Stosowane metody wykrywania nieszczelności w sieciach gazowych

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Stosowane metody wykrywania nieszczelności w sieciach gazowych"

Daria Adamczyk
6 lat temu
Przeglądów:

1 Stosowane metody wykrywania nieszczelności w sieciach gazowych Andrzej Osiadacz, Łukasz Kotyński Zakład Systemów Ciepłowniczych i Gazowniczych Wydział Inżynierii Środowiska Politechniki Warszawskiej Międzyzdroje, maj 2013 r.

2 Wykrywanie nieszczelności. Dlaczego jest ważne? Niebezpieczeństwo wybuchu gazu Straty ekonomiczne: Utrata medium Naprawa rurociągu (koszty zniszczeń) Przerwy w dostawie medium na czas naprawy Rekultywacja terenów uprawnych

3 Proces wykrywania nieszczelności Wykrycie (stwierdzenie) wypływu Lokalizacja miejsca wypływu Ustalenie ilości straconego gazu od chwili powstania nieszczelności

4 Metody wykrywania nieszczelności Bezpośrednie Analiza akustyczna Obserwacja termowizyjna Obchody sieci Pośrednie Analiza parametrów przepływu (ciśnienia, przepływu, prędkości)

5 Analiza akustyczna Źródło:

6 Analiza akustyczna Zalety: Bardzo szybka reakcja na wystąpienie wycieku Możliwość określenia lokalizacji nieszczelności Wady: Potrzebne dodatkowe opomiarowanie sieci Problem z wykryciem nieszczelności stwierdzonych przed zastosowaniem metody Słaba wykrywalność dla dużych przepływów

7 Obserwacja termowizyjna Źródło:

8 Obserwacja termowizyjna Zalety: Dokładne określenie miejsca nieszczelności Oszacowanie wielkości wycieku Możliwość kontroli trudno dostępnych obszarów sieci Wady: Brak możliwości stałej kontroli całej sieci Metoda kosztowna

9 Dodatkowe opomiarowanie Sensory światłowodowe

10 Dodatkowe opomiarowanie Czujnik oparów

11 Dodatkowe opomiarowanie Zalety: Dokładne określenie miejsca nieszczelności Oszacowanie wielkości wycieku Wady: Metoda kosztowna

12 Podział pośrednich metod wykrywania nieszczelności Bilansowanie sieci Filtry Kalmana Sztuczne sieci neuronowe Porównanie z modelem

13 Metoda bilansowania sieci Metoda oparta na równaniu zachowania masy: dm L R( t) = M we( t) M wy ( t) dt Gdzie: R = niezbilansowanie przepływu masowego M we = przepływ masowy na wejściu M wy = przepływ masowy na wyjściu M L = line pack

14 Metoda bilansowania sieci R < α brak wycieku α jest wyciek R R R α = Q + p + T Q p T L dm d d L = ρ( x) A( x) dx = [ ρ( x) A( x)] dx dt dt dt o L o

15 Metoda bilansowania sieci Zalety: Metoda prosta obliczeniowo W wyniku obliczeń znana wartość wypływu Można stosować dla stanów ustalonych i nieustalonych Wady: Potrzebne dodatkowe pomiary na sieci do bilansu masy (ciśnienia oraz temperatury w punktach wejścia oraz wyjścia) Problem z dokładnym wyznaczeniem akumulacji gazu w gazociągu dla stanu nieustalonego

16 Filtry Kalmana Sztuczne wycieki w określonych miejscach wzdłuż gazociągu zawarte są w modelu filtra. Na podstawie relacji w tymi wyciekami szacowane są miejsca rzeczywistych nieszczelności. Przykładowy model matematyczny można opisać za pomocą poniższych równań: 2 P c Q + = 0 t A x 2 Q P λc Q Q + A + = t x 2DA P 0

17 Filtry Kalmana Zalety: Szybka reakcja na wystąpienie nieszczelności Dobre wyniki wykrywania i lokalizacji wypływu dla zdefiniowanych schematów Możliwość wykrycia kilku wypływów na raz Wady: Błędy wykrywania wypływów dla nie założonych schematów

