Leka uppgötvun

by Delta verkfræði / Föstudagur, 25 mars 2016 / Birt í Háspenna

Leiðslukerfi leka uppgötvun er notað til að ákvarða hvort og í sumum tilvikum þar sem leki hefur orðið í kerfum sem innihalda vökva og lofttegundir. Aðferðir við uppgötvun fela í sér vatnsrannsóknarprófanir eftir uppsetningu leiðslna og uppgötvun leka meðan á þjónustu stendur.

Leiðslunet eru hagkvæmasti og öruggasti flutningsmáti fyrir olíu, lofttegundir og aðrar vökvaafurðir. Sem leið til flutninga á vegalengdum þurfa leiðslur að uppfylla miklar kröfur um öryggi, áreiðanleika og skilvirkni. Ef rétt er við haldið geta leiðslur varað endalaust án leka. Mikilvægustu lekarnir sem eiga sér stað eru af völdum tjóns af gröfarbúnaði í grenndinni, því er brýnt að hringja í yfirvöld áður en grafið er upp til að tryggja að ekki séu grafnar leiðslur í nágrenni. Ef leiðslum er ekki viðhaldið á réttan hátt getur hún byrjað að tærast hægt, sérstaklega við smíðarsamskeyti, lága staði þar sem raka safnar eða stöðum með ófullkomleika í pípunni. Hins vegar er hægt að greina þessa galla með skoðunartækjum og leiðrétta áður en þeir komast að leka. Aðrar ástæður leka eru slys, jarðhreyfing eða skemmdarverk.

Megintilgangur lekakerfiskerfa (LDS) er að aðstoða stjórnendur leiðslur við að greina og staðsetja leka. LDS gefur viðvörun og birtir tengdum gögnum fyrir leiðsögumennina til að aðstoða við ákvarðanatöku. Leiðslukerfi fyrir leiðslum leka eru einnig gagnleg vegna þess að þau geta aukið framleiðni og áreiðanleika kerfisins þökk sé minni tíma og styttri skoðunartíma. LDS er því mikilvægur þáttur í leiðslutækni.

Samkvæmt API skjalinu “RP 1130” er LDS skipt í innra undirstaða LDS og utanaðkomandi LDS. Innbyggð kerfi nota vélabúnað (til dæmis flæði, þrýsting eða vökva hitastigskynjara) til að fylgjast með innri leiðslulínu. Ytri byggð kerfi nota einnig tækjabúnað á sviði (til dæmis innrauða geislamælar eða hitamyndavélar, gufu skynjarar, hljóðeinangrar hljóðnemar eða ljósleiðara) til að fylgjast með ytri leiðslum fyrir leiðslur.

Reglur og reglugerðir

Sum lönd stjórna formlega aðgerðum á leiðslum.

API RP 1130 „Vöktunarleiðsluleit fyrir vökva“ (Bandaríkin)

Þessi ráðlagða framkvæmd (RP) beinist að hönnun, útfærslu, prófun og rekstri LDS sem nota reikniritaðferð. Markmiðið með þessari ráðlagðu framkvæmd er að aðstoða stjórnanda leiðslunnar við að greina mál sem skipta máli fyrir val, framkvæmd, prófun og rekstur LDS. LDS er flokkað í innra og utan. Innri byggð kerfi nýta sér tækjabúnað á vettvangi (td fyrir rennsli, þrýsting og vökvahita) til að fylgjast með innri breytum leiðsla; þessar breytur leiðsla eru síðan notaðar til að álykta um leka. Yfirbyggt kerfi nota staðbundna, sérstaka skynjara.

