Fuite Detektioun

by Delta Eng / Freideg, 25 Mäerz 2016 / Publizéiert Héich Volt

Pipeline Fuite Detektioun gëtt benotzt fir ze bestëmmen ob an e puer Fäll wou e Leck an Systemer geschitt ass déi Flëssegkeeten a Gasen enthalen. Methode vun der Detektioun ëmfaasst hydrostatesch Testen no der Erektion vun der Pipeline an der Detektioun vum Leck wärend dem Service.

Pipeline Netzwierker sinn de wirtschaftlechsten an sécherste Transportmodus fir Ueleg, Gase an aner flësseg Produkter. Als Mëttel fir laang Distanztransport musse Päifleit héije Fuerderunge vu Sécherheet, Zouverlässegkeet an Effizienz erfëllen. Wann richteg oprecht erhalen, kënne Päifleit onbestëmmt ouni Leckagen daueren. Déi bedeitendst Fuite déi geschitt sinn duerch Schued vun der Emgéigend Ausgruewung Ausrüstung verursaacht, dofir ass et kritesch d'Autoritéiten ze ruffen virum Ausgruewung fir sécher ze stellen datt et keng begruewe Leitungen an der Géigend sinn. Wann eng Pipeline net richteg oprecht ass, kann se lues ufänken ze korrodenéieren, besonnesch bei Konstruktioun Gelenker, nidderegen Punkten, wou d'Feuchtigkeit sammelt, oder Lokalitéiten mat Onfeelunge am Päif. Wéi och ëmmer, dës Mängel kënnen duerch Inspektiounsmëttel identifizéiert ginn a korrigéiert ginn ier se zu engem Leck virukommen. Aner Grënn fir Auslafe enthalen Accidenter, Äerdbewegung oder Sabotage.

De primäre Zweck vu Leckdetektiounssystemer (LDS) ass et, Pipeline Controller ze hëllefen an d'Leckungen z'entdecken an ze lokaliséieren. LDS bitt en Alarm a weist aner verbonne Daten un de Pipeline Controller fir an der Entscheedungshëllef ze hëllefen. Pipeline Leck Detectioun Systemer sinn och virdeelhaft well se Produktivitéit a System Zouverlässegkeet verbesseren dank reduzéierter Ënnerbriechung a reduzéierter Inspektiounszäit. LDS sinn dofir e wichtegen Aspekt vun der Pipeline Technologie.

Geméiss dem API Dokument “RP 1130”, sinn LDS an intern baséiert LDS agedeelt an extern baséiert LDS. Intern baséiert Systemer benotze Feldinstrumentatioun (zum Beispill Flow, Drock oder Flëssegentemperatur Sensoren) fir intern Pipeline Parameter ze iwwerwaachen. Extern baséiert Systemer benotze och Feldinstrumentatioun (zum Beispill Infraroutradiometere oder Thermokameraen, Dampfasoren, akustesch Mikrofonen oder Glasfaseroptik Kabelen) fir extern Pipeline Parameter ze iwwerwaachen.

Regelen a Spillconditiounen

E puer Länner reguléieren d'Pipelineoperatioun formell.

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

Dës empfohlene Praxis (RP) konzentréiert sech op den Design, d'Ëmsetzung, d'Testen an de Betrib vu LDS déi eng algoritmesch Approche benotzen. Den Zweck vun dëser recommandéierter Praxis ass de Pipeline Operator ze hëllefen bei der Identifikatioun vun Themen déi relevant sinn fir d'Auswiel, d'Implementéierung, d'Testen an de Betrib vun engem LDS. LDS ginn an intern baséiert an extern baséiert klasséiert. Intern baséiert Systemer benotze Feldinstrumentatiounen (zB fir Stroum, Drock a Flëssegkeetstemperatur) fir intern Pipeline Parameteren ze kontrolléieren; dës Pipeline Parameter ginn duerno benotzt fir e Leck ofzeleeden. Extern baséiert Systemer benotze lokal, speziell Sensoren.

