gömülü boru hatlarının olmadığından emin olmak için yetkilileri çağırmak önemlidir. Bir boru hattı uygun şekilde korunmazsa, özellikle inşaat derzlerinde, nemin toplandığı düşük noktalarda veya boruda kusurlu yerlerde yavaşça korozyona başlayabilir. Bununla birlikte, bu kusurlar denetim araçlarıyla tanımlanabilir ve bir sızıntıya geçmeden önce düzeltilebilir. Sızıntıların diğer nedenleri arasında kazalar, yer hareketi veya sabotaj yer alır.

Kaçak tespit sistemlerinin (LDS) temel amacı, boru hattı kontrolörlerine kaçakları tespit etme ve yerelleştirme konusunda yardımcı olmaktır. LDS, karar vermede yardımcı olması için bir alarm sağlar ve boru hattı denetleyicilerine ilgili diğer verileri görüntüler. Boru hattı kaçak tespit sistemleri de faydalıdır çünkü azaltılmış arıza süresi ve azaltılmış denetim süresi sayesinde üretkenliği ve sistem güvenilirliğini artırabilirler. Bu nedenle LDS, boru hattı teknolojisinin önemli bir yönüdür.

“RP 1130” API belgesine göre, LDS dahili tabanlı LDS'ye ve harici tabanlı LDS'ye ayrılmıştır. Dahili tabanlı sistemler dahili boru hattı parametrelerini izlemek için alan enstrümantasyonundan (örneğin akış, basınç veya sıvı sıcaklık sensörleri) yararlanır. Harici tabanlı sistemler ayrıca harici boru hattı parametrelerini izlemek için alan enstrümantasyonunu (örneğin kızılötesi radyometreler veya termal kameralar, buhar sensörleri, akustik mikrofonlar veya fiber optik kablolar) kullanır.

Kurallar ve Düzenlemeler

Bazı ülkeler resmi olarak boru hattı operasyonunu düzenler.

API RP 1130 “Sıvılar için Hesaplamalı Boru Hattı İzleme” (ABD)

Bu önerilen uygulama (RP), algoritmik bir yaklaşım kullanan LDS'nin tasarımına, uygulanmasına, test edilmesine ve çalıştırılmasına odaklanır. Bu önerilen uygulamanın amacı Boru Hattı Operatörüne bir LDS'nin seçimi, uygulanması, test edilmesi ve çalıştırılmasıyla ilgili sorunları belirlemede yardımcı olmaktır. LDS, dahili ve harici olarak sınıflandırılır. Dahili tabanlı sistemler, dahili boru hattı parametrelerini izlemek için saha enstrümantasyonunu (örneğin akış, basınç ve sıvı sıcaklığı için) kullanır; bu boru hattı parametreleri daha sonra bir sızıntının çıkarılması için kullanılır. Harici tabanlı sistemler yerel, özel sensörler kullanır.

TRFL (Almanya)

TRFL, "Technische Regel für Fernleitungsanlagen" in (Boru Hattı Sistemleri için Teknik Kural) kısaltmasıdır. TRFL, resmi düzenlemelere tabi olan boru hatları için gereksinimleri özetlemektedir. Yanıcı sıvıları taşıyan boru hatlarını, su için tehlikeli olan sıvıları taşıyan boru hatlarını ve gaz taşıyan boru hatlarının çoğunu kapsar. Beş farklı türde LDS veya LDS işlevi gereklidir:

  • Kararlı durum çalışması sırasında sürekli sızıntı tespiti için iki bağımsız LDS. Bu sistemlerden biri veya diğeri de geçici çalışma sırasında, örneğin boru hattının çalıştırılması sırasında sızıntıları tespit edebilmelidir.
  • Kapatma işlemi sırasında kaçak tespiti için bir LDS
  • Sürünen sızıntılar için bir LDS
  • Hızlı sızıntı yeri için bir LDS

Yer Alan Kurallar

API 1155 (API RP 1130 ile değiştirilir) bir LDS için aşağıdaki önemli gereksinimleri tanımlar:

