В трубопроводном транспорте очистка скребками — это практика использования инспекционных приборов или приспособлений для трубопроводов, 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 в себя, но не ограничиваются очисткой и осмотром трубопровода. Это достигается путем вставки скребка в «пусковое устройство для скребков» (или «пусковую станцию») — увеличенный участок трубопровода, уменьшающийся до нормального диаметра. Затем пусковая станция закрывается, и поток продукта под давлением в трубопроводе используется для проталкивания скребка по трубе, пока он не достигнет приемной ловушки — «ловушки для скребков» (или «приемной станции»).
В нефтяной промышленности скребковая очистка применяется для очистки трубопроводов большого диаметра. Однако сегодня на многих заводах непрерывного и периодического действия все чаще используются системы скребковой очистки меньшего диаметра, поскольку операторы заводов стремятся повысить эффективность и снизить затраты.
Скребки могут использоваться практически на любом этапе процесса передачи между, например, системами смешивания, хранения или наполнения. Системы скребков устанавливаются в отраслях, где обрабатываются такие разнообразные продукты, 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 и для опорожнения труб в резервуары с продуктом (или иногда для отправки компонента обратно в его резервуар). Обычно скребки производятся в начале и в конце каждой партии, но иногда это делается в середине партии, например, при производстве премикса, который будет использоваться в качестве промежуточного компонента.
Свиньи также используются в нефтегазовой промышленности для очистки или прочистки трубопроводов. Интеллектуальные или «умные свиньи» 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 очистки пробок жидкости из многофазных газо/жидкостных трубопроводов.
Для очистки скребками необходимо, чтобы трубопровод был спроектирован с учетом очистки скребками с самого начала. Если трубопровод содержит топологические изменения, включая изменения диаметра, дроссельные заслонки , контрольно-измерительные приборы, крутые изгибы, насосы или шаровые краны с уменьшенным проходом, трубопровод нельзя очистить скребками традиционным способом. В таких случаях можно использовать альтернативные варианты, такие как ледяная очистка скребками . Шаровые краны с полным проходом (или полнопроходные) не вызывают проблем, поскольку внутренний диаметр отверстия шара такой же, как у трубы.
Некоторые ранние «свиньи» для уборки были сделаны из тюков соломы, обмотанных колючей проволокой [4], в то время как другие использовали кожу. [5] Оба издавали визжащий звук, перемещаясь по трубе, для некоторых звучащий как визг свиньи , [6] что и дало свиньям их название. [7] [8]
Главным преимуществом многопродуктовых трубопроводов систем, подлежащих очистке, является потенциальная экономия продукта. В конце каждой перекачки продукта можно отделить следующие продукты с помощью сферы скребка. В качестве альтернативы можно очистить все содержимое линии с помощью скребка, либо вперед к точке приема, либо назад к исходному резервуару. Нет необходимости в обширной промывке линии.
Без необходимости промывки линии, скребок предлагает дополнительное преимущество гораздо более быстрой и надежной смены продукта. Отбор проб продукта в точке приема происходит быстрее с скребками, потому что интерфейс между продуктами очень четкий; старый метод проверки с интервалами для определения того, где продукт соответствует спецификации, занимает значительно больше времени.
Процесс очистки также может полностью контролироваться программируемым логическим контроллером (ПЛК).
Скребковая очистка играет важную роль в снижении воздействия на окружающую среду периодических операций. Традиционно единственным способом, которым оператор периодического процесса мог гарантировать полную очистку линии от продукта, была промывка линии чистящим средством, таким как вода или растворитель, или даже следующим продуктом. Затем чистящее средство должно было подвергаться очистке сточных вод или восстановлению растворителя. Если продукт использовался для очистки линии, необходимо было понизить сортность или сбросить загрязненную часть продукта. Все эти проблемы теперь можно устранить благодаря очень точному интерфейсу, создаваемому современными системами скребковой очистки.
Системы скребков спроектированы таким образом, что скребок загружается в пусковое устройство, которое нагнетается для запуска скребка в трубопровод через линию кикера. В некоторых случаях скребок извлекается из трубопровода через приемник в конце каждого прогона. [9] Все системы должны обеспечивать прием скребков в пусковом устройстве, так как засоры в трубопроводе могут потребовать отталкивания скребков обратно в пусковое устройство. Многие системы спроектированы для скребков в трубопроводе в любом направлении.
Поршень толкается либо газом, либо жидкостью; если толкается газом, некоторые системы [10] могут быть адаптированы к газовому входу, чтобы обеспечить постоянную скорость поршня, независимо от давления потока. Поршней необходимо снять, так как многие поршни сдаются в аренду, поршни изнашиваются и должны быть заменены, а чистящие (и другие) поршни выталкивают загрязняющие вещества из трубопровода, такие как воск, посторонние предметы, гидраты и т. д., которые необходимо удалить из трубопровода. Существуют неотъемлемые риски при открытии ствола для атмосферного давления, поэтому необходимо соблюдать осторожность и убедиться, что ствол разгерметизирован перед открытием. Если ствол не полностью разгерметизирован, поршень может быть выброшен из ствола, и операторы получили серьезные травмы, стоя перед открытой дверью для поршня. Однажды поршень был случайно выброшен из конца трубопровода без надлежащего приемника поршня и прошел через стену дома на расстоянии 150 метров (500 футов). [11] Когда продукт кислый, бочку следует эвакуировать в факельную систему, где кислый газ сжигается. Операторы должны носить автономный дыхательный аппарат при работе с кислыми системами.