18 Sztuczne sieci neuronowe Zalety: Możliwość wykrycia bardzo małych wycieków Można oszacować lokalizację oraz wielkość wycieku Wady : Trzeba nauczyć sieć neuronową jak pracuje gazociąg w różnych sytuacjach Potrzeba bardzo dokładnego modelu matematycznego sieci

19 Metody oparte na porównaniu z modelem z=0 z=z L z=l q p q wypływu 1 1 p 2 q 2 Warunki graniczne Model równoległy (bez wycieku) e 1q (t) =q 1 (t) q^1(t) Analiza e 2q (t) =q 2 (t) q^2(t) z^l, q^wypływu Schemat modelu równoległego

20 Metody oparte na porównaniu z modelem odchyłka= Q P Q S odchyłka= P P P S odchyłka= P P P S Wyniki symulacji Q S P S, T S P S, Q S, T S Wejście Wyjście P P, T P P P, Q P, T P Symulowany gazociąg Dane do symulacji Pomiary SCADA P P Q P P P, Q P, T P Wejście Wyjście Rzeczywisty gazociąg

21 Metody oparte na porównaniu z modelem P, Q P, T, ρ, Q P, T, ρ, Q P, T, ρ, Q P, T, ρ, Q P, T, ρ, Q P, T, ρ, Q Dane wyjściowe pomiar Symulowany gazociąg Proces weryfikacji danych P, T, C Q Dane wejściowe Pomiary SCADA Mierzone wartości P, T, Q pomiar Wejście Wyjście Rzeczywisty gazociąg

22 Metody oparte na porównaniu z modelem Q P P P wyciek Graf 1 Segment 1 Σ ²=0.05 Graf 2 Segment 2 Σ ²=1.13 Graf 3 Segment 3 Σ ²=5.9 P - odchyłka ciśnienia Q - odchyłka przepływu rzeczywista odchyłka w stanie nieustalonym nowa wartość odchyłki w wyniku symulacji symulowana lokalizacja nieszczelności

23 Metody oparte na porównaniu z modelem Spadek ciśnienia (bar) Dystans (km) Spadek ciśnienia w wyniku nieszczelności

24 Metody oparte na porównaniu z modelem Przepływ % Dystans (km) Wpływ nieszczelności na wartość przepływu

25 Metody oparte na porównaniu z modelem Zalety: Informacja o wartości oraz lokalizacji wypływu Możliwość porównania wartości symulowanych z pomiarami Wady: Wymagany dokładny model matematyczny Potrzebne dokładne dane do symulacji ze SCADY

26 Czynniki wpływające na jakość analitycznego wykrywania nieszczelności Dokładność modelu opisującego przepływ gazu Ilość danych pomiarowych wprowadzanych do modelu sieci Jakość wprowadzanych danych (uwzględnienie niedokładności przyrządów pomiarowych) Sposób wyliczania akumulacji gazu

27 Bibliografia Software-Based Pipeline Leak Detection Elijah Odusina, James Akingbola, David Mannel, Advanced Chemical Engineering Design CHE 4273, Department of Chemical Engineering and Materials Science, University of Oklahoma, May 2, 2008 Leak Detection On Petroleum Pipelines John A. Luopa, P.Eng., Colt Technologies, 120, Street, Edmonton, Alberta T6E 5S2 Metody wykrywania nieszczelności w sieciach gazowych cz. 1, cz. 2 Andrzej Osiadacz, Łukasz Kotyński, GWiTS, Nr 11,2011( ), Nr 1,2012 (2-5) Zastosowanie symulacji komputerowej do wykrywania i lokalizacji nieszczelności w gazociągach Andrzej Osiadacz, Maciej Chaczykowski, Instytut Ogrzewnictwa i Wentylacji, Politechnika Warszawska - materiały informacyjne - materiały informacyjne

Podobne dokumenty

Badania właściwości dynamicznych sieci gazowej z wykorzystaniem pakietu SimNet TSGas 3

Andrzej J. Osiadacz Maciej Chaczykowski Łukasz Kotyński Badania właściwości dynamicznych sieci gazowej z wykorzystaniem pakietu SimNet TSGas 3 Andrzej J. Osiadacz, Maciej Chaczykowski, Łukasz Kotyński,