Lek detectie

by / Vrijdag, maart 25 2016 / Gepubliceerd in Hoog voltage

Pijpleiding lekdetectie wordt gebruikt om te bepalen of en in sommige gevallen een lek is opgetreden in systemen die vloeistoffen en gassen bevatten. Detectiemethoden omvatten hydrostatisch testen na het aanleggen van een pijpleiding en lekdetectie tijdens onderhoud.

Pijpleidingnetwerken zijn het meest economische en veiligste transportmiddel voor olie, gassen en andere vloeibare producten. Pijpleidingen moeten als transportmiddel over lange afstanden voldoen aan hoge eisen op het gebied van veiligheid, betrouwbaarheid en efficiëntie. Indien goed onderhouden, kunnen pijpleidingen onbeperkt meegaan zonder lekken. De belangrijkste lekkages die zich voordoen, worden veroorzaakt door schade door nabijgelegen graafmachines. Daarom is het van cruciaal belang dat u de autoriteiten voor het opgraven belt om er zeker van te zijn dat er geen ondergrondse leidingen in de buurt zijn. Als een pijpleiding niet goed wordt onderhouden, kan deze langzaam gaan corroderen, vooral bij constructievoegen, lage punten waar vocht zich ophoopt of locaties met onvolkomenheden in de pijp. Deze defecten kunnen echter worden geïdentificeerd door inspectietools en worden gecorrigeerd voordat ze tot een lek leiden. Andere redenen voor lekken zijn onder meer ongevallen, grondverzet of sabotage.

Het primaire doel van lekdetectiesystemen (LDS) is om pijpleidingcontrollers te helpen bij het detecteren en lokaliseren van lekken. LDS geeft een alarm en geeft andere gerelateerde gegevens weer aan de leidingcontrollers om de besluitvorming te vergemakkelijken. Lekdetectiesystemen voor pijpleidingen zijn ook nuttig omdat ze de productiviteit en de betrouwbaarheid van het systeem kunnen verbeteren dankzij verminderde uitvaltijd en verminderde inspectietijd. LDS is daarom een ​​belangrijk aspect van pijpleidingtechnologie.

Volgens het API-document "RP 1130" zijn LDS onderverdeeld in intern gebaseerde LDS en extern gebaseerde LDS. Intern gebaseerde systemen maken gebruik van veldinstrumenten (bijvoorbeeld debiet-, druk- of vloeistoftemperatuursensoren) om interne pijpleidingparameters te bewaken. Extern gebaseerde systemen maken ook gebruik van veldinstrumentatie (bijvoorbeeld infraroodradiometers of thermische camera's, dampsensoren, akoestische microfoons of glasvezelkabels) om externe pijpleidingparameters te bewaken.

Regels en Richtlijnen

Sommige landen regelen de werking van pijpleidingen formeel.

API RP 1130 "Computational Pipeline Monitoring for Liquids" (VS)

Deze aanbevolen praktijk (RP) richt zich op het ontwerp, de implementatie, het testen en de werking van LDS die een algoritmische benadering gebruiken. Het doel van deze aanbevolen praktijk is om de pijplijnoperator te helpen bij het identificeren van kwesties die relevant zijn voor de selectie, implementatie, testen en werking van een LDS. LDS zijn geclassificeerd in intern en extern. Intern gebaseerde systemen maken gebruik van veldinstrumenten (bijv. Voor debiet, druk en vloeistoftemperatuur) om interne pijpleidingparameters te bewaken; deze pijpleidingparameters worden vervolgens gebruikt voor het afleiden van een lek. Extern gebaseerde systemen maken gebruik van lokale, speciale sensoren.

