Najpopularniejsze sposoby wykrywania wycieków z rurociągów przemysłowych

Wyciekające z rury medium może generować ogromne koszty dla przedsiębiorstwa. Utrata dużej ilości węglowodorów lub innych płynów to tylko wierzchołek góry lodowej. Uciekające substancje mogą destrukcyjnie wpływać na otoczenie, a nawet prowadzić do poważnej tragedii środowiskowej. Z tego powodu warto wcześniej zainwestować w specjalne systemy wykrywania wycieków, które natychmiastowo identyfikują nieszczelności instalacji wodnej lub transportowej. To umożliwia szybką reakcję i naprawę bez konieczności ponoszenia gigantycznych kosztów.

Dlaczego lokalizacja wycieków wody i innych płynów jest tak ważna?

Niewielkie uszkodzenia rurociągu mogą przez długi czas pozostawać niezauważone. Niemniej jednak, to nie oznacza, że medium wyciekające przez nie, nie generuje już kosztów i problemów, które z czasem będą narastać. Zbyt długie zwlekanie z usunięciem takiej awarii prowadzi do:

  1. Zwiększonego zużycia transportowanego przez rurociąg medium. Nawet jeśli ilość wyciekającej cieczy jednostkowo nie jest duża, straty akumulowane przez dłuższy czas mogą być znaczne.
  2. Uciekająca woda, węglowodory lub inne substancje mogą wpływać na otoczenie (zarówno budynki, jak i grunty), prowadząc do kolejnych poważnych uszkodzeń. Koszty naprawy mogą przewyższyć koszty instalacji systemu wykrywania wycieków.
  3. W skrajnym przypadku brak naprawy drobnych nieszczelności może prowadzić do poważnej erozji gruntu czy fundamentu. Konstrukcja budynku może ulec na tyle groźnemu uszkodzeniu, że konieczna będzie jego rozbiórka.
  4. Wypływająca ciecz działa nie tylko na elementy konstrukcyjne, ale także na środowisko. Zanieczyszczona woda lub węglowodory mogą negatywnie wpływać na środowisko, prowadząc nawet do zniszczenia lokalnego ekosystemu (np. pobliskiego zbiornika wodnego lub łąki).
  5. Człowiek także nie pozostaje obojętny na skutki nieszczelności instalacji wodnej lub rurociągów przemysłowych. Nawet jeśli wydostające się medium jest neutralne dla organizmu (np. czysta woda), utrzymująca się wilgoć sprzyja rozwijaniu się chorób wirusowych i bakteryjnych.

Instalacja systemów wykrywania wycieków zabezpiecza przed wszystkimi wspomnianymi ryzykami poprzez szybkie alarmowanie o wystąpieniu awarii. Ważne jest nie tylko wykrywanie wycieków wody, ale również szybka realizacja napraw instalacji rurociągowych. Lokalizacja wycieków ułatwia błyskawiczne dotarcie do miejsca wycieku i zlikwidowanie awarii.

Metody wykrywania wycieków z rurociągów

Obecnie wykorzystuje się kilkanaście różnych wewnętrznych metod wykrywania wycieków z rurociągów oraz określania dokładnego miejsca ich występowania. Decydują o tym przy wyborze systemu wykrywania wycieków:

  1. Lokalizacja rurociągu. Badanie instalacji w budynkach różni się od badania długich linii przesyłowych w terenie.
  2. Transportowane medium.
  3. Parametry, takie jak ciśnienie czy natężenie przepływu.
  4. Otoczenie, w tym także poziom hałasu.

Z tego powodu sposoby wykrywania wycieków są ściśle dostosowane do charakterystyki konkretnej instalacji rurociągowej.

Wykrywanie wycieków wody kamerą termowizyjną

Lokalizacja wycieków za pomocą termowizji cieszy się popularnością w zastosowaniach komercyjnych. Metoda ta może być również stosowana w instalacjach przemysłowych, jednak tylko w pewnych przypadkach. Dużym ograniczeniem tej metody jest głębokość położenia instalacji rurociągowej. Sprawdza się ona jedynie dla rurek prowadzonych na niewielkiej głębokości, głównie w budynkach. Wyciek wody o wyższej lub niższej temperaturze niż otoczenie będzie widoczny na kamerze w postaci plamy rozlewającej się na tle wodociągu. Im większa różnica temperatury, tym lepiej widoczne będzie miejsce awarii. Jest to kolejne ograniczenie stosowania tej metody. Z drugiej strony, analiza obrazu termowizyjnego nie wymaga żadnej ingerencji w instalację. Jest również w pełni bezpieczna, a ponadto umożliwia archiwizowanie odczytów w celu porównywania ich w dłuższym czasie. Obraz na kamerze jest prezentowany w czasie rzeczywistym, co znacząco przyspiesza proces lokalizacji wycieków wody.