  • Hassasiyet: Bir LDS, bir sızıntı sonucu sıvı kaybının mümkün olduğunca küçük olmasını sağlamalıdır. Bu, sisteme iki gereksinim getirir: küçük sızıntıları tespit etmeli ve bunları hızlı bir şekilde tespit etmelidir.
  • Güvenilirlik: Kullanıcı LDS'ye güvenebilmelidir. Bu, gerçek alarmları doğru bir şekilde rapor etmesi gerektiği anlamına gelir, ancak yanlış alarmlar üretmemesi de aynı derecede önemlidir.
  • Doğruluk: Bazı LDS kaçak akışını ve kaçak yerini hesaplayabilir. Bu doğru bir şekilde yapılmalıdır.
  • Sağlamlık: LDS ideal olmayan koşullarda çalışmaya devam etmelidir. Örneğin, bir dönüştürücü arızası durumunda, sistem arızayı tespit etmeli ve çalışmaya devam etmelidir (muhtemelen düşük hassasiyet gibi gerekli uzlaşmalarla).

Kararlı durum ve geçici koşullar

Kararlı durum koşulları sırasında, boru hattındaki akış, basınçlar, vb. Zamanla (az ya da çok) sabittir. Geçici koşullar sırasında bu değişkenler hızla değişebilir. Değişiklikler akışkanın ses hızı ile boru hattı boyunca dalgalar gibi yayılır. Geçici koşullar, bir boru hattında, örneğin başlangıçta, giriş veya çıkıştaki basınç değiştiğinde (değişiklik küçük olsa bile) ve bir parti değiştiğinde veya boru hattında birden fazla ürün olduğunda meydana gelir. Gaz boru hatları neredeyse her zaman geçici koşullardadır, çünkü gazlar çok sıkıştırılabilir. Sıvı boru hatlarında bile, geçici etkiler çoğu zaman göz ardı edilemez. LDS, boru hattının tüm çalışma süresi boyunca kaçak tespiti sağlamak için her iki koşulda kaçak tespitine izin vermelidir.

Dahili tabanlı LDS

Dahili LDS hakkında genel bakış

Dahili tabanlı sistemler, dahili boru hattı parametrelerini izlemek için saha enstrümantasyonunu (örneğin akış, basınç ve sıvı sıcaklığı için) kullanır; bu boru hattı parametreleri daha sonra bir sızıntının çıkarılması için kullanılır. Dahili tabanlı LDS'nin sistem maliyeti ve karmaşıklığı orta düzeydedir çünkü mevcut saha enstrümantasyonunu kullanırlar. Bu tür LDS, standart güvenlik gereksinimleri için kullanılır.

Basınç / Akış izleme

Bir sızıntı boru hattının hidroliğini değiştirir ve bu nedenle bir süre sonra basınç veya akış değerlerini değiştirir. Basınç veya akışın sadece bir noktada yerel olarak izlenmesi bu nedenle basit kaçak tespiti sağlayabilir. Yerel olarak yapıldığı için prensipte telemetri gerektirmez. Bununla birlikte, sadece kararlı durum koşullarında yararlıdır ve gaz boru hatlarıyla başa çıkma kabiliyeti sınırlıdır.

Akustik Basınç Dalgaları

Akustik basınç dalgası yöntemi, bir sızıntı meydana geldiğinde oluşan seyrekleşme dalgalarını analiz eder. Bir boru hattı duvarı arızası meydana geldiğinde, sıvı veya gaz yüksek hızlı bir jet şeklinde kaçar. Bu, boru hattı içinde her iki yönde yayılan ve tespit edilip analiz edilebilen negatif basınç dalgaları üretir. Yöntemin çalışma prensipleri, boru hattı duvarları tarafından yönlendirilen ses hızında uzun mesafeler boyunca seyahat eden basınç dalgalarının çok önemli özelliğine dayanmaktadır. Bir basınç dalgasının genliği, sızıntının boyutu ile artar. Karmaşık bir matematiksel algoritma, basınç sensörlerinden gelen verileri analiz eder ve 50 m'den (164 ft) daha az doğrulukla sızıntının yerini saniyeler içinde gösterebilir. Deneysel veriler, yöntemin çapı 3 mm'den (0.1 inç) az olan sızıntıları tespit etme ve sektördeki en düşük yanlış alarm oranıyla (yılda 1'den az yanlış alarm) çalışma yeteneğini göstermiştir.