TRFL (Duitsland)

TRFL is de afkorting van "Technische Regel für Fernleitungsanlagen" (Technische Regel voor Leidingsystemen). De TRFL vat de vereisten samen voor pijpleidingen die onderworpen zijn aan officiële voorschriften. Het omvat pijpleidingen die brandbare vloeistoffen vervoeren, pijpleidingen die vloeistoffen vervoeren die gevaarlijk zijn voor water, en de meeste pijpleidingen die gas transporteren. Er zijn vijf verschillende soorten LDS- of LDS-functies vereist:

  • Twee onafhankelijke LDS voor continue lekdetectie tijdens stationaire werking. Een van deze systemen of een extra systeem moet ook in staat zijn om lekken te detecteren tijdens voorbijgaande werking, bijv. Tijdens het opstarten van de pijpleiding
  • Eén LDS voor lekdetectie tijdens inbedrijfstelling
  • Eén LDS voor kruipende lekken
  • Eén LDS voor snelle leklocatie

Eisen

API 1155 (vervangen door API RP 1130) definieert de volgende belangrijke vereisten voor een LDS:

  • Gevoeligheid: Een LDS moet ervoor zorgen dat het vochtverlies als gevolg van een lek zo klein mogelijk is. Dit stelt twee eisen aan het systeem: het moet kleine lekken detecteren en het moet ze snel detecteren.
  • Betrouwbaarheid: de gebruiker moet de LDS kunnen vertrouwen. Dit betekent dat het echte alarmen correct moet melden, maar het is even belangrijk dat het geen valse alarmen genereert.
  • Nauwkeurigheid: sommige LDS kunnen de lekstroom en de leklocatie berekenen. Dit moet nauwkeurig gebeuren.
  • Robuustheid: de LDS moet blijven werken in niet-ideale omstandigheden. In het geval van een storing van de transducer, moet het systeem de storing detecteren en blijven werken (mogelijk met noodzakelijke compromissen, zoals verminderde gevoeligheid).

Stabiele en voorbijgaande omstandigheden

Tijdens steady-state condities zijn de stroming, druk etc. in de pijpleiding (min of meer) constant in de tijd. Onder tijdelijke omstandigheden kunnen deze variabelen snel veranderen. De veranderingen verspreiden zich als golven door de pijpleiding met de geluidssnelheid van de vloeistof. Voorbijgaande omstandigheden treden op in een pijpleiding, bijvoorbeeld bij het opstarten, als de druk bij inlaat of uitlaat verandert (zelfs als de verandering klein is), en als een batch verandert, of als er meerdere producten in de pijplijn zitten. Gasleidingen bevinden zich bijna altijd in voorbijgaande omstandigheden, omdat gassen zeer samendrukbaar zijn. Zelfs in vloeibare pijpleidingen kunnen voorbijgaande effecten meestal niet worden genegeerd. LDS moet lekdetectie mogelijk maken voor beide omstandigheden om lekdetectie te bieden gedurende de gehele bedrijfstijd van de pijpleiding.

Intern gebaseerde LDS

Overzicht over intern gebaseerde LDS

Intern gebaseerde systemen maken gebruik van veldinstrumenten (bijv. Voor debiet, druk en vloeistoftemperatuur) om interne pijpleidingparameters te bewaken; deze pijpleidingparameters worden vervolgens gebruikt voor het afleiden van een lek. Systeemkosten en complexiteit van intern gebaseerde LDS zijn gematigd omdat ze gebruik maken van bestaande veldinstrumenten. Dit soort LDS wordt gebruikt voor standaard veiligheidseisen.

Druk- / debietbewaking

Een lek verandert de hydraulica van de pijpleiding en verandert daardoor na enige tijd de druk- of stroommetingen. Lokale bewaking van druk of stroming op slechts één punt kan daarom zorgen voor eenvoudige lekdetectie. Omdat het lokaal wordt gedaan, heeft het in principe geen telemetrie nodig. Het is echter alleen nuttig in steady-state-omstandigheden en het vermogen om met gasleidingen om te gaan is beperkt.