Sondy elektroniczne do wykrywania wycieków w rurociągach

Sondy do lokalizacji wycieków pozwalają na szybkie wykrywanie nieszczelności nawet w trudno dostępnych odcinkach rurociągów. Jednak ich największą wadą jest konieczność wprowadzenia urządzenia wysyłającego sygnał elektryczny (sondy) do rur. W związku z tym nie każda instalacja będzie dobrze współpracować z tą metodą. Przesyłowe rurociągi ropy naftowej czy gazu ziemnego rzadko są badane za pomocą sond elektronicznych.

Wykrywanie wycieków wody za pomocą kamery

Skuteczne wykrywanie wycieków rurociągów transportujących ciekłe węglowodory, wodę lub inne substancje to tylko połowa sukcesu. W miejscu wycieku może bowiem występować poważniejszy problem, powodujący ciągłe powracanie tego samego problemu. W typowych warunkach eksploatacyjnych może dochodzić do odkładania się kamienia, a w następstwie tego - do wytwarzania się zatorów, co często można zaobserwować w sieciach wodociągowych. Kamerę endoskopową można wprowadzić w dowolnym punkcie instalacji, a następnie przejść nią do miejsca wycieku. Urządzenie może poruszać się w obu kierunkach wzdłuż rurociągu, zwiększając skuteczny obszar poszukiwań. Nadawany w czasie rzeczywistym obraz ułatwia zdiagnozowanie przyczyny powstania wycieku wody, umożliwiając jej wyeliminowanie.

Wykrywanie wycieków wody z pomocą korelacji ciśnienia wzdłuż rurociągu

System wykrywający wycieki wody oraz pozwalający na określenie lokalizacji nieszczelności może być na stałe zamontowany w instalacji. Wystarczy blisko wylotowego przepływomierza rurociągu zainstalować dodatkowy czujnik ciśnienia. Drugi taki montuje się blisko wlotowego przepływomierza rurociągu. System ma dostęp także do dodatkowych ciśnieniomierzy, zainstalowanych wzdłuż rurociągu. W przypadku wycieku pojawiają się widoczne spadki przepływu oraz ciśnienia. Na podstawie odczytów z przetworników ciśnienia, zamontowanych na instalacji, system może wskazywać miejsca wycieków. Ponadto, teoretyczne wartości przepływu, z uwzględnieniem naturalnych spadków na fizycznie eksploatowanym rurociągu, umożliwiają określenie ubytku medium, wskazując natężenie wycieku. Wykorzystanie przetworników ciśnienia zainstalowanych i połączenie ich z istniejącym systemem monitorowania rurociągu pozwala uzyskać najlepsze efekty. Wykonywanie w czasie rzeczywistym symulacji komputerowej przepływów ułatwia uzyskanie optymalnych wyników. Wiele zależy również od zastosowanej technologii pomiarowej i jej dokładności.

Wykrywanie wycieków wody za pomocą technik ultradźwiękowych

Wśród systemów wykrywania wycieków znajduje się też metoda propagacji fali podciśnienia. Wyciek wody jest wykrywany przez analizę sygnatur wycieków. Z tego względu konieczny jest moduł analizy sygnatur wycieku wody lub innych płynów i gazów. Metody propagacji fali podciśnienia opierają się na zasadzie roznoszenia się fal ultradźwiękowych w obiektach. Sygnał powraca z powrotem do nadajnika. Jeśli tylko system rozpoznał sygnaturę wycieku, obliczane są współrzędne lokalizacji wycieków. Znaczenie ma nie tylko medium przenoszone rurociągiem, ale także materiał, z jakiego zbudowane są rury. Dlatego należy dobrać odpowiednią bazę danych sygnatur wycieku, by uzyskane metodą propagacji fali podciśnienia informacje były zgodne ze stanem faktycznym (nie generowały fałszywych odczytów).

