Базарбаев Ш.Е.
ОБЗОР ВНЕШНИХ МЕТОДОВ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК НЕФТИ В ТРУБОПРОВОДАХ *
Аннотация:
в этом исследовании обсуждаются технологии обнаружения утечек в трубопроводе и обобщаются современные достижения в этой области. Рассмотрены внешние способы обнаружения и локализации утечек в трубопроводных системах и выделены их сильные и слабые стороны. Кроме того, обсуждаются пробелы в исследованиях и нерешенные вопросы для разработки надежных систем обнаружения утечек в трубопроводе
Ключевые слова:
утечка, обнаружение утечек, характеристика утечки, локализация утечки; трубопроводы
Использование трубопровода считается основным средством транспортировки нефтепродуктов, таких как ископаемое топливо, газы, химикаты и другие важные углеводородные жидкости, которые служат активами для экономики страны [1]. Было показано, что сети нефтепровода и газопроводов являются наиболее экономичным и безопасным средством транспортировки сырой нефти и удовлетворяют высоким требованиям к эффективности и надежности [2,3]. Например, расчетная смертность в результате аварий на тоннокилометр отгруженных нефтепродуктов на 87%, 4% и 2,7% выше при использовании автомобильного, морского и железнодорожного транспорта, соответственно, по сравнению с использованием трубопроводов [4]. Однако, поскольку транспортировка опасных веществ с использованием трубопроводов протяженностью в несколько километров стала популярной во всем мире в последние десятилетия, вероятность критических аварий из-за отказов трубопроводов возрастает. Причины отказов либо умышленные (например, вандализм), либо непреднамеренные (например, отказ устройства / материала и коррозия) повреждения, ведущие к отказу трубопровода и, таким образом, приводящие к необратимым убыткам, которые включают финансовые потери и экстремальное загрязнение окружающей среды, в частности при несвоевременном обнаружении утечки. Целью данной статьи является изучение современных достижений в технологиях обнаружения утечек в трубопроводах и обсуждение пробелов в исследованиях и открытых проблем, требующих внимания в области технологий обнаружения утечек в трубопроводах. Внешние методы обнаружения утечек Внешние методы в основном включают использование специальных датчиков для контроля внешней части трубопроводов. Эти методы могут использоваться для определения аномалий в окружающем трубопроводе, а также для обнаружения утечек. Независимо от принципов работы, на которых основаны эти методы обнаружения, они требуют некоторой формы физического контакта между сенсорными зондами и контролируемой инфраструктурой. Акселерометры Акселерометры являются одним типом виброакустических измерительных устройств, которые полезны для контроля низкочастотных колебаний оболочки трубы. Было предложено несколько исследований для обнаружения и локализации утечек с использованием акселерометров [5,6]. Эль-Захаб и др. [5] использовали беспроводные акселерометры для обнаружения утечек на внешней стороне клапанов, соединяющих трубопроводные сети. В [6] было предложено экспериментальное исследование кросс-спектральной плотности измерения поверхностной вибрации в отдельных местах вдоль трубопроводов, таких как стыки, изгибы и трубопроводы различного размера, с использованием акселерометров. Использование акселерометров и гидрофонов для мониторинга трубопроводов было предложено в [7]. Полученные результаты показали, что удовлетворительные характеристики обнаружения утечек были достигнуты на обоих преобразователях. Метод флуоресценции В методах флуоресценции для обнаружения разливов углеводородов используются источники света определенной длины волны для возбуждения молекул в целевом веществе до более высокого уровня энергии. Обнаружение разлива основано на пропорциональности между количеством сброшенного углеводородного флюида и скоростью света, излучаемого на другой длине волны, который затем может быть уловлен для обнаружения возникновения разлива углеводородов. Обнаружение утечек успешно реализовано с помощью флуоресцентных красителей (нефильтрованный ультрафиолет) [8]. Поскольку детекторы флуоресценции обладают высокой способностью к пространственному охвату, быстрое и легкое сканирование может быть выполнено путем установки датчиков на телеуправляемом необитаемом подводном аппарате (ТНПА), и обнаружение утечек может быть легко достигнуто независимо от направления приливного потока. Однако, если концентрация флуоресцентных красителей очень высока, видимость среды мониторинга должна быть высокой для достижения оптимальной производительности системы. Еще одним недостатком флуоресцентных красителей, особенно в подводной среде, является эффект ненастроенного черного света, который может легко сбить наблюдателей с пути отслеживания места утечки [9]. Хотя эта проблема была частично решена с помощью разработанных погружных (настроенных) флуориметров, которые могут передавать данные на сопровождающее судно для отображения в реальном времени, эта проблема все еще остается проблемой для мутных вод. Емкостные датчики В этом методе изменение диэлектрической проницаемости среды, окружающей датчик, измеряется для определения наличия утечки углеводородов. Емкостной датчик - это датчик локальной зоны покрытия, который обычно используется в подводных трубопроводах. Датчики используют различия в диэлектрической проницаемости морской воды и углеводородов для обнаружения присутствия углеводородов, которые вызывают дисбаланс измеряемой емкости при контакте с датчиком. Чувствительность датчика к размеру утечки зависит от расстояния между местом утечки и дрейфом протекающей среды [10]. Емкостной датчик был представлен на рынке для мониторинга окружающей среды [11]. Однако датчик может вызывать ряд ложных срабатываний [10]. Причины этих ошибок в значительной степени могут быть связаны с тем, что датчику требуется прямой контакт с протекающей средой. Кроме того, эффекты плавучести могут уносить протекающую среду вдали от датчика, что можно преодолеть, установив коллектор для разливов углеводородов над контрольной структурой. Заключение В этой статье был проведен обзор внешних доступных методов обнаружения и локализации утечек в трубопроводе. Представлено резюме того, что было продемонстрировано на сегодняшний день, наряду с пробелами в исследованиях и открытыми проблемами, которые требуют внимания в этой области исследования. Внешние методы предполагают использование специально разработанных сенсорных систем для наблюдения за внешними частями трубопроводов. Методы, рассматриваемые в этой категории, включают акселерометры, метод флуоресценции, емкостные датчики. На основании обзора можно сделать вывод, что каждая методика имеет свои достоинства и недостатки. Также в статье приведены пробелы в исследованиях и открытые проблемы в области обнаружения, определения характеристик и локализации утечек в трубопроводе.
Номер журнала Вестник науки №6 (39) том 2
Ссылка для цитирования:
Базарбаев Ш.Е. ОБЗОР ВНЕШНИХ МЕТОДОВ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК НЕФТИ В ТРУБОПРОВОДАХ // Вестник науки №6 (39) том 2. С. 269 - 274. 2021 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/4627 (дата обращения: 24.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2021. 16+