Akoestische drukgolven

De akoestische drukgolfmethode analyseert de zeldzaamheidsgolven die worden geproduceerd wanneer een lek optreedt. Wanneer een pijpleidingwand defect raakt, ontsnapt vloeistof of gas in de vorm van een hogesnelheidsstraal. Hierdoor ontstaan ​​onderdrukgolven die zich in beide richtingen binnen de pijpleiding voortplanten en kunnen worden gedetecteerd en geanalyseerd. De werkingsprincipes van de methode zijn gebaseerd op het zeer belangrijke kenmerk van drukgolven om over lange afstanden te reizen met de geluidssnelheid die wordt geleid door de pijpleidingwanden. De amplitude van een drukgolf neemt toe met de lekgrootte. Een complex wiskundig algoritme analyseert gegevens van druksensoren en kan binnen enkele seconden naar de locatie van de lekkage verwijzen met een nauwkeurigheid van minder dan 50 m (164 ft). Experimentele gegevens hebben aangetoond dat de methode lekken van minder dan 3 mm (0.1 inch) in diameter kan detecteren en kan werken met het laagste aantal valse alarmen in de branche - minder dan 1 vals alarm per jaar.

De methode kan een lek na de eerste gebeurtenis echter niet detecteren: na de afbraak (of breuk) van de wand van de pijpleiding nemen de initiële drukgolven af ​​en worden er geen drukgolven gegenereerd. Daarom, als het systeem het lek niet detecteert (bijvoorbeeld omdat de drukgolven werden gemaskeerd door tijdelijke drukgolven veroorzaakt door een operationele gebeurtenis zoals een verandering in pompdruk of klepschakeling), zal het systeem het lopende lek niet detecteren.

Evenwichtsmethoden

Deze methoden zijn gebaseerd op het principe van behoud van massa. In de stabiele toestand, de massastroom \ punt {M} _I het betreden van een lekvrije pijpleiding zal de massastroom in evenwicht brengen \ punt {M} _O het verlaten; elke daling van de massa die de pijpleiding verlaat (massa-onbalans \ dot {M} _I - \ dot {M} _O) duidt op een lek. Balanceringsmethoden meten \ punt {M} _I en \ punt {M} _O met behulp van flowmeters en tenslotte de onbalans berekenen, wat een schatting is van de onbekende, echte lekstroom. Deze onbalans (doorgaans gedurende een aantal perioden bewaakt) vergelijken met een lekalarmdrempel \gamma genereert een alarm als deze bewaakte onbalans. Verbeterde balanceringsmethoden houden bovendien rekening met de wijzigingssnelheid van de massa-inventaris van de pijpleiding. Namen die worden gebruikt voor verbeterde technieken voor lijnbalans zijn volumebalans, gewijzigde volumebalans en gecompenseerde massabalans.

Statistische methoden

Statistische LDS gebruiken statistische methoden (bijv. Uit het veld van de beslissingstheorie) om druk / stroming op slechts één punt of de onbalans te analyseren om een ​​lek te detecteren. Dit leidt tot de mogelijkheid om de lekbeslissing te optimaliseren als bepaalde statistische aannames gelden. Een gebruikelijke aanpak is het gebruik van de hypothesetestprocedure

\ text {Hypothesis} H_0: \ text {Geen lek}
\ text {Hypothesis} H_1: \ text {Leak}

Dit is een klassiek detectieprobleem en er zijn verschillende oplossingen bekend uit de statistiek.

RTTM-methoden

RTTM betekent "Real-Time Transient Model". RTTM LDS gebruikt wiskundige modellen van de stroming binnen een pijpleiding met behulp van fysische basiswetten zoals behoud van massa, behoud van momentum en behoud van energie. RTTM-methoden kunnen worden gezien als een verbetering van balanceringsmethoden omdat ze bovendien het conserveringsprincipe van momentum en energie gebruiken. Een RTTM maakt het mogelijk om massastroom, druk, dichtheid en temperatuur op elk punt langs de pijpleiding in realtime te berekenen met behulp van wiskundige algoritmen. RTTM LDS kan gemakkelijk steady-state en transiënte stroming in een pijpleiding modelleren. Met RTTM-technologie kunnen lekken worden gedetecteerd tijdens stationaire en voorbijgaande omstandigheden. Met goed functionerende instrumentatie kunnen lekpercentages functioneel worden geschat met behulp van beschikbare formules.

E-RTTM-methoden

Signaalstroom Uitgebreid real-time voorbijgaand model (E-RTTM)

E-RTTM staat voor "Extended Real-Time Transient Model", met behulp van RTTM-technologie met statistische methoden. Lekdetectie is dus mogelijk tijdens stabiele en voorbijgaande toestand met hoge gevoeligheid, en valse alarmen zullen worden vermeden met behulp van statistische methoden.