TRFL (Däitschland)

TRFL ass d'Ofkierzung fir "Technische Regel für Fernleitungsanlagen" (Technesch Regel fir Pipeline Systemer). Den TRFL resüméiert Ufuerderunge fir Pipelines déi offiziell Reglementer ënnerworf sinn. Et deckt Pipelines, déi brennbar Flëssegkeete transportéieren, Pipelines, déi Flëssegkeete transportéiere fir Waasser geféierlech, an déi meescht vun de Pipelines, déi Gas transportéieren. Fënnef verschidden Aarte vu LDS oder LDS Funktiounen sinn erfuerderlech:

Zwee onofhängeg LDS fir kontinuéierlech Leckdetektioun wärend der Stead-State Operatioun. Ee vun dëse Systemer oder en zousätzlecht muss och fäeg sinn Lektiounen bei der transientéierter Operatioun z'entdecken, zB beim Start vun der Pipeline
Ee LDS fir d'Leckdetektioun wärend der Stoppféierung
Ee LDS fir kriddelech Fuite
Ee LDS fir séier Leck Location

Ufuerderunge

API 1155 (ersat duerch API RP 1130) definéiert déi folgend wichteg Ufuerderunge fir e LDS:

Empfindlechkeet: E LDS muss dofir suergen datt de Verloscht vu Flëssegkeet als Resultat vun engem Leck sou kleng wéi méiglech ass. Dëst stellt zwou Ufuerderungen um System: et muss kleng Leckagen entdecken, an et muss se séier feststellen.
Zouverlässegkeet: De Benotzer muss den LDS vertrauen kënnen. Dëst bedeit datt et richteg Alarme muss mellen, awer et ass gläich wichteg datt et net falsch Alarmer generéiert.
Genauegkeet: E puer LDS sinn fäeg d'Leckflow an d'Leckplaz ze berechnen. Dëst muss richteg gemaach ginn.
Robustheet: D'LDS soll weider schaffen an net idealen Ëmstänn. Zum Beispill, am Fall vun engem Transducer Feeler, soll de System den Ausfall erkennen a weider funktionnéieren (méiglecherweis mat néideg Kompromësser wéi eng reduzéiert Empfindlechkeet).

Steady-state an transiente Konditiounen

Wärend Steady-Zoustänn sinn de Flow, Drock, asw. An der Pipeline (méi oder manner) konstant mat der Zäit. Wärend Iwwergangsbedéngungen kënnen dës Verännerlechen séier änneren. D'Ännerunge propagéiere wéi Wellen duerch d'Pipeline mat der Geschwindegkeet vum Toun vun der Flëssegkeet. Iwwergangsbedéngungen passéieren an enger Pipeline zum Beispill beim Start, wann den Drock beim Inlet oder Outlet ännert (och wann d'Verännerung kleng ass), a wann e Batch ännert, oder wann verschidde Produkter an der Pipeline sinn. Gasleitungen si bal ëmmer a transiente Bedingungen, well Gase ganz kompressibel sinn. Och bei Flëssegkeete kënne transiente Effekter am meeschten Zäit net ignoréiert ginn. LDS soll erlaben d'Lektiounen fir béid Bedéngungen z'entdecken fir d'Leckdetektioun während der ganzer Operatiounszäit vun der Pipeline ze bidden.

Intern baséiert LDS

Intern baséiert Systemer benotze Feldinstrumentatiounen (zB fir Stroum, Drock a Flëssegkeetstemperatur) fir intern Pipeline Parameteren ze iwwerwaachen; dës Pipeline Parameter ginn duerno benotzt fir e Leck ofzeleeden. Systemkäschten a Komplexitéit vun intern baséierter LDS si moderéiert well se existent Feldinstrumentatioun benotzen. Dës Zort LDS gëtt fir Standard Sécherheetsufuerderunge benotzt.

