При трубопроводном транспорте очистка трубопровода — это практика использования датчиков или приспособлений для проверки трубопровода, устройств, обычно называемых скребками или скребками , для выполнения различных операций по техническому обслуживанию. Это делается без остановки потока продукта в трубопроводе. [1] [2] [3]
Эти операции включают, помимо прочего, очистку и проверку трубопровода. Это достигается путем помещения скребка в «пусковую станцию скребка» (или «пусковую станцию») — участок трубопровода увеличенного размера, уменьшающийся до нормального диаметра. Затем пусковую станцию закрывают, и поток продукта в трубопроводе под давлением используется для продвижения скребка по трубе до тех пор, пока он не достигнет приемной ловушки - «ловушки для свиней» (или «приемной станции»).
Скребок применяется для очистки трубопроводов большого диаметра в нефтяной промышленности. Однако сегодня на многих установках непрерывного и периодического действия все чаще используются системы скребков меньшего диаметра, поскольку операторы предприятий стремятся повысить эффективность и снизить затраты.
Очистка может использоваться практически на любом этапе процесса транспортировки, например, между системами смешивания, хранения или наполнения. Системы скребков устанавливаются на производствах, работающих с такими разнообразными продуктами, как смазочные масла, краски, химикаты, туалетные принадлежности, косметика и продукты питания.
Скребки используются при смешивании смазочного масла или краски для очистки труб во избежание перекрестного загрязнения, а также для опорожнения труб в резервуары для продукта (или иногда для отправки компонента обратно в резервуар). Обычно очистка скребками проводится в начале и в конце каждой партии, но иногда она проводится в середине партии, например, при производстве премикса, который будет использоваться в качестве промежуточного компонента.
Свиньи также используются в нефтегазовой промышленности для очистки трубопроводов. Интеллектуальные или «Умные скребки» используются для проверки трубопроводов с целью оценки их состояния и предотвращения утечек, которые могут быть опасными или вредными для окружающей среды. Обычно они не прерывают производство, хотя часть продукта может быть потеряна при удалении свиньи. Их также можно использовать для разделения различных продуктов в многопродуктовом трубопроводе и для удаления пробок жидкости из многофазных газо//жидкостных трубопроводов.
Для очистки трубопровода требуется, чтобы трубопровод с самого начала был спроектирован таким образом, чтобы его можно было очищать скребками. Если трубопровод содержит топологические вариации, включая изменения диаметра, дроссельные заслонки , контрольно-измерительные приборы, крутые изгибы, насосы или шаровые краны с уменьшенным проходным отверстием, трубопровод не может быть очищен скребками традиционным способом. В таких случаях могут быть использованы альтернативы, такие как очистка льда . Полнопроходные (или полнопроходные) шаровые краны не вызывают проблем, поскольку внутренний диаметр шарового отверстия такой же, как и диаметр трубы.
Некоторые первые «свиньи» для уборки делались из тюков соломы, обернутых колючей проволокой [4] , тогда как другие использовали кожу. [5] Оба издавали визг во время движения по трубе, что для некоторых напоминало визг свиньи , [6] что и дало свиньям свое имя. [7] [8]
Основным преимуществом многопродуктовых конвейеров систем, предназначенных для очистки скребками, является потенциальная экономия продукта. В конце каждой передачи продукта можно отделить следующие продукты с помощью скребковой сферы. В качестве альтернативы можно очистить все содержимое линии с помощью скребка либо вперед к пункту приема, либо назад к резервуару-источнику. Нет необходимости в обширной промывке трубопровода.
Без необходимости промывки линии очистка скребками дает дополнительное преимущество, заключающееся в гораздо более быстрой и надежной смене продукта. Отбор проб продукции в пункте приема происходит быстрее со свиньями, поскольку граница между продуктами очень ясна; старый метод периодической проверки, чтобы определить соответствие продукта спецификации, занимает значительно больше времени.
Очистка также может полностью управляться программируемым логическим контроллером (ПЛК).