Wykrywanie wycieków wody z wykorzystaniem gazów znacznikowych

Do lokalizacji wycieków wody można także wykorzystać gazy znacznikowe. Te specjalnie przygotowane substancje posiadają charakterystyczny skład, niewystępujący w naturze, dzięki czemu ich odnalezienie w miejscu wycieku daje jednoznaczną informację. Działanie detektora nieszczelności opartego na gazach znacznikowych polega na wprowadzeniu odpowiedniej substancji do medium, które jest transportowane przez rurociąg. Substancja ta może zostać dodana bezpośrednio do transportowanego medium lub, dla uzyskania jeszcze lepszych efektów, opróżniony rurociąg można zatankować tylko gazem znacznikowym. Gaz znacznikowy taki jak hel lub wodór składa się z małych cząsteczek o dużej skuteczności penetracji większości typów materiałów i podłoży. Dzięki tej właściwości możliwe jest zlokalizowanie wycieku medium nawet w niewidocznych miejscach do tego pod kostką brukową czy ziemią. Detektor nieszczelności, wyposażony w czujniki odpowiedzialne za rejestrowanie obecności gazu znacznikowego, jest w stanie szybko i precyzyjnie zlokalizować miejsce wycieku. Jeśli w danym miejscu wystąpi wyciek, gaz znacznikowy uwalnia się, tworząc charakterystyczną sygnaturę, którą detektor może wykryć. Systemy wykrywania wycieków oparte na gazach znacznikowych wymagają ścisłej współpracy z odpowiednimi czujnikami i detektorami, które są w stanie rejestrować obecność tego gazu. Dodatkowo, kontrola parametrów środowiskowych, takich jak temperatura czy ciśnienie, może być istotna dla skuteczności tego rodzaju systemu.  

Wykrywanie wycieków wody metodami akustycznymi

Metoda emisji akustycznej (AE) to innowacyjne podejście w dziedzinie wykrywania i lokalizacji wycieków wody i innych mediów w instalacjach. Jeśli precyzyjnie funkcjonuje wykrywanie wycieków w instalacji, dokładną lokalizację wycieku wody można uzyskać właśnie metodą akustyczną. Metoda akustyczna przypomina metody ultradźwiękowe, jednak wykorzystuje się innego typu urządzenia, a mierzona fala wysyłana jest nie wzdłuż rurociągu, ale prostopadle do niego. Lokalizacją wycieków zajmuje się operator, posiadający takie urządzenie jak geofon lub korelator. Niezależnie od wielkości wycieku, jest on w stanie dokładnie oznaczyć miejsce awarii i umożliwić dokonanie szybkiej naprawy układu. Badania z wykorzystaniem emisji akustycznej pozwalają na kompleksową inspekcję dużych elementów i konstrukcji, umożliwiając monitorowanie całego obiektu w czasie rzeczywistym. Dzięki możliwości lokalizacji wycieków z użyciem sygnałów AE, metoda ta pozwala prowadzić badania ciągłe, co zwiększa skuteczność monitorowania procesów. Najciekawsze aspekty metody emisji akustycznej to:

  1. Globalna Inspekcja i Monitorowanie: Metoda AE umożliwia kompleksową inspekcję dużych konstrukcji, jak zbiorniki magazynowe czy urządzenia ciśnieniowe, co pozwala na monitorowanie całego obiektu, a nie tylko punktowego fragmentu.
  2. Lokalizacja Uszkodzeń: Poprzez lokalizację źródła sygnałów AE, generowanych przez wady i uszkodzenia, metoda umożliwia precyzyjne określenie miejsca potencjalnego wycieku wody. To kluczowe dla szybkiej naprawy i minimalizacji strat.
  3. Badania Ciągłe: Emisja akustyczna pozwala na prowadzenie badań ciągłych, co oznacza, że można monitorować procesy w czasie rzeczywistym i reagować na wszelkie nieprawidłowości natychmiast.
  4. Skuteczność Weryfikacji i Oceny Uszkodzeń: Metoda ta doskonale uzupełnia inne techniki badań nieniszczących, umożliwiając dokładniejszą ocenę i weryfikację wykrytych uszkodzeń.

Metoda emisji akustycznej znajduje zastosowanie w badaniach eksploatacyjnych, próbach odbiorczych oraz monitorowaniu dużych urządzeń technicznych.

Jak przygotować się do wykrywania wycieków?