Drock / Flow Iwwerwaachung

Eng Leck verännert d'Hydraulik vun der Pipeline, an ännert doduerch d'Drock- oder Flowmessungen no enger Zäit. Lokal Iwwerwaachung vum Drock oder de Flow op nëmmen ee Punkt kann dofir einfach Leckdetektioun ginn. Wéi et lokal gemaach gëtt brauch et am Prinzip keng Telemetrie. Et ass nëmme nëtzlech a stabilen Zoustänn, awer seng Fäegkeet fir mat Gasleitungen ëmzegoen ass limitéiert.

Akustesch Drockwellen

Déi akustesch Drockwellmethod analyséiert déi seele Welle produzéiert wann e Leck entsteet. Wann eng Pipeline Mauer Zesummebroch geschitt, flücht Flëssegkeet oder Gas a Form vun engem Héichvitessstral. Dëst produzéiert negativ Drockwellen déi sech a béid Richtunge bannent der Pipeline propagéieren a kënnen detektéiert an analyséiert ginn. D'Operatiounsprinzipien vun der Method baséieren op der ganz wichteger Charakteristik vun Drockwellen fir iwwer wäit Distanzen ze reesen mat der Geschwindegkeet vum Sound guidéiert vun de Pipeline Maueren. D'Amplitude vun enger Drockwell klëmmt mat der Leckgréisst. E komplexe mathematescht Algorithmus analyséiert Date vun Drocksensoren a kann an e puer Sekonne op d'Location vum Leckage mat enger Genauegkeet manner wéi 50 m (164 ft) hiweisen. Experimentell Daten hunn d'Fäegkeet vun der Method gewisen, Fuite manner wéi 3 mm (0.1 Zoll) am Duerchmiesser z'entdecken a mat der niddregster falscher Alarmquote an der Industrie ze bedreiwen - manner wéi 1 falschen Alarm pro Joer.

D'Methode ass awer net méiglech e lafende Leck nom initialen Event z'entdecken: no der Pipeline Mauer Opléisung (oder e Broch) sinn déi initial Drockwellen ënnerdeelt a keng spéider Drockwellen ginn generéiert. Dofir, wann de System net fällt d'Leck z'entdecken (zum Beispill, well d'Drockwellen duerch verréckten Drockwellen duerch eng operationell Manifestatioun verursaacht goufen wéi eng Verännerung vum Pompeldruck oder Ventilwiessel) gëtt de System de lafende Leck net festgestallt.

Balance Methoden

Dës Methode baséieren um Prinzip vun der Conservatioun vun der Mass. Am stännegem Zoustand ass d'Massfloss $\ Punkt {M} _I$ déi an eng Fuerefräi Pipeline aginn ass de Massestroum ausgeglach $\ Punkt {M} _O$ hannerlooss; all Masseverloscht déi d'Pipeline verléisst (Masse-Ungleichgewicht $\ Punkt {M} _I - \ Punkt {M} _O$ ) beweist e Leck. Balancéierungsmethoden moossen $\ Punkt {M} _I$ an $\ Punkt {M} _O$ flowstreamers benotzen a schliisslech d'Balance auszerechnen, wat eng Schätzung vum onbekannte, richtege Leckflow ass. Dëst Ongläichgewiicht ze vergläichen (normalerweis iwwer e puer Perioden iwwerwaacht) géint eng Fuortsalarmgrenz $\ Gamma$ generéiert en Alarm wann dëst iwwerwaacht Desequiliber. Verstäerkte Balancéierungsmethoden berücksichtegen zousätzlech d'Verännerung vun der Mass Inventar vun der Pipeline. Nimm déi fir verstäerkte Linnebalancéierungstechnike benotzt gi si Volumenbalance, modifizéiert Volumenbalance a kompenséiert Massebalance.

