Ugunduzi wa kuvuja

by Uhandisi wa Delta / Ijumaa, Machi 25 2016 / Kuchapishwa katika High voltage

Pipeline kugundua uvujaji hutumika kuamua ikiwa na katika hali zingine ambapo uvujaji umetokea katika mifumo ambayo ina vinywaji na glasi. Njia za kugundua ni pamoja na upimaji wa hydrostatic baada ya ujenzi wa bomba na ugunduzi wa kuvuja wakati wa huduma.

Mitandao ya bomba ni njia ya kiuchumi na salama zaidi ya usafirishaji kwa mafuta, gesi na bidhaa zingine za maji. Kama njia ya usafirishaji wa umbali mrefu, mabomba yanapaswa kutimiza mahitaji makubwa ya usalama, kuegemea na ufanisi. Ikihifadhiwa vizuri, mabomba yanaweza kudumu bila kuvuja. Uvujaji mkubwa zaidi ambao hufanyika unasababishwa na uharibifu kutoka kwa vifaa vya kuchimba visima vya karibu, kwa hivyo ni muhimu kupigia simu mamlaka kabla ya uchimbaji madini kuhakikisha kuwa hakuna bomba zilizopigwa karibu na eneo hilo. Ikiwa bomba halijatunzwa vizuri, inaweza kuanza kutia polepole, haswa kwenye viungo vya ujenzi, sehemu za chini ambapo unyevu unakusanya, au maeneo yaliyo na udhaifu katika bomba. Walakini, kasoro hizi zinaweza kutambuliwa na zana za ukaguzi na kusahihishwa kabla ya kuvuja. Sababu zingine za uvujaji ni pamoja na ajali, harakati za dunia, au hujuma.

Kusudi la msingi la mifumo ya kugundua uvujaji (LDS) ni kuwasaidia watawala wa bomba katika kugundua na kuainisha uvujaji wa ndani. LDS hutoa kengele na kuonyesha data zingine zinazohusiana na watawala wa bomba ili kusaidia katika kufanya maamuzi. Mifumo ya kugundua uvujaji wa bomba pia ni nzuri kwa sababu inaweza kuongeza uzalishaji na kuaminika kwa mfumo kwa kupungua kwa wakati wa kupumzika na wakati wa ukaguzi uliopunguzwa. LDS kwa hivyo ni sehemu muhimu ya teknolojia ya bomba.

Kulingana na hati ya API "RP 1130", LDS imegawanywa katika LDS ya ndani ya ndani na LDS ya nje ya nje. Mifumo ya ndani hutumia utumizi wa shamba (kwa mfano mtiririko, shinikizo au sensorer za joto la maji) kufuatilia vigezo vya bomba la ndani. Mifumo ya msingi wa nje pia hutumia utumizi wa uwanja (kwa mfano radiometri za infrared au kamera za mafuta, sensorer za mvuke, kipaza sauti za acoustic au nyaya za fiber-optic) kufuatilia vigezo vya bomba la nje.

Sheria na Kanuni

Nchi zingine inasimamia rasmi uendeshaji wa bomba.

API RP 1130 "Ufuatiliaji wa Bomba la Ushirikiano kwa Vinywaji" (USA)

Mazoezi haya yanayopendekezwa (RP) inazingatia muundo, utekelezaji, upimaji na utendaji wa LDS inayotumia njia ya algorithm. Madhumuni ya mazoezi haya yaliyopendekezwa ni kusaidia Mendeshaji wa Bomba katika kutambua maswala yanayohusiana na uteuzi, utekelezaji, upimaji, na utendaji wa LDS. LDS imegawanywa kwa msingi wa ndani na nje. Mifumo ya ndani hutumia vifaa vya shamba (kwa mfano, mtiririko, shinikizo na joto la maji) kufuatilia vigezo vya bomba la ndani; vigezo hivi vya bomba hutumiwa baadaye kwa kupenyeza uvujaji. Mifumo ya nje hutumia sensorer za ndani, zilizojitolea.