Скребки играют важную роль в снижении воздействия периодических операций на окружающую среду. Традиционно единственным способом, с помощью которого оператор периодического процесса мог обеспечить полную очистку линии от продукта, была промывка линии чистящим средством, таким как вода или растворитель, или даже следующим продуктом. Затем чистящее средство необходимо было подвергнуть очистке сточных вод или восстановлению растворителя. Если для очистки линии использовался продукт, необходимо было понизить сортность или выбросить загрязненную часть продукта. Все эти проблемы теперь можно устранить благодаря очень точному интерфейсу современных систем очистки скребков.
Системы скребков спроектированы таким образом, что скребок загружается в устройство запуска, в котором создается давление для запуска скребка в трубопровод через кикерную линию. В некоторых случаях скребок удаляется из трубопровода через ресивер в конце каждого пробега. [9] Все системы должны обеспечивать прием скребков к пусковой установке, поскольку засоры в трубопроводе могут потребовать возвращения скребков обратно в пусковую установку. Многие системы предназначены для прокладывания трубопровода в любом направлении.
Свинью толкают либо газом, либо жидкостью; при подаче газа некоторые системы [10] могут быть адаптированы на входе газа для обеспечения постоянной скорости скребка независимо от давления потока. Скребки необходимо удалять, так как многие скребки сдаются в аренду, скребки изнашиваются и подлежат замене, а чистящие (и другие) скребки выталкивают из трубопровода загрязнения, такие как воск, посторонние предметы, гидраты и т. д., которые необходимо удалять из трубопровода. . Открытие ствола при атмосферном давлении сопряжено с определенным риском, поэтому необходимо позаботиться о том, чтобы перед открытием ствол был разгерметизирован. Если давление в бочке не будет полностью разгерметизировано, скребок может вылететь из бочки, а операторы получат серьезные травмы, стоя перед открытой дверцей для скребка. Однажды свинья была случайно выброшена из конца трубопровода без надлежащего приемника для свиней и прошла через стену дома на расстоянии 150 метров (500 футов). [11] Если продукт кислый, бочку следует откачать в факельную систему, где кислый газ сжигается. Операторы должны носить автономный дыхательный аппарат при работе с серосодержащими системами.
В некоторых системах скребков используется «скребок в неволе», и трубопровод открывается лишь изредка для проверки состояния скребка. [12] В остальное время скребок перемещается вверх и вниз по трубопроводу в конце каждой транспортировки, и во время технологического процесса трубопровод никогда не открывается. Эти системы не являются распространенными.
См. диаграмму справа, изображающую устройство для запуска скребков. При нормальной работе клапаны V2 и V4 будут открыты, все остальные клапаны и дверь закрыты и заперты. [13]
Запустить свинью
См. диаграмму справа, изображающую приемник скребков.
Чтобы получить свинью
Показанная установка скребков (справа) известна как надземная установка (AGI). Это часть Национальной системы транспортировки природного газа Великобритании . На нем изображены два устройства запуска/приемника скребков на концах двух трубопроводов диаметром 610 миллиметров (24 дюйма), по которым газ транспортируется по реке Темзе, между Ист-Тилбери в Эссексе и Шорном в Кенте. Если один трубопровод будет поврежден, например, якорем корабля, этот трубопровод можно изолировать, а второй трубопровод позволит газу перетекать через реку. [14]
Имеется множество сообщений об инцидентах, в которых операторы были ранены или даже убиты во время выполнения операций по очистке скребками. Распространенными причинами таких событий являются:
Все эти причины напрямую связаны с неправильной работой технологической арматуры и запорной дверцы. Распространенным методом предотвращения подобных инцидентов является добавление блокировок клапанов [15] , которые были приняты всеми мировыми нефтегазовыми компаниями. [ нужна цитата ]
Безопасность при очистке скребками зависит от строгого соблюдения процедур безопасности, в которых подробно описана последовательность безопасной работы клапана. Физически блокируя неправильные операции, блокировки клапанов обеспечивают соблюдение таких последовательностей. Блокировки клапанов стационарно устанавливаются как на клапаны с ручным, так и на электропривод, а также на запорную дверь. Блокировки блокируют работу клапана или двери, если не вставлены соответствующие ключи.
Принцип блокировки клапанов заключается в передаче ключей. Каждый замок снабжен двумя ключами: ключом для запирания открытого положения и одним для запирания закрытого положения. Во время операции одновременно свободен только один ключ. Этот ключ подходит только к блокировке, принадлежащей тому клапану, который будет использоваться следующим в рабочей процедуре. Все ключи имеют уникальный код, чтобы исключить возможность разблокировки клапанов в неподходящий момент.