Statistesch Methoden

Statistesch LDS benotze statistesch Methoden (z. B. vum Feld vun der Entscheedungstheorie) fir Drock / Stroum op nëmmen engem Punkt oder dem Desequiliber ze analyséieren fir e Leck z'entdecken. Dëst féiert zu der Geleeënheet d'Leckentscheedung ze optimiséieren wann e puer statistesch Viraussetzungen halen. Eng gemeinsam Approche ass d'Benotzung vun der Hypothesen Test Prozedur

\ text {Hypothese} H_0: \ text {Keng Fuite}

\ text {Hypothese} H_1: \ text {Leak}

Dëst ass e klassesche Detektiounsprobleem, an et gi verschidde Léisungen aus Statistike bekannt.

RTTM Methoden

RTTM heescht "Real-Time Transient Model". RTTM LDS benotzt mathematesch Modeller vum Stroum bannent enger Pipeline mat Basis physikalesche Gesetzer wéi Konservatioun vu Mass, Konservatioun vum Momentum a Konservatioun vun Energie. RTTM Methoden kënnen als Verbesserung vu Balancéierungsmethoden ugesi ginn, well se zousätzlech de Conservatiounsprinzip vun der Dynamik an der Energie benotzen. En RTTM mécht et méiglech Masseflow, Drock, Dicht an Temperatur op all Punkt laanscht der Pipeline an Echtzäit mat der Hëllef vu mathemateschen Algorithmen ze berechnen. RTTM LDS ka Steady-State an Iwwergangsfloss einfach an enger Pipeline modelléieren. Mat der RTTM Technologie kënne Leckere bei Steady-State an transienten Konditiounen detektéiert ginn. Mat korrekt funktionéierender Instrumentatioun kënne Leckraten funktionell geschätzt ginn mat verfügbare Formelen.

E-RTTM Methoden

Signalfloss Verlängert Real-Time Transient Model (E-RTTM)

E-RTTM steet fir "Extended Real-Time Transient Model", mat RTTM Technologie mat statistesche Methoden. Also, Leck Detektioun ass méiglech während Steady-State an transienten Zoustand mat héijer Empfindlechkeet, a falsch Alarm ginn evitéiert mat statistesche Methoden.

Fir d'Reschtmethod berechent en RTTM Modul Schätzungen $\ Hutt {\ Punkt {M}} _ Ech$ , $\ Hutt {\ Punkt {M}} _ O$ fir MASS FLOW am Inlet an Outlet, resp. Dëst ka mat Hëllef vu Miessunge gemaach ginn Drock an Temperatur um Inlet ( $p_ ech$ , $T_ ech$ ) an Outlet ( $p_O$ , $T_O$ ). Dës geschätzte Massestroke ginn verglach mat de gemoossene Masseflëss $\ Punkt {M} _I$ , $\ Punkt {M} _O$ , erginn d'Reschter $x = \ Punkt {M} _I - \ Hutt {\ Punkt {M}} _ Ech$ an $y = \ Punkt {M} _O - \ Hutt {\ Punkt {M}} _ O$ An. Dës Reschter bleiwen no bei Null wann et kee Leck ass; soss weisen d'Reschter eng charakteristesch Ënnerschrëft. An engem nächste Schrëtt sinn d'Reschter mat enger Fuite Ënnerschrëft Analyse. Dëse Modul analyséiert hiren temporäre Verhalen andeems se d'Leckesignatur mat Auszeechnungszeechen an enger Datebank ("Fangerofdrock") extrahéieren an vergläichen. Leckalarm gëtt deklaréiert wann d'extraktéiert Leckesignatur mam Fangerofdrock entsprécht.

Extern baséiert LDS

Extern baséiert Systemer benotze lokal, speziell Sensoren. Sou LDS sinn héich sensibel a korrekt, awer Systemkäschten a Komplexitéit vun der Installatioun si meeschtens ganz héich; Uwendungen sinn dofir limitéiert op speziell Héichrisikogebidder, zB bei Flëss oder Naturschutzgebidder.