Bununla birlikte, yöntem ilk olaydan sonra devam eden bir sızıntıyı tespit edemez: boru hattı duvarı bozulması (veya kopması) sonrasında, ilk basınç dalgaları azalır ve daha sonra hiçbir basınç dalgası üretilmez. Bu nedenle, sistem kaçağı tespit edemezse (örneğin, basınç dalgaları, pompalama basıncındaki veya valf anahtarlamasındaki bir değişiklik gibi bir operasyonel olaydan kaynaklanan geçici basınç dalgaları tarafından maskelentiği için), devam eden kaçağı tespit etmez.

Dengeleme yöntemleri

Bu yöntemler kütlenin korunumu ilkesine dayanmaktadır. Kararlı durumda, kütle akışı \ Nokta {M} _I sızdırmaz bir boru hattına girmek kütle akışını dengeler \ Nokta {M} _O bırakmak; boru hattından çıkan herhangi bir kütle düşüşü (kütle dengesizliği \ dot {M} _I - \ dot {M} _O) bir sızıntı olduğunu gösterir. Dengeleme yöntemleri ölçüsü \ Nokta {M} _I ve \ Nokta {M} _O ve son olarak bilinmeyen, gerçek sızıntı akışının bir tahmini olan dengesizliği hesaplar. Bu dengesizliğin (genellikle birkaç periyotta izlenir) bir kaçak alarm eşiğiyle karşılaştırılması \gama bu dengesizlik izlenirse bir alarm oluşturur. Gelişmiş dengeleme yöntemleri ayrıca boru hattının toplu envanterinin değişim oranını hesaba katar. Gelişmiş hat dengeleme teknikleri için kullanılan isimler hacim dengesi, değiştirilmiş hacim dengesi ve telafi edilmiş kütle dengesidir.

İstatistiksel Yöntemler

İstatistiksel LDS, bir sızıntıyı tespit etmek için yalnızca bir noktada basıncı / akışı veya dengesizliği analiz etmek için istatistiksel yöntemler (örn. Karar teorisi alanından) kullanır. Bu, bazı istatistiksel varsayımlar geçerliyse, sızıntı kararını optimize etme fırsatına yol açar. Yaygın bir yaklaşım, hipotez test prosedürünün kullanılmasıdır

\ text {Hipotez} H_0: \ text {Sızıntı yok}
\ text {Hipotez} H_1: \ text {Sızıntı}

Bu klasik bir tespit problemidir ve istatistiklerden bilinen çeşitli çözümler vardır.

RTTM yöntemleri

RTTM, "Gerçek Zamanlı Geçici Model" anlamına gelir. RTTM LDS, kütlenin korunumu, momentumun korunumu ve enerjinin korunumu gibi temel fiziksel yasaları kullanarak bir boru hattı içindeki akışın matematiksel modellerini kullanır. RTTM yöntemleri, ek olarak momentum ve enerjinin korunum ilkesini kullandıkları için dengeleme yöntemlerinin bir iyileştirmesi olarak görülebilir. Bir RTTM, matematiksel algoritmalar yardımıyla gerçek zamanlı olarak boru hattı boyunca her noktada kütle akışı, basınç, yoğunluk ve sıcaklığı hesaplamayı mümkün kılar. RTTM LDS, bir boru hattındaki kararlı durum ve geçici akışı kolayca modelleyebilir. RTTM teknolojisi kullanılarak, sabit durum ve geçici koşullar sırasında sızıntılar tespit edilebilir. Düzgün çalışan enstrümantasyonla, sızıntı oranları mevcut formüller kullanılarak işlevsel olarak tahmin edilebilir.

E-RTTM yöntemleri

Sinyal akışı Genişletilmiş Gerçek Zamanlı Geçici Model (E-RTTM)

E-RTTM, istatistiksel yöntemlerle RTTM teknolojisini kullanan "Genişletilmiş Gerçek Zamanlı Geçici Model" anlamına gelir. Bu nedenle, yüksek hassasiyetli sabit durum ve geçici koşullar sırasında kaçak tespiti mümkündür ve istatistiksel yöntemler kullanılarak yanlış alarmlardan kaçınılacaktır.