TRFL (Ujerumani)

TRFL ni kifupi cha "Technische Regel für Fernleitungsanlagen" (Kanuni ya Ufundi ya Mifumo ya Bomba). TRFL inafupisha mahitaji ya bomba kuwa chini ya kanuni rasmi. Inashughulikia mabomba yanayosafirisha vimiminika vinavyoweza kuwaka, mabomba yanayosafirisha vimiminika ambavyo ni hatari kwa maji, na bomba nyingi zinazosafirisha gesi. Aina tano tofauti za kazi za LDS au LDS zinahitajika:

LDS mbili za kujitegemea za ugunduzi unaoendelea wa kuvuja wakati wa operesheni thabiti ya serikali. Moja ya mifumo hii au nyingine ya ziada lazima pia iweze kugundua uvujaji wakati wa operesheni ya muda mfupi, mfano wakati wa kuanza kwa bomba
LDS moja ya ugunduzi wa kuvuja wakati wa operesheni iliyofungwa
LDS moja ya uvujaji wa kutambaa
LDS moja ya eneo la kuvuja haraka

Mahitaji ya

1155 (kubadilishwa na API RP 1130) inafafanua mahitaji muhimu yafuatayo kwa LDS:

Usikivu: LDS lazima ihakikishe kwamba upotezaji wa maji kwa sababu ya kuvuja ni kidogo iwezekanavyo. Hii inaweka mahitaji mawili kwenye mfumo: lazima igundue uvujaji mdogo, na lazima igundue haraka.
Kuegemea: Mtumiaji lazima awe na imani na LDS. Hii inamaanisha kwamba lazima iripoti kwa usahihi kengele zozote za kweli, lakini ni muhimu pia kwamba haitoi kengele za uwongo.
Usahihi: Baadhi ya LDS ina uwezo wa kuhesabu mtiririko wa leak na eneo linalokauka. Hii lazima ifanyike kwa usahihi.
Ukali: LDS inapaswa kuendelea kufanya kazi katika hali isiyofaa. Kwa mfano, katika kesi ya kushindwa kwa transducer, mfumo unapaswa kugundua kutofaulu na kuendelea kufanya kazi (ikiwezekana na maelewano muhimu kama vile unyeti uliopunguzwa).

Hali kali na ya muda

Wakati wa hali thabiti za serikali, mtiririko, shinikizo, nk katika bomba ni (zaidi au chini) mara kwa mara kwa wakati. Wakati wa hali ya muda mfupi, anuwai hizi zinaweza kubadilika haraka. Mabadiliko yanaenea kama mawimbi kupitia bomba na kasi ya sauti ya maji. Hali ya muda mfupi hujitokeza katika bomba kwa mfano anapo anza, ikiwa shinikizo ndani au duka linabadilika (hata ikiwa mabadiliko ni ndogo), na wakati kundi linabadilika, au wakati bidhaa nyingi ziko kwenye bomba. Mabomba ya gesi karibu kila wakati huwa katika hali ya muda mfupi, kwa sababu gesi ni ngumu sana. Hata katika bomba la kioevu, athari za muda mfupi haziwezi kupuuzwa wakati mwingi. LDS inapaswa kuruhusu kugundua uvujaji wa hali zote mbili kutoa ugunduzi wa kuvuja wakati wote wa uendeshaji wa bomba.

LDS ya msingi wa ndani

Mifumo ya ndani hutumia vifaa vya shamba (kwa mfano, mtiririko, shinikizo na joto la maji) kufuatilia vigezo vya bomba la ndani; vigezo hivi vya bomba hutumiwa baadaye kwa kupenyeza kuvuja. Gharama ya mfumo na ugumu wa LDS ya ndani ni wastani kwa sababu hutumia vifaa vya shamba vilivyopo. Aina hii ya LDS hutumiwa kwa mahitaji ya kawaida ya usalama.

Shinikiza / Ufuatiliaji wa mtiririko

Uvujaji hubadilisha majimaji ya bomba, na kwa hivyo hubadilisha shinikizo au usomaji wa mtiririko baada ya muda. Ufuatiliaji wa mitaa wa shinikizo au mtiririko katika hatua moja tu inaweza kutoa ugunduzi rahisi wa kuvuja. Kama inafanywa ndani ya nchi inahitaji kwa kanuni hakuna telemetry. Ni muhimu tu katika hali thabiti-za hali, hata hivyo, na uwezo wake wa kukabiliana na bomba la gesi ni mdogo.

Wahusika wa Shinikiza ya shinikizo

Njia ya wimbi la shinikizo la acoustic inachambua mawimbi ya nadra yanayotokana wakati uvujaji unatokea. Wakati kuvunjika kwa ukuta wa bomba kunatokea, maji au gesi hupuka kwa njia ya ndege kubwa ya kasi. Hii hutoa mawimbi hasi ya shinikizo ambayo hueneza katika pande zote mbili ndani ya bomba na inaweza kugunduliwa na kuchambuliwa. Kanuni za uendeshaji wa njia hiyo zinategemea tabia muhimu sana ya mawimbi ya shinikizo kusafiri kwa umbali mrefu kwa kasi ya sauti inayoongozwa na kuta za bomba. Ukubwa wa wimbi la shinikizo huongezeka na saizi ya kuvuja. Algorithm tata ya hesabu inachambua data kutoka kwa sensorer za shinikizo na inauwezo wa sekunde kuelekeza mahali pa kuvuja kwa usahihi chini ya 50 m (164 ft). Takwimu za majaribio zimeonyesha uwezo wa njia kugundua uvujaji chini ya 3mm (inchi 0.1) na kufanya kazi na kiwango cha chini kabisa cha uwongo kwenye tasnia - chini ya 1 kengele ya uwongo kwa mwaka.