В некоторых системах скребковой очистки используется «запертый скребок», и трубопровод открывается только изредка, чтобы проверить состояние скребка. [12] В остальное время скребок перемещается вверх и вниз по трубопроводу в конце каждой передачи, и трубопровод никогда не открывается во время технологического процесса. Такие системы не распространены.
См. схему справа, представляющую пусковую установку для скребков. При нормальной работе клапаны V2 и V4 будут открыты, все остальные клапаны и дверь закрыты и заблокированы. [13]
Чтобы запустить свинью
См. схему справа, изображающую приемник скребка.
Получить свинью
Показанная на рисунке (справа) установка для очистки скребком известна как надземная установка (AGI). Она является частью Национальной системы передачи природного газа Великобритании. На ней показаны два пусковых/приемных устройства для скребка на конце двух трубопроводов диаметром 610 мм (24 дюйма), по которым газ транспортируется под рекой Темзой, между Ист-Тилбери в Эссексе и Шорном в Кенте. Если один трубопровод будет поврежден, например, якорем судна, эта линия может быть изолирована, а второй трубопровод позволит газу течь через реку. [14]
Есть много сообщений об инцидентах, в которых операторы были ранены или даже убиты во время выполнения операции по очистке. Распространенными причинами таких событий являются:
Все эти причины напрямую связаны с неправильной работой технологических клапанов и запорной двери. Обычным методом предотвращения подобных инцидентов является добавление блокировок клапанов, [15] что было принято всеми мировыми нефтяными и газовыми компаниями. [ необходима цитата ]
Безопасность при очистке скребками зависит от строгого соблюдения процедур безопасности, которые дают подробное описание безопасной последовательности работы клапана. Блокировки клапана физически блокируют неправильные операции и обеспечивают выполнение таких последовательностей. Блокировки клапана постоянно устанавливаются как на ручных, так и на моторизованных клапанах и на запорной двери. Блокировки блокируют работу клапана или двери, если не вставлены соответствующие ключи.
Принцип блокировки клапанов заключается в передаче ключей. Каждый замок оснащен двумя ключами: ключом для заблокированного открытого положения и одним для заблокированного закрытого положения. Во время рабочей процедуры только один ключ свободен. Этот ключ подходит только к блокировке, принадлежащей клапану, который должен быть задействован следующим в рабочей процедуре. Все ключи имеют уникальный код, чтобы исключить возможность разблокировки клапанов в неподходящее время.
В настоящее время интеллектуальные решения по блокировке позволяют интегрировать полевые устройства, такие как измерители давления или 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 отправляется вниз по трубопроводу и приводится в движение давлением потока продукта в самом трубопроводе. Существует четыре основных способа использования свиней:
Одним из самых распространенных и универсальных является пенопластовый скребок, который вырезается или выливается из полиуретановой пены с открытыми ячейками в форме пули и прогоняется по трубопроводам по многим причинам, таким как проверка внутреннего диаметра, очистка, удаление воды или осушение линии. Существует несколько типов скребков для очистки с различной плотностью, от 32 до 160 килограммов на кубический метр (от 2 до 10 фунтов/куб. фут) пены, а в особых случаях до 320 кг/м 3 (20 фунтов/куб. фут). Некоторые имеют вольфрамовые штифты или абразивную проволочную сетку снаружи для шлифования ржавчины , окалины или парафиновых отложений с внутренней стороны трубы. Другие типы полностью или крест-накрест покрыты уретаном, или есть голые полиуретановые пенопластовые скребки с уретановым покрытием только на задней части для герметизации и облегчения прогона скребка. Существуют также полностью формованные уретановые скребки, используемые для удаления жидкости или дозирования нескольких различных продуктов на одной линии.
Встроенные инспекционные скребки используют различные методы для проверки трубопровода. Калибровочный скребок использует одну (или несколько) круглых металлических пластин с надрезами в качестве калибров. Надрезы позволяют различным частям пластины сгибаться при сужении отверстия. 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 утечка магнитного потока (MFL) и ультразвук для проверки трубопровода. Интеллектуальные скребки также могут использовать штангенциркули для измерения внутренней геометрии трубопровода.
В 1961 году Shell Development запустила первый интеллектуальный скребок. Он продемонстрировал, что автономный электронный прибор может проходить по трубопроводу, измеряя и регистрируя толщину стенки. Прибор использовал электромагнитные поля для определения целостности стенки. В 1964 году Tuboscope запустила первый коммерческий прибор. Он использовал технологию MFL для проверки нижней части трубопровода. Система использовала черный ящик, похожий на те, что используются в самолетах, для записи информации; по сути, это был высоконастраиваемый аналоговый магнитофон. До недавнего времени запись на ленту (хотя и цифровая) по-прежнему была предпочтительным носителем записи. По мере повышения емкости и надежности твердотельной памяти большинство носителей записи перешли с ленты на твердотельные.