Digital Ueleglekkungserkennungskabel

Digital Sense Kabelen besteet aus enger Braid vun hallef-permeabem internen Dirigenten geschützt duerch eng permeabel isoléierend geformt Braid. En elektrescht Signal gëtt awer duerch d'intern Dirigente weidergeleet a gëtt vun engem inbuilt Mikroprozessor am Kabelstecker iwwerwaacht. Fluchtflëssegkeeten passéieren duerch d'extern permeabel Braid a maache Kontakt mat den internen semi-permeabelen Dirigenten. Dëst veruersaacht eng Verännerung vun den elektresche Eegeschafte vum Kabel déi vum Mikroprozessor festgestallt gëtt. De Mikroprozessor kann d'Flëssegkeet lokaliséieren an enger 1-Meter Opléisung laanscht seng Längt a bitt en passend Signal fir Iwwerwaachungssystemer oder Betreiber. De Sinn Kabelen kënnen ronderëm Päifleit gewéckelt ginn, Ënnerfläch mat Päifleit begruewen oder als Pipe-in-Pipe Konfiguratioun installéiert ginn.

Infrarout radiometresch Pipeline Testing

Luftthermogramm vun begruewe Kräiz-Land Uelegleitung déi ënnerierdesch Kontaminatioun duerch e Leck entdeckt

Infrarout thermographesch Pipeline Tester huet sech als korrekt an effizient gewisen an der Uewerfläch Pipeline Leck, Lächer, duerch Erosioun, verschlechterter Pipeline Isolatioun, a schlechter Fëllung zréckzeféieren. Wann eng Pipeline Leck eng Flëssegkeet, wéi Waasser, erlaabt eng Plume bei enger Pipeline ze bilden, huet d'Flësseg eng thermesch Leedung anescht wéi den dréchene Buedem oder Réckfëllung. Dëst wäert a verschiddenen Uewerflächentemperatur Muster iwwer der Fuite Plaz reflektéiert ginn. En Infraroutradiometer mat héijer Opléisung erlaabt datt ganz Gebidder gescannt ginn an déi doraus resultéierend Date kënnen als Biller mat Beräicher mat ënnerschiddlechen Temperaturen ugewise ginn duerch ënnerschiddlech gro Téin op engem schwaarz-wäisse Bild oder duerch verschidde Faarwen op engem Faarfbild. Dëst System moosst nëmmen Uewerflächenenergiemuster, awer d'Musteren, déi op der Uewerfläch vum Buedem iwwer enger begruewe Pipeline gemooss ginn, kënnen hëllefen ze weisen, wou Pipeline leckt an doraus resultéierend Erosiounsraim entstinn; et detektéiert Problemer esou déif wéi 30 Meter ënner dem Buedem.

Akustesch Emissioun Detektoren

Fluchtende Flëssegkeeten entsteet en akustescht Signal wéi se duerch e Lach am Päif passen. Akustesch Sensoren, déi op der Äusser vun der Pipeline befestegt ginn, kreéieren eng baseline akustesch "Fangerofdrock" vun der Zeil aus dem internen Geräischer vun der Pipeline a sengem onbeschiedegten Zoustand. Wann e Leck geschitt, gëtt e resultéierend niddereg Frequenz akustescht Signal festgestallt an analyséiert. Ofwäichunge vun der Basis "Fangerofdrock" signaliséieren en Alarm. Elo Sensoren hunn e bessere Arrangement mat der Auswiel vun der Frequenzband, der Selektioun vun der Zäitverzögerungssortiment etc. Dëst mécht d'Grafike méi markant an einfach ze analyséieren. Et ginn aner Weeër fir d'Leckage z'entdecken. Grondgeo-Telefone mat Filterarrangement si ganz nëtzlech fir d'Leckage Positioun ze präziséieren. Et spuert d'Ausgruewungskäschte. De Waasserstrahl am Buedem trëfft op déi bannescht Mauer vu Buedem oder Beton. Dëst wäert e schwaache Geräischer kreéieren. Dëse Geräischer wäerte falen wann se op der Uewerfläch kommen. Awer de maximale Sound kann nëmmen iwwer d'Leckpositioun opgeholl ginn. Verstäerker a Filter hëlleft fir kloer Geräischer ze kréien. E puer Aarte vu Gasen, déi an der Päifleitung agefouert ginn, erstellen eng Gamme vu Kläng beim Verloossen vun der Päif.