Walakini, njia hiyo haiwezi kugundua kuvuja kwa mara kwa mara baada ya tukio la kwanza: baada ya uharibifu wa ukuta wa bomba (au kupasuka), mawimbi ya shinikizo la kwanza hupungua na hakuna mawimbi ya shinikizo yanayofuata yanayotolewa. Kwa hivyo, ikiwa mfumo unashindwa kugundua uvujaji (kwa mfano, kwa sababu mawimbi ya shinikizo yalifungwa na mawimbi ya shinikizo la muda unaosababishwa na hafla ya kufanya kazi kama mabadiliko katika shinikizo la kusukuma au kubadili swichi), mfumo hautagundua uvujaji unaoendelea.

Njia za kusawazisha

Njia hizi zinategemea kanuni ya uhifadhi wa misa. Katika hali thabiti, mtiririko wa misa $\ dot {M} _I$ kuingia bomba la kuvuja bila usawa litasawazisha mtiririko wa misa $\ dot {M} _O$ kuachana nayo; kushuka kwa wingi wowote ukiacha bomba (usawa wa usawa $\ dot {M} _I - \ dot {M} _O$ ) inaonyesha kuvuja. Njia za kusawazisha $\ dot {M} _I$ na $\ dot {M} _O$ kutumia flowmeters na hatimaye hulinganisha usawa ambao ni makisio ya mtiririko wa kweli usiojulikana. Kulinganisha usawa huu (kawaida kufuatiliwa kwa vipindi kadhaa) dhidi ya kizingiti cha kengele kinachovuja $\ gamma$ hutoa kengele ikiwa usawa huu unafuatiliwa. Njia zilizoboreshwa za kusawazisha pia huzingatia kiwango cha mabadiliko ya hesabu ya bomba. Majina ambayo hutumiwa kwa mbinu za kusawazisha laini ni usawa wa kiasi, usawa wa kiasi uliobadilishwa, na usawa wa fidia ya misa.

Mbinu za takwimu

Takwimu LDS hutumia mbinu za kitakwimu (km kutoka uwanja wa nadharia ya uamuzi) kuchambua shinikizo / mtiririko kwa hatua moja tu au usawa ili kugundua uvujaji. Hii inasababisha fursa ya kuongeza uamuzi wa kuvuja ikiwa maoni kadhaa ya kitakwimu yameshikilia. Njia ya kawaida ni matumizi ya utaratibu wa mtihani wa nadharia

\ maandishi {Hypothesis} H_0: \ maandishi {Hakuna leak}

\ maandishi {Hypothesis} H_1: \ maandishi {Leak}

Hili ni shida ya kugundua ya classical, na kuna suluhisho anuwai zinazojulikana kutoka kwa takwimu.

Njia za RTTM

RTTM inamaanisha "Mfano wa Muda halisi wa Wakati". LTM ya RTTM hutumia mifano ya kihesabu ya mtiririko ndani ya bomba kwa kutumia sheria za kimsingi kama vile uhifadhi wa misa, uhifadhi wa kasi, na uhifadhi wa nishati. Njia za RTTM zinaweza kuonekana kama kukuza njia za kusawazisha kwani pia hutumia kanuni ya uhifadhi wa kasi na nguvu. RT TM inafanya uwezekano wa kuhesabu mtiririko wa wingi, shinikizo, wiani na joto kila mahali kando ya bomba kwa wakati halisi na msaada wa algorithms za kihesabu. LTM ya RTTM inaweza kuiga kwa urahisi hali ya utulivu na ya muda mfupi kwenye bomba. Kutumia teknolojia ya RTTM, uvujaji unaweza kugunduliwa wakati wa hali ya utulivu na hali ya muda mfupi. Ukiwa na vifaa sahihi vya kufanya kazi, viwango vya kuvuja vinaweza kukadiriwa kiutendaji kwa kutumia fomula zinazopatikana

Njia za E-RTTM

Mtiririko wa ishara uliopanuliwa wa Mfano wa Kudumu wa Wakati wa Kweli (E-RTTM)

E-RT TM inasimama kwa "Mfano wa Muda Halisi wa Muda", ukitumia teknolojia ya RTTM na mbinu za takwimu. Kwa hivyo, kugundua kuvuja kunawezekana wakati wa hali thabiti na ya muda mfupi na unyeti mkubwa, na kengele za uwongo zitaepukwa kutumia njia za takwimu.