TRFL (Þýskaland)

TRFL er skammstöfunin fyrir „Technische Regel für Fernleitungsanlagen“ (tækniregla fyrir leiðslukerfi). TRFL dregur saman kröfur um að leiðslur séu háðar opinberum reglugerðum. Það nær yfir leiðslur sem flytja eldfiman vökva, leiðslur sem flytja vökva sem eru hættulegar fyrir vatn og flestar leiðslur sem flytja gas. Fimm mismunandi tegundir af LDS eða LDS aðgerðum er krafist:

Tveir óháðir LDS fyrir stöðuga uppgötvun leka við stöðugan rekstur. Eitt af þessum kerfum eða viðbótar verður einnig að geta greint leka við tímabundna notkun, td við ræsingu leiðslunnar
Einn LDS til að greina leka við lokun
Einn LDS fyrir skríða leka
Einn LDS fyrir fljótur leka staðsetningu

kröfur

Forritaskil 1155 (komi API RP 1130) skilgreinir eftirfarandi mikilvægar kröfur fyrir LDS:

Næmi: LDS verður að tryggja að vökvatap vegna leka sé eins lítið og mögulegt er. Þetta gerir tvær kröfur til kerfisins: það verður að greina litla leka og það verður að greina þær fljótt.
Áreiðanleiki: Notandinn verður að geta treyst LDS. Þetta þýðir að það verður að tilkynna réttar raunverulegar viðvaranir, en það er jafn mikilvægt að það býr ekki til rangar viðvaranir.
Nákvæmni: Sumir LDS geta reiknað út lekaflæði og staðsetningu leka. Þetta verður að gera nákvæmlega.
Styrkleiki: LDS ætti að starfa áfram við aðstæður sem ekki eru hugsjónir. Til dæmis, í tilfelli bilunar, þá ætti kerfið að uppgötva bilunina og halda áfram að starfa (hugsanlega með nauðsynlegum málamiðlunum svo sem skertu næmi).

Jafnvægi og skammvinn skilyrði

Við stöðugar aðstæður er rennsli, þrýstingur osfrv. Í leiðslunni (meira eða minna) stöðugur með tímanum. Við tímabundnar aðstæður geta þessar breytur breyst hratt. Breytingarnar breiða út eins og bylgjur um leiðsluna með hljóðhraða vökvans. Tímabundnar aðstæður eiga sér stað í leiðslum, til dæmis við ræsingu, ef þrýstingur við inntak eða innstungu breytist (jafnvel þó breytingin sé lítil), og þegar hópur breytist, eða þegar margar vörur eru í leiðslum. Gasleiðslur eru nánast alltaf við tímabundnar aðstæður, vegna þess að lofttegundir eru mjög samþjappaðar. Jafnvel í fljótandi leiðslum er ekki hægt að líta framhjá tímabundnum áhrifum oftast. LDS ætti að gera kleift að greina leka við báðar aðstæður til að sjá fyrir leka á öllum rekstrartíma leiðslunnar.

Innra byggir LDS

Innri byggð kerfi nýta sér tækjabúnað á vettvangi (td fyrir rennsli, þrýsting og vökvahita) til að fylgjast með innri breytum leiðsla; þessar breytur leiðsla eru síðan notaðar til að álykta um leka. Kerfiskostnaður og flókið innbyggt LDS er í meðallagi vegna þess að það notar núverandi tækjabúnað. Þessi tegund af LDS er notuð við staðlaðar öryggiskröfur.

Þrýstingur / flæði eftirlit

Leki breytir vökvakerfi leiðslunnar og breytir því þrýstingi eða rennslislestri eftir nokkurn tíma. Staðbundið eftirlit með þrýstingi eða flæði á aðeins einum tímapunkti getur því veitt einfaldan leka uppgötvun. Eins og það er gert á staðnum krefst það í grundvallaratriðum engin fjarkrókur. Það er þó aðeins gagnlegt við stöðugar aðstæður og geta þess til að takast á við gasleiðslur er takmörkuð.

Hljóðþrýstibylgjur

Hljóðþrýstibylgjuaðferðin greinir fágunarbylgjur sem myndast þegar leki kemur upp. Þegar sundurliðun á veggjaleið kemur, sleppur vökvi eða gas í formi háhraðaþotu. Þetta framleiðir neikvæðar þrýstibylgjur sem breiðast út í báðar áttir innan leiðslunnar og hægt er að greina þær og greina. Rekstrarreglur aðferðarinnar eru byggðar á mjög mikilvægum einkennum þrýstibylgjna til að ferðast um langar vegalengdir á hljóðhraða sem leiðslum veggjanna leiðir. Amplitude þrýstibylgju eykst með lekastærðinni. Flókið stærðfræðilegt reiknirit greinir gögn frá þrýstiskynjurum og getur á nokkrum sekúndum bent á staðsetningu lekans með nákvæmni minni en 50 m (164 fet). Tilraunagögn hafa sýnt fram á getu aðferðarinnar til að greina leka sem eru minna en 3 mm (0.1 tommu) í þvermál og starfa með lægsta ranga viðvörunarhraða í greininni - minna en 1 fölsk viðvörun á ári.