Voor de restmethode berekent een RTTM-module schattingen \ hat {\ dot {M}} _ I, \ hat {\ punt {M}} _ O voor MASS FLOW bij respectievelijk inlaat en uitlaat. Dit kan met metingen voor druk en temperatuur bij inlaat (pi, T_I) en outlet (p_O, NAAR). Deze geschatte massastromen worden vergeleken met de gemeten massastromen \ punt {M} _I, \ punt {M} _O, wat de rest oplevert x = \ punt {M} _I - \ hat {\ punt {M}} _ I en y = \ punt {M} _O - \ hat {\ punt {M}} _ O. Deze residuen zijn bijna nul als er geen lek is; anders vertonen de residuen een karakteristieke signatuur. In een volgende stap worden de residuen onderworpen aan een lek-handtekeninganalyse. Deze module analyseert hun temporeel gedrag door de lekhandtekening te extraheren en te vergelijken met lekhandtekeningen in een database ("vingerafdruk"). Lekalarm wordt aangegeven als de geëxtraheerde lekhandtekening overeenkomt met de vingerafdruk.

Extern gebaseerde LDS

Extern gebaseerde systemen maken gebruik van lokale, speciale sensoren. Dergelijke LDS zijn zeer gevoelig en nauwkeurig, maar de systeemkosten en de complexiteit van de installatie zijn meestal erg hoog; toepassingen zijn daarom beperkt tot speciale risicovolle gebieden, bijvoorbeeld in de buurt van rivieren of natuurbeschermingsgebieden.

Digitale olielekkagedetectiekabel

Digital Sense Cables bestaan ​​uit een omvlechting van semi-permeabele interne geleiders die worden beschermd door een permeabele, isolerende voorgevormde omvlechting. Een elektrisch signaal wordt door de interne geleiders geleid en wordt bewaakt door een ingebouwde microprocessor in de kabelconnector. Ontsnappende vloeistoffen passeren de externe permeabele vlecht en maken contact met de interne semi-permeabele geleiders. Dit veroorzaakt een verandering in de elektrische eigenschappen van de kabel die door de microprocessor wordt gedetecteerd. De microprocessor kan de vloeistof lokaliseren binnen een resolutie van 1 meter langs de lengte en een passend signaal geven aan bewakingssystemen of operators. De detectiekabels kunnen om pijpleidingen worden gewikkeld, ondergronds met pijpleidingen worden begraven of als een pijp-in-pijpconfiguratie worden geïnstalleerd.

Infrarood radiometrische pijpleiding testen

Luchtthermogram van ondergrondse oliepijpleiding in het hele land die ondergrondse verontreiniging door een lek onthult

Het testen van infrarood thermografische pijpleidingen is zowel nauwkeurig als efficiënt gebleken bij het detecteren en lokaliseren van ondergrondse pijpleidingen, holtes veroorzaakt door erosie, verslechterde pijpleidingisolatie en slechte aanvulling. Wanneer door een lek in de pijpleiding een vloeistof, zoals water, een pluim in de buurt van een pijpleiding heeft kunnen vormen, heeft de vloeistof een andere warmtegeleiding dan de droge grond of opvulling. Dit wordt weerspiegeld in verschillende oppervlaktetemperatuurpatronen boven de leklocatie. Met een infraroodradiometer met hoge resolutie kunnen hele gebieden worden gescand en de resulterende gegevens worden weergegeven als afbeeldingen met gebieden met verschillende temperaturen die worden aangegeven door verschillende grijstinten op een zwart-witbeeld of door verschillende kleuren op een kleurenbeeld. Dit systeem meet alleen oppervlakte-energiepatronen, maar de patronen die worden gemeten op het oppervlak van de grond boven een ondergrondse pijpleiding kunnen helpen om te laten zien waar pijpleidingslekken en resulterende erosie-holtes ontstaan; het detecteert problemen tot 30 meter onder het grondoppervlak.