Kwa njia ya mabaki, moduli ya RTTM huhesabu makadirio $\ hat {\ dot {M}} _ mimi$ , $\ hat {\ dot {M}} _ O$ kwa MASS FLOW katika ingizo na duka, mtawaliwa. Hii inaweza kufanywa kwa kutumia vipimo vya shinikizo na joto ndani $p _$ , $T _$ ) na mauzo ( $p_O$ , $T_O$ ). Mtiririko huu wa molekuli uliokadiriwa unalinganishwa na mtiririko wa molekuli iliyopimwa $\ dot {M} _I$ , $\ dot {M} _O$ , ikitoa mabaki $x = \ dot {M} _I - \ hat {\ dot {M}} _ I$ na $y = \ dot {M} _O - \ hat {\ dot {M}} _ O$ . Mabaki haya ni karibu na sifuri ikiwa hakuna uvujaji; vinginevyo mabaki yanaonyesha saini ya tabia. Katika hatua inayofuata, mabaki ni chini ya uchambuzi wa saini iliyovuja. Moduli hii inachambua tabia yao ya kidunia kwa kutoa na kulinganisha saini inayovuja na saini za kuvuja kwenye hifadhidata ("alama za vidole"). Kengele ya kuvuja inatangazwa ikiwa saini iliyovuja hulingana na alama ya vidole.

LDS ya msingi wa nje

Mifumo ya nje hutumia sensorer za ndani, zilizojitolea. LDS kama hizo ni nyeti sana na sahihi, lakini gharama ya mfumo na ugumu wa ufungaji kawaida huwa juu sana; maombi kwa hivyo ni mdogo kwa maeneo maalum yenye hatari kubwa, mfano karibu na mito au maeneo ya ulinzi wa asili.

Cable ya kugundua Uvujaji wa Mafuta ya dijiti

Vipu vya Sense za Dijiti vina muundo wa budu ya conductors wa ndani anayeweza kupenyezwa wa ndani linalindwa na bundu linaloweza kuingizwa linaloweza kuingizwa. Ishara ya umeme hupitishwa ingawa conductors wa ndani na inafuatiliwa na microprocessor ya ndani ndani ya kontakt ya kebo. Maji ya kutoroka hupita kupitia bange ya nje ya kupitiliza na unawasiliana na conductors wa nusu anayeingia. Hii husababisha mabadiliko katika mali ya umeme ya kebo ambayo hugunduliwa na microprocessor. Microprocessor inaweza kupata maji ndani ya azimio la mita 1 pamoja na urefu wake na kutoa ishara sahihi kwa mifumo ya ufuatiliaji au waendeshaji. Nyaya za maana zinaweza kuvikwa karibu na bomba, kuzikwa chini ya uso na bomba au kusanikishwa kama usanidi wa bomba-kwa-bomba.

Upimaji wa Bomba la infrared Radiometric

Thermogram ya angani ya bomba la mafuta ya nchi ya msalaba iliyozikwa ikifunua uchafuzi unaosababishwa na kuvuja

Upimaji wa bomba la infrared thermographic umejidhihirisha kuwa ni sahihi na yenye ufanisi katika kugundua na kupata uvujaji wa bomba la chini, matupu yanayosababishwa na mmomonyoko wa ardhi, kuzorota kwa bomba, na kurudisha nyuma duni. Wakati uvujaji wa bomba umeruhusu giligili, kama maji, kuunda bomba karibu na bomba, giligili huwa na upitishaji wa mafuta tofauti na mchanga kavu au ujazaji wa nyuma. Hii itaonyeshwa katika mifumo tofauti ya joto la uso juu ya eneo lililovuja. Radiometa ya infrared yenye azimio kubwa inaruhusu maeneo yote kuchunguzwa na data inayosababishwa kuonyeshwa kama picha na maeneo ya joto tofauti yaliyotengwa na tani tofauti za kijivu kwenye picha nyeusi na nyeupe au kwa rangi anuwai kwenye picha ya rangi. Mfumo huu hupima mifumo ya nishati ya uso tu, lakini mifumo inayopimwa juu ya uso wa ardhi juu ya bomba iliyozikwa inaweza kusaidia kuonyesha mahali uvujaji wa bomba na utupu wa mmomonyoko unasababisha; hugundua shida kama kina kama mita 30 chini ya uso wa ardhi.