Hins vegar er aðferðin ekki fær um að greina áframhaldandi leka eftir upphaflegan atburð: eftir að leiðsla á vegg leiðslunnar (eða rofsins) lækkar fyrstu þrýstibylgjurnar og engar síðari þrýstibylgjur myndast. Þess vegna, ef kerfið nær ekki að greina lekann (til dæmis vegna þess að þrýstibylgjurnar voru duldar af skammvinnum þrýstibylgjum sem orsakast af rekstraratburði eins og breytingu á dæluþrýstingi eða lokaskiptum), mun kerfið ekki greina áframhaldandi leka.

Jafnvægisaðferðir

Þessar aðferðir byggja á meginreglunni um varðveislu fjöldans. Í stöðugu ástandi flæðir fjöldinn $\ punktur {M} _I$ að fara inn í lekalausa leiðslu mun jafnvægi massaflæðisins $\ punktur {M} _O$ fara frá því; hvers konar massafall sem yfirgefur leiðsluna (massaójafnvægi $\ punktur {M} _I - \ punktur {M} _O$ ) gefur til kynna leka. Jafnvægisaðferðir mæla $\ punktur {M} _I$ og $\ punktur {M} _O$ nota flæðimæla og reikna að lokum ójafnvægið sem er mat á hið óþekkta, sanna lekaflæði. Samanburður á þessu ójafnvægi (venjulega fylgst með nokkrum tímabilum) við viðmiðunarmörk leka $\ gamma$ býr til viðvörun ef þetta ójafnvægi fylgist með. Auknar jafnvægisaðferðir taka að auki mið af breytingartíðni massa birgða leiðslunnar. Nöfn sem eru notuð til að bæta línujöfnunartækni eru hljóðstyrk, breytt magnjafnvægi og bættur massajöfnuður.

Tölfræðilegar aðferðir

Tölfræðileg LDS nota tölfræðilegar aðferðir (td frá sviði ákvörðunarfræði) til að greina þrýsting / flæði aðeins á einum stað eða ójafnvægi til að greina leka. Þetta leiðir til möguleika á að hámarka ákvörðun um leka ef einhverjar tölfræðilegar forsendur standast. Algeng nálgun er að nota tilgátuprófunaraðferðina

\ text {Tilgáta} H_0: \ text {No leki}

\ text {Tilgáta} H_1: \ text {Leak}

Þetta er klassískt uppgötvunarvandamál og það eru ýmsar lausnir sem þekkjast úr tölfræðinni.

RTTM aðferðir

RTTM þýðir „tímabundið líkan í rauntíma“. RTTM LDS nota stærðfræðilíkön af flæði innan leiðslu með því að nota grundvallarlögmál eins og varðveislu massa, varðveislu skriðþunga og varðveislu orku. Hægt er að líta á RTTM aðferðir sem aukningu á jafnvægisaðferðum þar sem þær nota auk þess verndarregluna um skriðþunga og orku. RTTM gerir kleift að reikna út massaflæði, þrýsting, þéttleika og hitastig á hverjum stað meðfram leiðslunni í rauntíma með hjálp stærðfræðilegra reiknirita. RTTM LDS getur auðveldlega fyrirmyndað stöðugu og tímabundnu flæði í leiðslum. Með RTTM tækni er hægt að greina leka við stöðugu ástandi og skammvinnum kringumstæðum. Með réttum tækjabúnaði er hægt að áætla lekahraða með tilliti til formúla.

