پیگ هوشمند فومی به منظور بازرسی ارزان قیمت، آزمون میدانی و پردازش داده ها

هدف گذاری مصرف انرژی و سطح در شبکه مبدل حرارتی واحد تقطیر اتمسفریک پالایشگاه نفت کرمانشاه
تیر ۱۲, ۱۳۹۷
انحلال پوشش FBE خطوط لوله در حضور جریان مستقیم
تیر ۲۳, ۱۳۹۷

پیگ هوشمند فومی به منظور بازرسی ارزان قیمت، آزمون میدانی و پردازش داده ها

بازرسی هوشمند به کمک پیگ های هوشمند یکی از عملیات اساسی صنعت نفت و گاز است. در واقع، پیگ های دقیق و هوشمند قیمت بسیار بالایی دارند و ابزارهای ظریفی که در آن ها مورد استفاده قرار گرفته است همچنان خطر گیرافتادن در خطوط لوله را بالا می برند. در قسمت نخست این مقاله یک پیگ جدید هوشمند معرفی می گردد که حسگرهای آن قابلیتی مشابه پیگ چند کاناله را داشته و در حین حال خطر گیرافتادن آن ها در خطوط لوله بسیار اندک است. این قابلیت های منحصر به فرد به ما این امکان را می‌دهد که عملیات پیگرانه ای را در دفعات بیشتری انجام دهیم. در قسمت دوم مقاله نتایج آزمون‌ها میدانی pig مورد بحث قرار می‌گیرد. پردازش داده‌ها نیز به کمک نرم افزار مناسب صورت می‌پذیرد.

در صنعت نفت و گاز، بدون شک روش اقتصادی حمل نفت خام و مواد پالایش شده استفاده از خطوط لوله است. با این حال خطوط لوله در برابر آسیب‌ها و تهدیدهای آب و هوایی و محیطی آسیب پذیر هستند. دستورالعمل‌های مدیریت یکپارچه و دستورالعمل‌های نگهداری می‌بایست به دقت و به صورت موثری در دستور کار قرار گیرد تا از نشتی‌های اتفاقی جلوگیری شود. برای مثال، بازرسی‌های غیرمخرب دوره‌ای می‌تواند برای حصول اطمینان از تمیزکاری مناسب به منظور اجتناب از ایجاد عیوب و همچنین ارزیابی یکپارچگی داخلی و خارجی خطوط به کار گرفته شوند. گیج های بازرسی تمیزکاری خطوط لوله که معمولا پیگ نامیده می‌شود و در بازرسی سر خط مورد استفاده قرار می‌گیرد نقشی کلیدی در مدیریت خطوط لوله دارد.
پیش تر پیگ ها برای جدا کردن براده ها و توده های مومی به کار گرفته می شد و در ادامه از آن ها برای بازرسی شرایط خطوط لوله به کمک پردازش اطلاعات که از سنسورهای متعدد تعبیه شده دریافت می‌شد استفاده گردید. پیگ های اندازه گیری، قطر داخلی و شکل خطوط لوله را اندازه گیری می‌کند تا تغییر شکل های ایجاد شده یافت شود. پیگ های نوع ILI بسیار گران‌تر و شکننده تر از پیگ‌های تمیزکاری هستند و نیاز به شرایط کاری دقیق تر دارند همچنین خطر حوادث گیرافتادن پیگ در لوله در آن‌ها بیشتر است.
در بخش نخست این مقاله، توسعه و ساخت پیگ فومی ارزان قیمت و کم خطر شرح داده می‌شود و در ادامه آزمون‌های اولیه آزمایشگاهی انجام شده بر روی آن مورد بحث قرار خواهد گرفت. ابزار جدید مجهز به سنسورهای مخصوص و تراشه‌های الکترونیکی، ارزان قیمت است که این اجازه را به ما می‌دهد تا تغییرات طولی(طول داخلی)، عیوب داخلی و زبری سطح نامتعارف قابل توجه احتمالی را پیدا کرده و اندازه گیری کنیم استفاده از foam vector ما را قادر می سازد تا با محدودیت‌های ممانعت کننده به دلیل مشکلات عملیاتی در صورت گیرافتادگی پیگ در خط لوله مقابله نماییم. به منظور انجام آزمون‌های مورد نیاز دو نمونه پیگ جدید ساخت و مونتاژ شد. آزمون‌های آزمایشگاهی نشان داد که پیگ‌های ساخته شده نیرومند بوده و توانایی به کارگیری به منظور تعیین تغییرات قطر داخلی و همچنین اندازه‌گیری خوردگی سطحی را دارد. مقاله حاضر نتایج آزمون های میدانی را مورد بحث قرار داده و نتایج حاصله با استفاده از از نرم افزار مناسب مورد پردازش قرار می گیرد تا نتایج حاصله از پیگ جدید با نتایج گرفته شده از پیگ تجاری که در شرایط مشابه ای مورد استفاده قرار گرفته اند مقایسه شود و مورد تفسیر قرار گیرد.