В настоящее время интеллектуальные решения для блокировки позволяют интегрировать полевые устройства, такие как измерители давления или измерители H 2 S, в последовательность блокировки клапанов. Это повышает безопасность за счет интеграции процедур оператора [16] с системами безопасности DCS и SIS .
«Свинья» — это инструмент, который направляется по трубопроводу и приводится в движение за счет давления потока продукта в самом трубопроводе. Существует четыре основных применения свиней:
Одним из наиболее распространенных и универсальных является поршень из пенопласта, который вырезается или выливается из пенополиуретана с открытыми порами в форме пули и прогоняется по трубопроводам по многим причинам, например, для проверки внутреннего диаметра, очистки и удаления воды. или высушите леску. Существует несколько типов скребков для очистки с различной плотностью: от 32 до 160 килограммов на кубический метр (от 2 до 10 фунтов/куб футов) пены, а в специальных применениях - до 320 кг/м 3 (20 фунтов/куб футов). . Некоторые из них имеют вольфрамовые шпильки или абразивную проволочную сетку снаружи для удаления ржавчины , окалины или отложений парафина изнутри трубы. Другие типы полностью или крест-накрест покрыты уретаном, или есть поршни из пенополиуретана без покрытия с уретановым покрытием только сзади, которое герметизирует и облегчает управление поршнем. Существуют также цельноформованные уретановые поршни, используемые для удаления жидкости или дозирования нескольких различных продуктов на одной линии.
Сканеры для линейного контроля используют различные методы проверки трубопровода. В качестве калибра скребок использует одну (или несколько) круглых металлических пластин с надрезами. Вырезы позволяют различным частям пластины сгибаться при возникновении ограничения диаметра. Существуют более сложные системы для проверки различных аспектов трубопровода.
Интеллектуальные скребки используются для проверки трубопровода с помощью датчиков и записи данных для последующего анализа. Эти скребки используют такие технологии, как рассеяние магнитного потока (MFL) и ультразвук, для проверки трубопровода. Умные свиньи также могут использовать штангенциркуль для измерения внутренней геометрии трубопровода.
В 1961 году компания Shell Development выпустила первую интеллектуальную свинью. Оно продемонстрировало, что автономный электронный прибор может перемещаться по трубопроводу, измеряя и записывая толщину стенок. Прибор использовал электромагнитные поля для определения целостности стены. В 1964 году Tubscope выпустил первый коммерческий прибор. Для проверки нижней части трубопровода использовалась технология MFL. Для записи информации в системе использовался черный ящик, аналогичный тем, которые используются на самолетах; По сути, это был аналоговый магнитофон с широкими возможностями настройки. До недавнего времени запись на магнитную ленту (хотя и в цифровом формате) по-прежнему была предпочтительным носителем записи. По мере улучшения емкости и надежности твердотельной памяти большинство носителей записи перешли с ленты на твердотельные.
Емкостные датчики-зонды используются для обнаружения дефектов полиэтиленового газопровода. Эти датчики прикрепляются к скребку перед его отправкой по полиэтиленовой трубе для обнаружения любых дефектов на внешней стороне стенки трубы. Это достигается с помощью емкостного датчика с тремя пластинами, в котором электростатические волны распространяются наружу через стенку трубы. Любое изменение диэлектрического материала приводит к изменению емкости. [17] Испытания проводились исследовательской лабораторией NETL DOE в Центре моделирования трубопроводов Battelle West Jefferson (PSF) недалеко от Колумбуса, штат Огайо. [18]
Современные, умные или «умные» свиньи представляют собой сложнейшие инструменты, включающие в себя электронику и датчики для сбора различных форм данных во время их перемещения по трубопроводу. Они различаются по технологии и сложности в зависимости от предполагаемого использования и производителя.
Электроника герметизирована от утечек продуктов трубопровода, поскольку они могут варьироваться от сильноосновных до сильнокислотных и могут иметь чрезвычайно высокое давление и температуру. Многие свиньи используют определенные материалы в зависимости от продукта, находящегося в процессе производства. Питание электроники обычно обеспечивается встроенными аккумуляторами, которые также герметичны. Запись данных может осуществляться различными способами: от аналоговой ленты, цифровой ленты или твердотельной памяти в более современных устройствах.