E-RTTM aðferðir

Merkisflæði Útbreidd rauntíma skammvinn líkan (E-RTTM)

E-RTTM stendur fyrir „Extended Real-Time Transient Model“ og notar RTTM tækni með tölfræðilegum aðferðum. Svo, lekaleit er möguleg við stöðugt ástand og tímabundið ástand með mikilli næmni og forðast verður rangar viðvaranir með tölfræðilegum aðferðum.

Fyrir afgangsaðferðina reiknar RTTM eining áætlanir $\ hatt {\ punktur {M}} _ I$ , $\ hatt {\ punktur {M}} _ O$ fyrir MASS FLOW við inntak og innstungu, hvort um sig. Þetta er hægt að gera með mælingum fyrir þrýstingur og hitastig við inntak ( $p_I$ , $T_I$ ) og útrás ( $p_O$ , $T_O$ ). Þessu áætluðu massaflæði er borið saman við mælda massastrauminn $\ punktur {M} _I$ , $\ punktur {M} _O$ , sem gefur afgangana $x = \ dot {M} _I - \ hatt {\ dot {M}} _ I$ og $y = \ punktur {M} _O - \ hatt {\ punktur {M}} _ O$ . Þessar leifar eru nálægt núlli ef enginn leki er; annars sýna leifar einkennandi undirskrift. Í næsta skrefi eru leifarnar greiningar á undirskrift leka. Þessi eining greinir stundlega hegðun sína með því að draga út og bera saman lekaundirskriftina við undirskriftir leka í gagnagrunni („fingrafar“). Lekaviðvörun er lýst ef dregin leka undirskrift samsvarar fingrafarinu.

LDS utanhúss

Yfirbyggt kerfi nota staðbundna, sérstaka skynjara. Slík LDS eru mjög viðkvæm og nákvæm en kerfiskostnaður og flækjustig uppsetningar eru venjulega mjög há; forrit eru því takmörkuð við sérstök áhættusvæði, td nálægt ám eða náttúruverndarsvæðum.

Stafrænn olíuleitarskynjari

Stafrænu skynjasnúrurnar samanstanda af flétta af hálfgegndræpi innri leiðara sem eru verndaðir með gegndræpi, einangrandi mótaðri fléttu. Rafmerki er komið fyrir um innri leiðara og er fylgst með innbyggðri örgjörvi inni í snúrutenginu. Sleppandi vökvar fara í gegnum ytri gegndræpi fléttuna og komast í snertingu við innri hálf gegndræpi leiðara. Þetta veldur breytingu á rafmagns eiginleika snúrunnar sem er greindur með örgjörvi. Örgjörvi getur staðsett vökvann í innan við 1 metra upplausn eftir lengd sinni og gefið viðeigandi merki fyrir eftirlitskerfi eða stjórnendur. Skynsnúrurnar er hægt að vefja um leiðslur, grafa undirborð með leiðslum eða setja þær upp sem pípu í rör.

Innrautt geislamyndun leiðslumælingar

Lofthitamynd af grafinni olíuleiðslu yfir landið sem sýnir mengun undir yfirborði af völdum leka

Innrauðar hitaprófunarleiðslurannsóknir hafa sýnt sig að vera bæði nákvæmar og skilvirkar við að greina og staðsetja leka á leiðslum neðanjarðar, tómar af völdum rofs, versnað einangrun leiðsla og léleg fylling. Þegar leiðsla leki hefur leyft vökva, svo sem vatni, að mynda reyk nálægt leiðslu, hefur vökvinn annan hitaleiðni en þurr jarðvegur eða fylling. Þetta mun endurspeglast í mismunandi yfirborðshitamynstri fyrir ofan lekastaðinn. Innrautt geislamælir með mikilli upplausn gerir kleift að skanna heilu svæðin og birta gögnin sem myndast sem myndir með svæðum með mismunandi hitastig sem tilgreind eru með mismunandi gráum tónum á svarthvítu mynd eða með ýmsum litum á litmynd. Þetta kerfi mælir aðeins yfirborðsorkumynstur en mynstrin sem eru mæld á yfirborði jarðar fyrir ofan grafna leiðslu geta hjálpað til við að sýna hvar leiðsla lekur og rof sem myndast þar myndast; það uppgötvar vandamál eins djúpt og 30 metra undir yfirborði jarðar.