آزمون های میدانی
شرایط خط لوله به هنگام انجام آزمون به شرح جدول زیر است.
دو نمونه پیگ هوشمند فومی سایز inch 12 در دو تست جداگانه در روزهای متوالی و در شرایط کاری مشابه به داخل خط لوله ارسال شد. تا اطمینان حاصل شود که نتایج دریافت شده از تکرار پذیری خوبی برخوردار بوده و قابل تایید می باشد.
پس از صحت سنجی اولیه شرایط خط لوله به کمک ارسال پیگ فومی (بدون استفاده از ابزار دقیق) و نصب سبد گیراندازی در تله ورودی اولین نمونه ارسال شد.
پس از خارج شدن نمونه از تله به جز خراشیدگی سطح خارجی foam vector و پروب‌های فولادی(Steel nuts probe) تمامی قطعات مکانیکی سالم و بدون آثار آسیب دیدگی بوده است. تراشه و قطعات الکترونیکی هنوز فعال بوده و به قطع جریان توسط سنسور مغناطیسی در PCB به صورت مثبتی پاسخ دادند. تمام آب بندی‌ها به کمک O-ring برای حفاظت دیسک PCB در شرایط آزمون به اندازه کافی محکم و سفت بوده است. در روز دوم دومین نمونه تحت شرایط مشابه ارسال شد و در پایان یعنی پس از دریافت دوباره پیگ همه اجزا سالم و در شرایطی مشابه با آغاز عملیات و آزمون نخست قرار داشت. آب‌بندی O-Ring سری اتصال USB و دور central hub نگهدارنده دیسک PCB مجددا تایید شد و به لطف نتایج مثبت هر دو آزمون تحت شرایط مشابه کیفیت و طراحی مکانیکی نمونه به صورت رضایت بخشی مورد تایید قرار گرفت.
در همان روز، پیگ اندازه‌گیری تک کاناله مجهز به سیستم اندازه گیری مکانیکی و واحد مکان یاب داخلی و odometer به داخل لوله ارسال شد. واحد مکان یاب از یک مکان‌یاب کم دامنه برای پیدا کردن موقعیت پیگ در صورت حوادث گیرافتادگی تشکیل شده است. (شکل شماره ۳)


نرم افزار
نرم افزار برای آنالیز اطلاعات دریافت شده خط لوله مورد استفاده قرار گرفت. اطلاعات خام در طی حرکت پیگ دریافت و بر روی کارت حافظه ذخیره شد. اطلاعات مذکور قابلیت دریافت در رایانه را دارند. اطلاعات را می‌توان به کمک نرم افزار به صورت داده گرافیکی و عددی تبدیل کرد که به ما این اجازه را می دهد که آن را پس پردازش کرده و عیب یابی را هدایت نماییم.. هر Trace بر روی گراف مربوط به سیگنالی است که توسط گیج کشش تعبیه شده در بازوی پیگ دریافت شده است.
از اطلاعات تغییر شکل نرم افزار می‌توان جوش هم مرکز (concentric weld) در اتصال بین دو لوله متوالی را شناسایی کرد. سایر اطلاعت فراهم شده مربوط به نورد Pig و کج شدگی آن است که با پردازش سیگنال‌های ایجاد شده توسط accelerometer سه محوره تعبیه شده در PCB به دست می‌آید. در نرم افزار مارک‌های عمودی مربوط به اتصالات لوله، سیگنال‌های three accelerometer (قرمز، سفید و آبی در قسمت بالایی دیاگرام) است و دو view از pig، میزان roll تجهیز pig و کج شدگی آن را نمایش می‌دهند.
به کمک این داده ها می توان به سادگی مشخصات خط لوله راشامل منحنی‌های افقی و عمودی، تله‌ها، جوش های هم مرکز، شیر ها و اتصالات T ، موانع، ترک‌ها، بیضی گونی، مکان pig و تغییر ارتفاع را مشاهده کرد.