Damp-Senséierend Réier

D'Vapor-Sensing Röhre Leck Detektioun Method involvéiert d'Installatioun vun engem Röhre op der ganzer Längt vun der Pipeline. Dëse Röhre - a Kabelform - ass héich permeabel fir d'Substanzen déi an der spezieller Applikatioun festgestallt ginn. Wann e Leck entsteet, kommen d'Substanzen ze moossen a Kontakt mat der Rouer a Form vu Damp, Gas oder am Waasser opgeléist. Am Fall vun engem Leck diffuséiert e puer vun der leckender Substanz an d'Röhre. No enger gewëssen Zäit produzéiert d'Innere vum Schlauch e korrekt Bild vun de Substanzen, déi de Schlauch ëmginn. Fir d'Konzentratiounsverdeelung am Sensorréier z'analyséieren, dréckt eng Pompel d'Sail vun der Loft am Rouer laanscht eng Detektiounsunitéit mat konstanter Geschwindegkeet. D'Detektor Eenheet um Enn vum Sensorréier ass mat Gassensoren ausgestatt. All Erhéijung vun der Gaskonzentratioun resultéiert an engem ausgeprägte "Leck peak".

Fiberoptesch Leckdetektioun

Op d'mannst zwou fiberoptesch Leckdetektiounsmethoden gi kommerzialiséiert: Distribéiert Temperatur Sensing (DTS) a Distribéiert Akustesch Sensing (DAS). D'DTS Method beinhalt d'Installatioun vun engem fiberoptesche Kabel laanscht d'Längt vun der Pipeline déi iwwerwaacht gëtt. Déi Stoffer, déi ze moosse sinn, kommen a Kontakt mam Kabel wann e Leck geschitt, d'Temperatur vum Kabel verännert an d'Reflexioun vum Laserstrahlpuls ännert, d'Signalisatioun vun engem Leck. D'Plaz ass bekannt duerch d'Messung vun der Zäitverzögerung tëscht wéini de Laser-Impuls ausgestraalt gëtt a wann d'Reflexioun festgestallt gëtt. Dëst funktionnéiert nëmme wann d'Substanz op enger Temperatur anescht ass wéi d'Ëmwelt. Zousätzlech bitt d'verdeelte fiberoptesch Temperatursenséierungstechnik d'Méiglechkeet fir d'Temperatur laanscht d'Pipeline ze moossen. Scannen déi ganz Längt vun der Faser, den Temperaturprofil laanscht de Faser gëtt bestëmmt, wat zu enger Ofdeckung vu Leck féiert.

D'DAS Method involvéiert eng ähnlech Installatioun vu Glasfaserkabel laanscht d'Längt vun der Pipeline déi iwwerwaacht gëtt. Vibratiounen verursaacht duerch eng Substanz déi d'Pipeline iwwer e Leck verléisst, ännert d'Spigelung vum Laserstrahlpuls, a signaliséiert e Leck. D'Plaz ass bekannt duerch d'Messung vun der Zäitverzögerung tëscht wéini de Laser-Impuls ausgestraalt gëtt a wann d'Reflexioun festgestallt gëtt. Dës Technik kann och kombinéiert ginn mat der Distributed Temperature Sensing Method fir en Temperaturprofil vun der Pipeline ze liwweren.