Kalan yöntem için, bir RTTM modülü tahminleri hesaplar \ Şapka {\ nokta {M}} _ I, \ Hat {\ nokta {M}} _ Ç giriş ve çıkışta TOPLU AKIŞ için. Bu, aşağıdakiler için ölçümler kullanılarak yapılabilir: basınç ve girişteki sıcaklık (p_I, T_I) ve çıkış (p_O, İLE). Bu tahmini kütle akışları ölçülen kütle akışlarıyla karşılaştırılır. \ Nokta {M} _I, \ Nokta {M} _O, artıkları verir x = \ dot {M} _I - \ hat {\ dot {M}} _ I ve y = \ dot {M} _O - \ hat {\ dot {M}} _ O. Sızıntı yoksa bu artıklar sıfıra yakındır; aksi takdirde artıklar karakteristik bir imza gösterir. Bir sonraki adımda, artıklar bir sızıntı imza analizine tabi tutulur. Bu modül, kaçak imzayı bir veritabanındaki kaçak imzalarla (“parmak izi”) çıkararak ve karşılaştırarak zamansal davranışlarını analiz eder. Çıkartılan sızıntı imzası parmak iziyle eşleşiyorsa sızıntı alarmı bildirilir.

Harici tabanlı LDS

Harici tabanlı sistemler yerel, özel sensörler kullanır. Bu tür LDS son derece hassas ve doğrudur, ancak sistem maliyeti ve kurulum karmaşıklığı genellikle çok yüksektir; Bu nedenle uygulamalar, nehirlerin yakınları veya doğa koruma alanları gibi yüksek riskli özel alanlarla sınırlıdır.

Dijital Yağ Kaçak Tespit Kablosu

Digital Sense Kabloları, geçirgen yalıtım kalıplı örgü ile korunan yarı geçirgen iç iletkenlerden oluşur. Dahili iletkenlerden bir elektrik sinyali geçirilir ve kablo konektörünün içindeki dahili bir mikroişlemci tarafından izlenir. Kaçan akışkanlar dış geçirgen örgüyü geçer ve iç yarı geçirgen iletkenlerle temas eder. Bu, mikroişlemci tarafından algılanan kablonun elektriksel özelliklerinde bir değişikliğe neden olur. Mikroişlemci sıvıyı uzunluğu boyunca 1 metrelik bir çözünürlüğe yerleştirebilir ve izleme sistemlerine veya operatörlerine uygun bir sinyal sağlayabilir. Duyu kabloları boru hatlarının etrafına sarılabilir, alt yüzeyleri boru hatlarıyla gömebilir veya boru içi boru konfigürasyonu olarak takılabilir.

Kızılötesi Radyometrik Boru Hattı Testi

 

Bir sızıntı nedeniyle yer altı kontaminasyonunu gösteren gömülü kros petrol boru hattının hava termogramı

Kızılötesi termografik boru hattı testi, yüzey altı boru hattı sızıntılarını, erozyonun neden olduğu boşlukları, bozulmuş boru hattı yalıtımı ve yetersiz dolgu maddesini tespit ve tespit etmede hem doğru hem de verimli olduğunu göstermiştir. Bir boru hattı sızıntısı, su gibi bir sıvının bir boru hattının yakınında bir duman oluşturmasına izin verdiğinde, akışkan, kuru toprak veya dolgudan farklı bir termal iletkenliğe sahiptir. Bu, sızıntı yerinin üzerindeki farklı yüzey sıcaklığı modellerinde yansıtılacaktır. Yüksek çözünürlüklü bir kızılötesi radyometre, tüm alanların taranmasına ve elde edilen verilerin siyah beyaz bir görüntüde farklı gri tonlarla veya renkli bir görüntüde çeşitli renklerle belirlenmiş farklı sıcaklıklara sahip alanlara sahip resimler olarak görüntülenmesine olanak tanır. Bu sistem yalnızca yüzey enerjisi modellerini ölçer, ancak gömülü bir boru hattının üzerindeki yer yüzeyinde ölçülen modeller, boru hattı sızıntılarının ve bunun sonucunda erozyon boşluklarının nerede oluştuğunu göstermeye yardımcı olabilir; yer yüzeyinin 30 metre altındaki sorunları algılar.