Acoustic losunar skynjari

Sleppur vökvi skapar hljóðmerki þegar þeir fara í gegnum gat í pípunni. Hljóðnemar festir að utan á leiðslunni búa til grunn „hljóðmerki“ frá línunni frá innri hávaða leiðslunnar í óskemmdri stöðu. Þegar leki á sér stað er hljóðstraumsmerki sem myndast og myndast og greint. Frávik frá „fingrafarinu“ frá upphafi merkja viðvörun. Nú eru skynjarar með betra fyrirkomulag með val á tíðnisviðum, tímasetningarval o.s.frv. Þetta gerir myndritin greinilegri og auðveldari í greiningu. Það eru aðrar leiðir til að greina leka. Jarðtímasímar með síufyrirkomulagi eru mjög gagnlegar til að ákvarða staðsetningu lekans. Það sparar uppgröftskostnaðinn. Vatnsþotan í jarðveginum lendir á innri vegg jarðvegs eða steypu. Þetta mun skapa svaka hávaða. Þessi hávaði mun rotna meðan hann kemur upp á yfirborðið. En hámarkshljóðið er aðeins hægt að taka upp yfir stöðu lekans. Magnarar og síur hjálpa til við að fá skýran hávaða. Sumar tegundir lofttegunda sem koma inn í pípulínuna munu skapa svið hljóð þegar þú yfirgefur pípuna.

Gufu skynjandi rör

Uppgötvunaraðferð gufuskynjunar rörsins felur í sér uppsetningu rörs um alla leiðslu. Þessi rör - á snúruformi - er mjög gegndræp fyrir þau efni sem greina á í tiltekinni notkun. Komi upp leki komast efnin sem mæla á í snertingu við slönguna í formi gufu, gas eða leyst upp í vatni. Ef um leka er að ræða dreifist eitthvað af leka efninu út í slönguna. Eftir ákveðinn tíma framleiðir rörið að innan nákvæmlega myndina af efnunum í kringum slönguna. Til þess að greina styrkdreifingu sem er til staðar í skynjararörinu, ýtir dæla loftsúlu í slöngunni framhjá skynjareiningu á stöðugum hraða. Skynjarareiningin í endanum á skynjararörinu er búin gasskynjurum. Sérhver aukning á gasstyrk hefur í för með sér áberandi „lekatopp“.

Ljósleiðari uppgötvun

Verið er að auglýsa að minnsta kosti tvær ljósleiðaralektunaraðferðir: dreift hitastigskynjun (DTS) og dreifð hljóðeinangrun (DAS). DTS aðferðin felur í sér uppsetningu á ljósleiðara meðfram lengd leiðslunnar sem fylgst er með. Efnin sem á að mæla komast í snertingu við snúruna þegar leki kemur fram, breyta hitastigi snúrunnar og breyta endurspeglun á geislageislaspúlsinum, sem gefur til kynna að leki sé. Staðsetningin er þekkt með því að mæla tímasetninguna milli þess þegar leysirpúlsinn var sendur og þegar speglunin greinist. Þetta virkar aðeins ef efnið er við annað hitastig en umhverfið. Að auki býður dreifð ljósleiðaraleg hitastigskynningartækni möguleika á að mæla hitastig meðfram leiðslunni. Skannaðu alla lengd trefjarinnar, hitastigssniðið meðfram trefjunum er ákvarðað, sem leiðir til leka uppgötvunar.

DAS aðferðin felur í sér svipaða uppsetningu á ljósleiðara meðfram lengd leiðslunnar sem verið er að fylgjast með. Titringur sem stafar af því að efni sem yfirgefa leiðsluna í gegnum leka breytir endurspeglun á geislasprautunni og gefur til kynna að það sé leki. Staðsetningin er þekkt með því að mæla tímasetninguna milli þess þegar leysirpúlsinn var sendur og þegar speglunin greinist. Þessari tækni er einnig hægt að sameina með dreifða hitastigskynjunaraðferðinni til að veita hitastigssnið á leiðslum.