Используемая технология зависит от требуемой услуги и конструкции свиньи; Каждый поставщик услуг по очистке скребков может иметь уникальные и запатентованные технологии для выполнения этой услуги. Поверхностная питтинговая коррозия и коррозия, а также трещины и дефекты сварных швов в трубопроводах из стали и черных металлов часто обнаруживаются с помощью скребков рассеяния магнитного потока (MFL). Другие «умные» свиньи используют электромагнитно-акустические преобразователи для обнаружения дефектов труб. [19] Калиперные скребки могут измерять округлость трубопровода для определения участков раздавливания или других деформаций. Некоторые умные свиньи используют комбинацию технологий, например, обеспечивая функции MFL и штангенциркуля в одном инструменте. Сообщалось об испытаниях свиней с использованием технологии акустического резонанса . [20]
Во время работы скребками свинья не может напрямую общаться с внешним миром из-за расстояния под землей или под водой и/или материалов, из которых изготовлена труба. Например, стальные трубопроводы эффективно предотвращают любую важную радиосвязь за пределами трубы. Поэтому необходимо, чтобы свинья использовала внутренние средства для регистрации своего движения во время поездки. Это может быть сделано с помощью одометров , датчиков наклона с гироскопом и других технологий. [21] Свинья записывает эти позиционные данные, чтобы расстояние, которое она проходит вместе с любыми поворотами, можно было интерпретировать позже для определения точного пройденного пути.
Проверка местоположения часто осуществляется с помощью наземных приборов, которые фиксируют прохождение свиньи звуковым, магнитным, радиосигналом или другими способами. Датчики фиксируют момент прохождения свиньи (время прибытия); затем эта информация сравнивается с внутренней записью для проверки или корректировки. Внешние датчики могут иметь функцию глобальной системы позиционирования [22], помогающую определить их местоположение. Несколько индикаторов прохождения свиньи передают информацию о прохождении свиньи, времени и местоположении по спутниковой линии связи. [23] Сама свинья не может использовать GPS, поскольку металлическая труба блокирует спутниковые сигналы.
После завершения очистки скребками данные о положении от внешних датчиков объединяются с данными оценки трубопровода (коррозия, трещины и т. д.), полученными от скребка, для создания карты дефектов и их характеристик для конкретного местоположения. Другими словами, объединенные данные показывают оператору местоположение, тип и размер каждого дефекта трубы. Эта информация используется для оценки серьезности дефекта и помогает ремонтным бригадам быстро обнаружить и устранить дефект без необходимости раскапывать слишком большой объем трубопровода. Оценивая скорость изменения конкретного дефекта в течение нескольких лет, можно составить упреждающий план ремонта трубопровода до того, как произойдет какая-либо утечка или ущерб окружающей среде.
Результаты проверки обычно архивируются (возможно, в формате стандарта открытых данных для трубопроводов ) для сравнения с результатами последующих операций очистки на том же трубопроводе.
Свинья использовалась в качестве сюжета в трех фильмах о Джеймсе Бонде : «Бриллианты навсегда» , где Бонд не давал свинье сбежать из трубопровода; «Живой дневной свет» , где свинья была модифицирована для тайной транспортировки человека через железный занавес ; и «И целого мира мало» , где свинья использовалась для переноски и взрыва ядерного оружия в трубопроводе.
Свинья также использовалась в качестве сюжета в книге Тони Хиллермана «Зловещая свинья» , где заброшенный трубопровод из Мексики в Соединенные Штаты использовался со свиньей для транспортировки незаконных наркотиков.
Пусковая установка для свиней была показана в эпизоде 2 сезона «Трубопроводная лихорадка» анимационного шоу « Арчер» , где Стерлингу Арчеру и Лане Кейн поручено отправиться в болото и защитить пусковую установку для свиней от радикального защитника окружающей среды Джошуа Грея.
https://www.vpengineers.in/products/pipe-line-pigs/pipeline-pigging.html https://www.vpengineers.in/products/pipe-line-pigs/cup-pigs.html https:// www.vpengineers.in/products/pipe-line-pigs/foam-pigs.html