Akustik emisyon dedektörleri

Kaçan sıvılar borudaki bir delikten geçerken akustik bir sinyal oluşturur. Boru hattının dışına yapıştırılan akustik sensörler, hattın hasarsız durumunda dahili gürültüsünden bir taban çizgisi akustik “parmak izi” oluşturur. Bir sızıntı meydana geldiğinde, ortaya çıkan düşük frekanslı bir akustik sinyal algılanır ve analiz edilir. Temel “parmak izi” den sapmalar bir alarm sinyali verir. Şimdi sensörler, frekans bandı seçimi, zaman gecikmesi aralığı seçimi vb. İle daha iyi bir düzenlemeye sahiptir. Bu, grafikleri daha belirgin ve analiz etmeyi kolaylaştırır. Filtre düzenine sahip yer jeo telefonları, sızıntı yerini belirlemek için çok kullanışlıdır. Kazı maliyetinden tasarruf sağlar. Topraktaki su jeti, toprak veya betonun iç duvarına çarpar. Bu zayıf bir gürültü yaratacaktır. Bu gürültü yüzeye çıkarken bozulur. Ancak maksimum ses yalnızca sızıntı pozisyonu üzerinden alınabilir. Amplifikatörler ve filtre net ses elde edilmesine yardımcı olur. Boru hattına girilen bazı gaz türleri borudan ayrılırken bir dizi ses yaratacaktır.

Buhar algılama tüpleri

Buhar algılayıcı tüp kaçak tespit yöntemi, boru hattının tüm uzunluğu boyunca bir tüpün kurulumunu içerir. Bu tüp - kablo biçiminde - belirli uygulamada algılanacak maddeler için oldukça geçirgendir. Bir sızıntı meydana gelirse ölçülecek maddeler tüp ile buhar, gaz şeklinde veya suda çözünmüş olarak temas eder. Bir sızıntı durumunda, sızan maddenin bir kısmı tüpün içine yayılır. Belirli bir süre sonra, tüpün içi, tüpü çevreleyen maddelerin doğru bir görüntüsünü üretir. Sensör tüpünde bulunan konsantrasyon dağılımını analiz etmek için bir pompa, tüp içindeki hava sütununu sabit bir hızda bir tespit ünitesinden geçirir. Sensör tüpünün ucundaki dedektör ünitesi, gaz sensörleri ile donatılmıştır. Gaz konsantrasyonundaki her artış, belirgin bir "sızıntı zirvesi" ile sonuçlanır.

Fiber optik kaçak tespiti

En az iki fiber optik kaçak tespit yöntemi ticarileştirilmektedir: Dağıtılmış Sıcaklık Algılama (DTS) ve Dağıtılmış Akustik Algılama (DAS). DTS yöntemi, izlenen boru hattı uzunluğu boyunca bir fiber optik kablonun kurulmasını içerir. Ölçülecek maddeler bir sızıntı meydana geldiğinde kablo ile temas eder, kablonun sıcaklığını değiştirir ve lazer ışını darbesinin yansımasını değiştirerek bir sızıntı sinyali verir. Konum, lazer atımının yayınlandığı zaman ile yansıma algılandığında zaman gecikmesi ölçülerek bilinir. Bu sadece madde ortam ortamından farklı bir sıcaklıktaysa çalışır. Ek olarak, dağıtılmış fiber-optik sıcaklık algılama tekniği boru hattı boyunca sıcaklığı ölçme imkanı sunar. Elyafın tüm uzunluğu tarandığında, elyaf boyunca sıcaklık profili belirlenir ve kaçak tespitine yol açar.

DAS yöntemi, izlenen boru hattı uzunluğu boyunca fiber optik kablonun benzer bir kurulumunu içerir. Sızıntı yoluyla boru hattından çıkan bir maddenin neden olduğu titreşimler, lazer ışını darbesinin yansımasını değiştirerek bir sızıntıya işaret eder. Konum, lazer atımının yayınlandığı zaman ile yansıma algılandığında zaman gecikmesi ölçülerek bilinir. Bu teknik, boru hattının bir sıcaklık profilini sağlamak için Dağıtılmış Sıcaklık Algılama yöntemiyle de birleştirilebilir.

ÜST

DETAYLARINI UNUTMAYIN?