آنالیز داده ها . بحث
در این قسمت نتایج آزمون های میدانی مورد بحث قرار می گیرد. اطلاعات جمع آوری شده توسط دو نمونه دارای مقادیر نهایی المان‌های خط لوله هستند و تنها اختلاف اندکی بین حساسیت پذیری بازوها وجود دارد که می تواند به دلیل موقعیت مکانی گیج های کشش ایجاد شده باشد. تشابه نتایج دو تست ثابت می‌کند که اندازه گیری ها تکرار پذیر بوده و احتمال عیب یابی اشتباه، نزدیک به صفر است. در جدول شماره دو نتایج المان‌های اندازه گیری شده با هر دو نوع پیگ آمده است.
نخستین برتری ابزار معرفی شده نسبت به پیگ های تجاری مربوط به طراحی چندکاناله بودن آن است. این قابلیت به ما این امکان را می دهد که مشخص کنیم عیوب شناسایی شده در کدام قسمت لوله قرار گرفته‌اند. البته این قابلیت در پیگ‌های تجاری چندکاناله وجود دارد ولی قیمت آن‌ها نسبت به دستگاه معرفی شده بسیار بالا است.
در خصوص اطلاعات قطری، پیگ پیشنهاد داده شده می‌تواند قطر داخلی را به کمک دوسیگنال ایجاد شده توسط هر جفت بازویی متضاد، درست مانند پیگ اندازه گیری تجاری احیا کند.
مزیت دیگر این ابزار مربوط به نمایش تعداد بیشتری از المان (۴۴) نسبت به پیگ تجاری(۲۷) است که امکان حساسیت بالاتر را فراهم کرده است. افزون بر این، داده های مربوط به کج شدگی پیگ به ما امکان مشخص سازی ارتفاع لوله و جهت خمش را می دهد. برخلاف پیگ‌های تجاری، پیگ مذکور قادر به تشخیص منحنی‌های افقی و عمودی به منظور پیدا کردن تغییرات ارتفاع است. به علاوه، قابلیت پیدا کردن جوش‌های اتصالات لوله امکان مکان یابی دقیق پیگ را فراهم کرده است و همچنین زبری سطح داخلی به کمک این ابزار می تواند در ناحیه پایدار فرکانسی با استفاده از اطلاعات دریافت شده در حالت دریافت اطلاعات سریع داده به کمک سیستم FFT مورد آنالیز قرار گیرد.
نتیجه
در این پژوهش دو نمونه از پیگ های فومی جدید ساخته و مورد آزمون میدانی قرار گرفت. نتایج آزمون‌ها نشان می‌دهد که تجهیز فوق افزون بر قیمت پایین تر نسبت به مدل‌های مشابه تجاری از قابلیت های مشابه و یا حتی بهتر برخوردارد است. استفاده از دو نمونه پیگ تکرار پذیری آزمون‌های انجام شده را تایید و تحلیلی نتایج قابلیت های این دستگاه را مورد تایید قرار داد. به منظور مقایسه نتایج علاوه بردو نمونه پیگ جدید از پیگ تجاری نیز استفاده شد که نتایج نسبتا مشابه ای حاصل شد.

جهانشاهلو

شماره ۳۷ صفحه ی ۶۲

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *