انتقال فرایندهای گاز
ارائه توسط:
استاد:
بررسی نشتی گاز در مخازن و لوله های گاز
خطوط لوله و مخازن مواد شیمیایی که در بسیاری از موارد در آن ها مواد آلاینده ی محیط زیست، مواد آتش زا و حتی مواد سمی وجود دارد از اهمیت به سزایی در صنعت برخوردارند. به خصوص خطوط لوله که امروز سراسر کره زمین را فراگرفته اند.بدیهی است که وجود نشتی از این خطوط، به ویژه در مناطقی که از لحاظ زیست محیطی دارای حساسیت هستند می تواند خطرات زیادی برای موجوداتی که روی زمین زندگی می کنند فراهم آورد.از طرفی هدر رفتن بخشی از مواد ارزشمند که جزء محصولات و یا مواد اولیه ی ما هستند، از لحاظ اقتصادی نیز ناخوشایند است.
نتایج وجود نشتی عبارتند از:
آلودگی محیط زیست
ایجاد مسمومیت در انسان و دیگر موجودات زنده
انفجار
هدر رفتن مواد ارزشمند
هزینه های تمیز کردن محیط زیست
هزینه های تعمیر و تعویض خط لوله
اتلاف وقت و جرایم احتمالی قانونی
بنابراین دو عامل اقتصاد و محیط زیست انگیزه ی کافی برای رفع چنین مشکلی در ما ایجاد می کنند.
عواملی که باعث ایجاد نشتی می شوند عبارتند از:
فرسودگی و خوردگی لوله ها و مخازن،
عوامل محیطی مثل سرما، یخبندان، گرما و…، همچنین
خسارت های عمدی و سهوی و نیز عملیات خارج از محدوده ی طراحی که ممکن است به لوله ها و مخازن آسیب برساند.
امروزه سیستم های نشت یابی بسیار متنوعی ارائه شده است که هر کدام با استفاده از تکنیکی خاص سعی در یافتن دقیق و سریع این پدیده دارند. بسیاری از این سیستم ها بسیار ساده و برخی هم سیستم های پیچیده ای هستند. اما هنوز هیچ کدام از این سیستم ها نتوانسته اند به طور کامل همه ی انتظارات را برآورده کنند.
نشتی در لوله ها خصوصاً لوله هایی که تحت فشارند یکی از مسایل بسیار مهم در مبحث نشت یابی است. حتی قسمت عمده ای از نشتی های مربوط به مخازن نیز به خاطر وجود نشتی در لوله های مربوط به مخازن است. از لحاظ آماری، خرابی و نشتی در لوله ها حدود دو برابر خرابی در تانک هاست. به علت وجود اتصال های زیاد در سیستم های خط لوله، نشتی در این سیستم ها بسیار اتفاق می افتد. این مساله در لوله های تحت فشار خیلی حادتر است. زیرا فشار باعث می شود تا مواد به صورت پیوسته و با نیروی زیادتر از سوراخ وارد محیط شوند. برای نشت یابی در خطوط لوله روش های متعددی وجود دارد. بعضی از این روش ها به طور پیوسته و بعضی به طور غیر پیوسته کار نشت یابی در لوله ها را انجام می دهند.
روش ساده :
اطلاع دادن نشتی توسط افراد
اضافه کردن مواد معطر به سیال
مواد شیمیایی مثل مرکاپتان ها، تری متیل آمین و…می توانند نشتی را در سیستم تشخیص دهند.
این دو روش در محیط های عاری از سکنه یا در جاهایی که بادهای شدید
می وزند، نمی توانند کاربرد عملی داشته باشند.
روش موازنه جریان
روش دیگر استفاده از موازنه ی جریان به صورت روزانه یا ساعتی و ترجیحاً آن لاین است. یک سیستم اندازه گیری فشار خط لوله در کنار جریان سنج ها لازم است که نشان دهد گرادیان فشار نسبت به حالت بدون نشتی تغییر کرده است یا نه.
این روش دو اشکال دارد :
1- با این روش موقعیت نشتی تشخیص داده نمی شود.
2- اگر شدت جریان ها تغییر کند یعنی سیستم Steady state نباشد موازنه برای تشخیص نشتی بسیار مشکل می شود.
روش موازنه ی حجمی خطوط لوله
این روش به خصوص برای خطوط لوله ی مایعاتی که تقریباً تراکم ناپذیرند، مناسب است. در این روش تغییرات موجود در خطوط لوله از روی اختلاف بین جریان ورودی و خروجی محاسبه می شود و از روی این اختلاف، نشتی های کوچک تشخیص داده می شود. موازنه در خط لوله به صورت زیر است :
dV=Vin-Vout-Vl
dV: حجم نشتی Vin: جریان سیال ورودی Vout: جریان سیال خروجی Vl: میزان موجودی مایع در خط لوله است.