Ugunduzi wa uzalishaji wa Acoustic

Kukimbia vinywaji huunda ishara ya pumzi wanapopita kupitia shimo kwenye bomba. Sensorer za acoustic zilizowekwa nje ya bomba huunda msingi wa "kidole" cha msingi wa mstari kutoka kwa kelele ya ndani ya bomba katika hali yake isiyoharibika. Wakati uvujaji unafanyika, ishara ya mkazo wa kiwango cha chini hugunduliwa na kuchambuliwa. Kujitenga kutoka kwa msingi wa "alama za vidole" kuashiria kengele. Sasa sensorer ni kuwa na mpangilio bora na uteuzi wa bendi ya mzunguko, uteuzi wa kuchelewa kwa anuwai ya kadhalika nk Hii inafanya grafu kuwa tofauti zaidi na rahisi kuchambua. Kuna njia zingine za kugundua uvujaji. Simu za chini za eneo zilizo na mpangilio wa vichungi ni muhimu sana kuashiria eneo la kuvuja. Huokoa gharama ya kuchimba visima. Ndege ya maji kwenye udongo hupiga ukuta wa ndani wa mchanga au zege. Hii itaunda kelele dhaifu. Kelele hii itaoza wakati unakuja juu ya uso. Lakini sauti ya juu inaweza kuchukuliwa tu juu ya nafasi ya kuvuja. Amplifera na kichungi husaidia kupata kelele wazi. Aina kadhaa za gesi zilizoingizwa kwenye waya wa bomba itaunda sauti nyingi wakati wa kuacha bomba.

Vipu vya kuhisi vyema

Njia ya kugundua mrija wa kugundua mvuke inajumuisha usanikishaji wa bomba kwa urefu wote wa bomba. Bomba hili - katika fomu ya kebo - linaweza kupenya sana kwa vitu vinavyogunduliwa katika matumizi fulani. Ikiwa uvujaji unatokea, vitu vya kupimwa vinawasiliana na bomba kwa njia ya mvuke, gesi au kufutwa katika maji. Katika tukio la kuvuja, baadhi ya dutu inayovuja huenea kwenye bomba. Baada ya kipindi fulani cha wakati, ndani ya bomba hutoa picha sahihi ya vitu vinavyozunguka bomba. Ili kuchambua usambazaji wa mkusanyiko uliopo kwenye bomba la sensorer, pampu inasukuma safu ya hewa kwenye bomba kupita kitengo cha kugundua kwa kasi ya kila wakati. Kitengo cha upelelezi mwishoni mwa bomba la sensorer kina vifaa vya sensorer za gesi. Kila ongezeko la mkusanyiko wa gesi husababisha "kilele kinachovuja".

Ugunduzi wa kuvuja kwa nyuzi

Angalau njia mbili za kugundua uvujaji wa nyuzi-macho zinauzwa: Sensing Hyperature Sensing (DTS) na Sensing Acoustic Sensing (DAS). Njia ya DTS inajumuisha usanidi wa cable-optic cable kando ya urefu wa bomba linalofuatiliwa. Vitu vinavyopimwa vinawasiliana na kebo wakati uvujaji unafanyika, hubadilisha joto la cable na kubadilisha tafakari ya boriti ya boriti ya laser, kuashiria kuvuja. Mahali hapo hujulikana kwa kupima kuchelewesha muda kati ya wakati kunde kwa laser kulitolewa na wakati tafakari inapogunduliwa. Hii inafanya kazi tu ikiwa dutu hii iko kwenye joto tofauti na mazingira yaliyoko. Kwa kuongezea, mbinu iliyosambazwa ya kuhisi joto-macho inayosambaza inatoa uwezekano wa kupima joto kando ya bomba. Inakata urefu mzima wa nyuzi, wasifu wa joto kando ya nyuzi umedhamiriwa, na kusababisha ugunduzi wa kuvuja.

Njia ya DAS inajumuisha usanikishaji sawa wa kebo-ya nyuzi-macho pamoja na urefu wa bomba linalofuatiliwa. Vipimo vinavyosababishwa na dutu inayoacha bomba kupitia kuvuja hubadilisha tafakari ya boriti ya boriti ya laser, kuashiria kuvuja. Mahali hapo hujulikana kwa kupima kuchelewesha muda kati ya wakati kunde kwa laser kulitolewa na wakati tafakari inapogunduliwa. Mbinu hii inaweza pia kuunganishwa na Njia ya Sensing joto ya Kusambazwa kwa joto ili kutoa wasifu wa bomba la bomba.