Akoestische emissiedetectoren

Ontsnappende vloeistoffen creëren een akoestisch signaal wanneer ze door een gat in de buis gaan. Akoestische sensoren die aan de buitenkant van de pijpleiding zijn aangebracht, creëren een basale akoestische 'vingerafdruk' van de lijn op basis van het interne geluid van de pijpleiding in onbeschadigde toestand. Wanneer een lek optreedt, wordt een resulterend laagfrequent akoestisch signaal gedetecteerd en geanalyseerd. Afwijkingen van de basis "vingerafdruk" signaleren een alarm. Nu hebben sensoren een betere opstelling met selectie van frequentiebanden, selectie van tijdvertragingsbereik enz. Dit maakt de grafieken duidelijker en gemakkelijker te analyseren. Er zijn andere manieren om lekkage te detecteren. Gemalen geofoons met filteropstelling zijn erg handig om de locatie van de lekkage te bepalen. Het bespaart de graafkosten. De waterstraal in de grond raakt de binnenwand van aarde of beton. Dit veroorzaakt een zwak geluid. Dit geluid zal wegebben als het aan de oppervlakte komt. Maar het maximale geluid kan alleen worden opgevangen over de lekpositie. Versterkers en filters helpen om duidelijke ruis te krijgen. Sommige soorten gassen die de pijpleiding binnenkomen, veroorzaken een reeks geluiden wanneer ze de pijp verlaten.

Dampgevoelige buizen

De dampdetecterende buislekdetectiemethode omvat de installatie van een buis over de gehele lengte van de pijpleiding. Deze buis - in kabelvorm - is zeer permeabel voor de te detecteren stoffen in de betreffende toepassing. Bij een lek komen de te meten stoffen in contact met de buis in de vorm van damp, gas of opgelost in water. Bij lekkage diffundeert een deel van de lekkende stof in de buis. De binnenkant van de buis geeft na een bepaalde tijd een nauwkeurig beeld van de stoffen die de buis omringen. Om de in de sensorbuis aanwezige concentratieverdeling te analyseren, duwt een pomp de luchtkolom in de buis met constante snelheid langs een detectie-eenheid. De detectoreenheid aan het uiteinde van de sensorbuis is uitgerust met gassensoren. Elke verhoging van de gasconcentratie resulteert in een uitgesproken "lekpiek".

Glasvezel lekdetectie

Er worden ten minste twee glasvezellekdetectiemethoden op de markt gebracht: Distributed Temperature Sensing (DTS) en Distributed Acoustic Sensing (DAS). De DTS-methode omvat de installatie van een glasvezelkabel langs de lengte van de pijpleiding die wordt bewaakt. De te meten stoffen komen in contact met de kabel wanneer er een lek optreedt, waardoor de temperatuur van de kabel verandert en de reflectie van de laserstraalpuls verandert, wat een lek aangeeft. De locatie is bekend door het meten van de tijdsvertraging tussen het uitzenden van de laserpuls en het detecteren van de reflectie. Dit werkt alleen als de stof een andere temperatuur heeft dan de omgeving. Bovendien biedt de gedistribueerde vezeloptische temperatuurdetectietechniek de mogelijkheid om de temperatuur langs de pijpleiding te meten. Door de volledige lengte van de vezel af te tasten, wordt het temperatuurprofiel langs de vezel bepaald, wat leidt tot lekdetectie.

De DAS-methode omvat een vergelijkbare installatie van glasvezelkabel langs de lengte van de pijpleiding die wordt bewaakt. Trillingen veroorzaakt door een stof die via een lek de pijpleiding verlaat, verandert de reflectie van de laserstraalpuls en signaleert een lek. De locatie is bekend door het meten van de tijdsvertraging tussen het uitzenden van de laserpuls en het detecteren van de reflectie. Deze techniek kan ook worden gecombineerd met de Distributed Temperature Sensing-methode om een ​​temperatuurprofiel van de pijpleiding te verkrijgen.


Voor meer informatie of vragen, suggesties of opmerkingen kunt u contact met ons opnemen via:
Contact details
TOP

UW GEGEVENS VERGETEN?