روش نشت یابی صوتی
جریان سیالات می تواند ارتعاشاتی با فرکانس هایی در محدوده ی مافوق صوت تولید کند که به وسیله ی مبدل هایی خاص قابل تشخیص هستند. این مبدل ها قابل حمل بوده و می توانند توسط ماموران خط حمل و به هر نقطه ی دلخواهی برده شوند.
نصب سنسورهای پیزو الکتریک
این سنسورها وقتی تحت تاثیر تنش قرار می گیرند، یک خروجی را صادر می کنند. بنابراین زمانی که در سیستم خط لوله یک نشتی اتفاق می افتد، به سرعت در خط لوله افت فشار خواهیم داشت. امواج ناشی از این افت فشار با سرعت صوت در هر دو جهت حرکت می کنند. در نتیجه سنسورهای نصب شده، این امواج را دریافت کرده و مکان نشتی را از روی شرایط خط و زمان اندازه گیری شده توسط ابزارها، تشخیص می دهند.این روش به خصوص در زمانی که مقدار نشت زیاد است، بسیار موثر می باشد.
سیستم های حساس بیرونی
این سیستم ها مشخص کننده ی نشتی در خارج خط لوله هستند. این سیستم ها دارای سنسورهای حساس به بخار و مایع هستند. زمانی که ماده از داخل خط لوله به خارج نشت می کند این سیستم ها به راحتی این مساله راتشخیص می دهند. دو نمونه از این سیستم ها عبارتند از: 1- سیستم نمایش بخار: در این روش گازهای اطراف سیستم لوله کشی، آنالیز می شوند و اگر با مقدار طبیعی اختلاف داشته باشند، اعلام نشتی می شود. 2- سیستم کابلی: سیستم کابلی شامل کابل نوری یا الکترونیکی پیوسته ای از جنس مواد هیدروکربنی است. این کابل ها در مسیر لوله کشی قرار می گیرند و به یک کنترلر و تابلوی زنگ خطر وصل می شوند. وقتی که مواد نشت کرده بااین کابل تماس حاصل کنند، خواصی از کابل مثل مقاومت الکتریکی و… تغییر می کند و در نتیجه نشتی اعلام میشود. اشکال اساسی این روش این است که کابل ها یک بار مصرفند و قابل احیا نمی باشند.
روش لوله کشی دو جداره
لوله کشی دو جداره شامل دو لوله ی تو درتو است. فضای میانی دو لوله برای نمایش نشتی استفاده می شود. جنس لوله های مورد استفاده در این روش فایبر گلاس است. این سیستم،سیستم شکننده ای است و درمواقع نصب به توجه ویژه ای نیاز دارد. لوله ی داخلی معمولاً تحت فشاری معادل 5/1 برابر فشار عملیاتی سیستم، تست می شود. تست لوله ی خارجی معمولاً تحت فشار 30 کیلو پاسکال انجام می گیرد. نصب لوله های دو جداره معمولاً 2 تا 3 برابر لوله های معمولی هزینه دارد. حفاظت در برابر خطرات مکانیکی توسط خط لوله ی بیرونی انجام می شود. در فشار بین دو لوله نیتروژن تحت فشار زیاد تزریق می شود. این فشار باید از فشار عملیاتی داخل لوله بزرگ تر باشد. یک سنسور در فضای بین دو لوله و در هر انتهای خط لوله نصب می شود. این سنسور به فشارکم حساس است. این سنسور فشاری، روی فشاری تنظیم می شود که از فشار عملیاتی جریان بزرگ تر و از فشار فضای بین دو لوله کم تر باشد. حال اگر خط لوله ی داخلی نشتی داشته باشد، نیتروژن از فضای ما بین دو لوله به داخل لوله ی داخل نفوذ می کند، لذا فشار بین دو لوله کم شده و سنسور حساس به فشار کم، فعال می شود. اگر یک نشتی در نتیجه ی خرابی مکانیکی در لوله ی بیرونی به وجود آید گاز بیخطر نیتروژن به محیط نفوذ میکند. به هر حال تحت هر شرایطی که فشار فضای بین دو لوله کاهش یابد شیرهای قطع جریان واقع درسر چاه ها جریان را قطع می کنند.
مزایای استفاده از لوله های دو جداره
1- عمر طولانی 2- انعطاف پذیری و قابلیت تحمل خمش 3- وزن کمتر نسبت به انواع فولادی و چدنی وبتنی 4- رسوب ناپذیری، بدلیل صیقلی بودن سطح داخلی لوله 5- مقاوم تا دمای50 درجه سانتیگراد و نامحلول بودن در برابر تمامی حلالهای آلی 6- مقاوم در برابر مواد خورنده (اسیدها، نمکها و بازها) و میکرواُرگانیسم ها 7- مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش آفتاب به دلیل استفاده از مواد (Anti-uv ) 8- مقاوم در برابر حمله جوندگان و میکرواُرگانیسمها، به دلیل فقدان ارزش غذایی 9- سهولت در نصب و اجرای سریع کارگذاری 10- تحمل پذیری خوب در برابر بار 11- حمل ونقل آسان 12- تحمل سرما وگرمای شدید 13- امکان استفاده از انواع اتصالات