Wycieki wody stanowią duże zagrożenie pod względem kosztowym i funkcjonalnym. Dlatego też wykorzystanie najbardziej ekonomicznych systemów transportowych, rurociągów, wymaga odpowiednich zabezpieczeń. Przygotowanie do wykrywania wycieków w instalacjach rurociągowych wymaga zrozumienia i uwzględnienia kilku kluczowych kroków. Poniżej przedstawiono etapy przygotowań:

  1. Ocena Uwarunkowań Prawnych:
    • Sprawdź obowiązujące przepisy i uwarunkowania prawne dotyczące eksploatacji rurociągów.
    • Upewnij się, czy istnieją wymogi dotyczące monitorowania i wykrywania wycieków.
  2. Analiza Wymagań Dokumentacyjnych:
    • Przeanalizuj dokumentację techniczną rurociągu i sprawdź, czy istnieje zalecenie lub wymaganie dotyczące systemów monitorowania i wykrywania wycieków.
  3. Wybór Systemu Wykrywania:
    • Określ rozmiar instalacji oraz specyficzne potrzeby firmy.
    • Wybierz system wykrywania wycieków odpowiedni do rodzaju transportowanego medium, wielkości instalacji oraz rodzaju zagrożeń (wycieki wody, gazy skroplone, kradzieże produktów itp.).
  4. Implementacja Rozwiązania:
    • Zdecyduj, czy system ma być zintegrowany z istniejącym systemem sterowania czy może działać jako oddzielna stacja robocza.
    • W razie potrzeby dostosuj istniejący system sterowania do integracji z nowym systemem wykrywania.
  5. Dobór Urządzeń i Czujników:
    • W zależności od wybranej metody wykrywania (np., fala podciśnienia, analiza sygnatur, analiza parametrów), wybierz odpowiednie urządzenia i czujniki.
    • Upewnij się, że urządzenia są dostosowane do warunków eksploatacji i rodzaju transportowanego medium.
  6. Testowanie i Uczenie Statystyczne:
    • Przeprowadź efektywne testy hipotez statystycznych, aby zweryfikować skuteczność systemu.
    • Wdrożenie procesu uczenia się prawidłowego interpretowania pomiarów dla minimalizacji fałszywych alarmów.
  7. Dostosowanie do Specyfiki Instalacji:
    • Dostosuj system do specyfiki danej instalacji, uwzględniając jej wielkość, rodzaj transportowanego medium, parametry ciśnienia i przepływu.
  8. Regularna Konserwacja i Aktualizacje:
    • Planuj regularne przeglądy i konserwację systemu, aby utrzymać jego skuteczność.
    • Utrzymuj system na bieżąco zgodnie z postępem technologicznym.

Przedsiębiorstwa, implementując kompleksowe rozwiązania wykrywania wycieków, mogą skutecznie minimalizować ryzyko i koszty związane z awariami instalacji rurociągowych. Działanie należy zacząć od analizy uwarunkowań prawnych operatora rurociągu. Być może już w tym dokumencie podkreślono potrzebę zaimplementowania rozwiązań, które mają monitorować sieci rurociągów, który by wygenerował alarm z powodu nieszczelności. Po wyjaśnieniu kwestii wymagań wynikających z dostępnych dokumentów, następuje wybór systemu wykrywania wycieków i analiza wydajnego testowania hipotez statystycznych (uczenia się prawidłowego interpretowania pomiarów) uzależnione jest to od wielkości instalacji oraz potrzeb firmy. Systemy gwarantujące niezawodne wykrywanie wycieków mogą być związane z istniejącym systemem sterowania lub być przeniesione do oddzielnej operatorskiej stacji roboczej. W zależności od sposobu wykrywania (metody propagacji fali podciśnienia, statystyczne, moduł analizy sygnatur czy analiza parametrów takich jak ciśnienie, przepływ oraz zmiany lepkości transportowanego produktu) potrzebne będą dodatkowe urządzenia i czujniki. Inne systemy sprawdzą się również w wodociągach, inne stosowane będą do kontroli rurociągów transportujących gazy skroplone czy ropę naftową. Z kolei, aby złapać złodziei produktów transportowanych rurociągami, konieczne będzie postawienie na dokładniejszą lokalizację wycieku i ciągły monitoring. Duży wybór sposobu kontrolowania instalacji pod kątem nieszczelności ułatwia dostosowanie systemu ochrony do wszystkich wymagań i potrzeb danego przedsiębiorstwa.

Podsumowanie i kontakt

TECH-POMP SERWIS, z myślą o profesjonalizmie i innowacyjności, oferuje kompleksowe rozwiązania w dziedzinie wykrywania i lokalizacji wycieków w rurociągach. Skontaktuj się z nami, aby dowiedzieć się więcej o naszych nowoczesnych systemach i urządzeniach, które gwarantują nie tylko skuteczne, ale i precyzyjne wykrywanie wszelkich nieszczelności różnych mediów w tym gazów i wody.  

wróć