Емкостные датчики используются для обнаружения дефектов в полиэтиленовом газопроводе. Эти датчики прикрепляются к скребку перед тем, как он будет отправлен через полиэтиленовую трубу, чтобы обнаружить любые дефекты на внешней стороне стенки трубы. Это делается с помощью трехпластинчатого емкостного датчика, в котором электростатические волны распространяются наружу через стенку трубы. Любое изменение диэлектрического материала приводит к изменению емкости. [17] Тестирование проводилось исследовательской лабораторией NETL DOE в Battelle West Jefferson's Pipeline Simulation Facility (PSF) недалеко от Колумбуса, штат Огайо. [18]
Современные, интеллектуальные или «умные» скребки — это очень сложные приборы, включающие 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 герметична от утечки продукта трубопровода, поскольку он может быть как очень основным, так и очень кислотным, и может иметь чрезвычайно высокое давление и температуру. Многие скребки используют определенные материалы в зависимости от продукта в трубопроводе. Питание для электроники обычно обеспечивается бортовыми батареями, которые также герметичны. Запись данных может осуществляться различными способами, начиная от аналоговой ленты, цифровой ленты или твердотельной памяти в более современных устройствах.
Используемая технология варьируется в зависимости от требуемой услуги и конструкции скребка; каждый поставщик услуг по очистке может иметь уникальные и запатентованные технологии для выполнения услуги. Поверхностная питтинговая коррозия, а также трещины и дефекты сварки в стальных/железных трубопроводах часто обнаруживаются с помощью скребков с утечкой магнитного потока (MFL). Другие «умные» скребки используют электромагнитные акустические преобразователи для обнаружения дефектов труб. [19] Скребки-капельницы могут измерять округлость трубопровода для определения областей смятия или других деформаций. Некоторые умные скребки используют комбинацию технологий, таких как обеспечение функций MFL и капельницы в одном инструменте. Сообщалось об испытаниях скребков с использованием технологии акустического резонанса . [20]
Во время очистного пробега скребок не может напрямую общаться с внешним миром из-за расстояния под землей или под водой и/или материалов, из которых сделана труба. Например, стальные трубопроводы эффективно предотвращают любую существенную радиосвязь за пределами трубы. Поэтому необходимо, чтобы скребок использовал внутренние средства для записи своего собственного движения во время поездки. Это может быть сделано с помощью одометров , датчиков наклона с гироскопической поддержкой и других технологий. [21] Свин записывает эти позиционные данные, так что расстояние, которое он проходит вместе с любыми изгибами, можно интерпретировать позже, чтобы определить точный пройденный путь.
Проверка местоположения часто осуществляется с помощью поверхностных приборов, которые регистрируют проход свиньи с помощью звукового, магнитного, радиопередающего или других средств. Датчики регистрируют, когда они обнаруживают проход свиньи (время прибытия); затем это сравнивается с внутренней записью для проверки или корректировки. Внешние датчики могут иметь возможность глобальной системы позиционирования [22], чтобы помочь в их определении местоположения. Несколько индикаторов прохода свиньи передают проход свиньи, время и местоположение через спутниковую связь. [23] Сама свинья не может использовать GPS, поскольку металлическая труба блокирует спутниковые сигналы.
После завершения очистного прогона позиционные данные от внешних датчиков объединяются с данными оценки трубопровода (коррозия, трещины и т. д.) от скребка, чтобы предоставить карту дефектов и характеристику, привязанную к местоположению. 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 находить и устранять дефект без необходимости выкапывать чрезмерное количество трубопровода. Оценивая скорость изменения конкретного дефекта за несколько лет, можно составить упреждающие планы по ремонту трубопровода до того, как произойдет какая-либо утечка или ущерб окружающей среде.
Результаты проверки обычно архивируются (возможно, в формате Pipeline Open Data Standard ) для сравнения с результатами последующих очистных работ на том же трубопроводе.
Свинья использовалась в качестве сюжетного приема в трех фильмах о Джеймсе Бонде : «Бриллианты навсегда », где Бонд обездвижил свинью, чтобы сбежать из трубопровода; «Искры из глаз» , где свинья была модифицирована для тайной транспортировки человека через железный занавес ; и «Целого мира мало» , где свинья использовалась для переноски и подрыва ядерного оружия в трубопроводе.
Свинья также использовалась в качестве сюжетного приема в книге Тони Хиллермана «Зловещая свинья» , где заброшенный трубопровод из Мексики в США использовался с помощью свиньи для транспортировки запрещенных наркотиков.
Пусковая установка для свиней была показана в эпизоде 2-го сезона «Трубопроводная лихорадка» анимационного сериала «Арчер» , в котором 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
