Магистральный трубопровод для контроля утечек и определения местоположения утечки

Магистральный трубопровод для контроля утечек и определения местоположения утечки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к магистральному трубопроводу для контроля утечек и определения местоположения утечки на установке. Кроме того, изобретение относится к устройству и способу контроля утечек и определения местоположения утечки на установке, в которой используется такой магистральный трубопровод.

Из ЕР 0175219 В1 известен магистральный трубопровод, состоящий из несущей трубы, которая по своей внешней поверхности снабжена проницаемым слоем, через который может диффундировать вещество, выходящее наружу в месте утечки на установке, к примеру, на газопроводе в окружающее пространство магистрального трубопровода. Несущая труба является для данного вещества непроницаемой и снабжена отверстиями, так что вещество может попадать внутрь магистрального трубопровода. С помощью известного из DE 2431907 С3 способа тогда определяется место, в котором вещество проникло в магистральный трубопровод. Это место соответствует тому месту, в котором вещество вышло наружу из контролируемой части установки. Для этого с помощью подключенного к магистральному трубопроводу насоса проникшее в магистральный трубопровод вещество совместно с находящимся в магистральном трубопроводе несущим газом направляется к подключенному также к магистральному трубопроводу датчику. При известной скорости потока из временного интервала между включением насоса и поступлением вещества на датчик можно определить место, в котором вещество проникает в магистральный трубопровод и, тем самым, определить местоположение утечки на участке установки.

Для того чтобы иметь возможность регистрировать с помощью известных устройств контроля утечек и определения местоположения утечки также и маленькие утечки, необходимы относительно длинные временные интервалы, которые могут составлять до 24 часов. Только тогда в магистральный трубопровод проникает достаточное количество предназначенного для обнаружения вещества, чтобы можно было, принимая во внимание неизбежную продольную диффузию и возникающую внутри магистрального трубопровода абсорбцию, транспортировать это вещество на дальние расстояния в необходимой для обнаружения концентрации к датчику. В частности, при длинных магистральных трубопроводах, проложенных вдоль газопроводов, несущий газ транспортируется, поэтому через магистральный трубопровод, только с большими временными интервалами или интервалами запроса, к примеру, от 6 до 24 часов, так что в интервале между возникновением утечки и ее обнаружением в неблагоприятном случае может пройти время, которое складывается из временного интервала между двумя следующими друг за другом измерениями и времени, которое необходимо проникшему веществу от начала работы насоса до поступления на датчик. Временной интервал порядком в несколько часов, однако, в частности при больших утечках, может быть связан со значительными необратимыми повреждениями как на самой установке, так и в отношении окружающей среды.

Для того чтобы повысить скорость реагирования, т.е. чтобы сократить временной интервал (время реагирования) между возникновением утечки и ее обнаружением или установлением местоположения, принципиально возможно в качестве альтернативы или в дополнение к известной магистрали поместить устройство контроля за утечками, которое позволяет осуществлять обусловленный системой постоянный контроль с явно, вследствие этого, уменьшающимся временем реагирования, как оно, к примеру, предложено в WO 02/082036 А1. Здесь, рядом с магистралью, прокладывается волоконный световод, на свойства передачи которого оказывает влияние вещество и который оптически подсоединен к оптическому передающе-приемному устройству для измерения времени пробега обратно рассеянного света. Посредством такого устройства заблаговременно могут быть определены даже большие утечки, однако это связано с повышенными затратами на оборудование. Сверх того, известные быстро срабатываемые устройства могут применяться только для распознавания больших утечек, так как достигаемая с помощью известных магистральных трубопроводов чувствительность индикации не может быть достигнута при использовании таких устройств. Таким образом, по месту необходимо устанавливать две комплектные системы. Это связано со значительными материальными затратами.

В основе изобретения лежит задача предоставить сведения о магистральном трубопроводе для контроля утечек и определения местоположения утечки, с помощью которой без дополнительных расходов на установку можно будет сократить временной интервал между появлением утечки и ее обнаружением или определением ее местонахождения. Кроме того, в основе изобретения лежит задача предложить устройство для контроля утечек и определения местоположения утечки с таким магистральным трубопроводом. В основе изобретения лежит также задача предложить способ контроля утечек и определения местоположения утечки, при помощи которого с применением такого магистрального трубопровода сокращается временной интервал между определением местонахождения утечки и возникновением утечки.

Вышеназванная задача решается в соответствии с изобретением посредством магистрального трубопровода с признаками пункта 1 формулы изобретения. В соответствии с этими признаками магистральный трубопровод содержит снабженную отверстиями несущую трубу, которая по своей внутренней и внешней поверхностям покрыта слоем, который, по меньшей мере, на расположенном в продольном направлении несущей трубы участке выполнен проницаемым для контролируемого вещества, и которая имеет расположенный в ее продольном направлении электропроводящий слой, в который вещество, по меньшей мере, может проникать и омическое сопротивление которого зависит от проникшего в него вещества. При помощи такой магистрали может постоянно контролироваться появление выходящего наружу при утечке вещества посредством измерения сопротивления электропроводящего, чувствительного к веществу слоя между двумя точками измерений, далеко находящимися друг от друга в пространстве. Другими словами, за утечкой может происходить постоянный контроль, который не зависит от моментов времени, в которые включается подсоединенный к магистральному трубопроводу насос.

В предпочтительном варианте исполнения изобретения электропроводящий слой состоит из наполненного сажей полимерного материала. Он делает возможным наиболее экономичное изготовление электропроводящего, чувствительного к веществу слоя, так как полимерный материал, с одной стороны, может быть без проблем нанесен на несущую трубу экструзионным способом и посредством введения сажи может простым способом вызвать его электрическую проводимость, и так как, с другой стороны, электрическое сопротивление наполненного сажей синтетического материала чувствительным образом зависит от набухания, происходящего при проникновении вещества, и связанного с этим разрушения связей в саже.

В качестве полимерного основного материала особенно подходит этиленвинилацетат ЭВА, который является как проницаемым для множества веществ, так и имеет достаточно хорошую электрическую проводимость (незначительное удельное омическое сопротивление) благодаря добавлению сажи, предпочтительно в пределах от 20 до 25 весовых %. При этом неожиданно обнаружилось, что добавление сажи снижает проницаемость, в случае необходимости, в допустимом объеме.

Если электропроводящий слой является проницаемым, то он может полностью покрывать внутреннюю и внешнюю поверхности несущей трубы. В данном примере исполнения электропроводящий слой может также использоваться для того, чтобы контролировать магистральный трубопровод на предмет механического разрушения, к примеру поломки.

Если электропроводящий слой окружен электрически изолированным проницаемым слоем, который является проницаемым для вещества, то при достаточной герметичности магистрального трубопровода, благодаря добавлению сажи, снижение скорости реагирования может быть уменьшено, так как электропроводящий проницаемый слой всего лишь еще должен иметь толщину, которая ограничена требуемой для контроля электрического сопротивления или электрической проводимости величиной. Кроме того, электропроводящий проницаемый слой электрически изолирован от окружающей среды, так что магистральный трубопровод может пролегать также в земле или в контакте с электропроводящими деталями установки.

Касательно оборудования и способа задача согласно изобретению решается каждый раз посредством оборудования и, соответственно, способом с признаками зависимых пунктов 8 или 9 формулы изобретения.

Посредством измерения электрического сопротивления электропроводящего слоя, при незначительных затратах на оборудование и измерительную технику, возможен постоянный контроль утечек.

При способе по пункту 9 формулы изобретения временной интервал между обнаружением утечки и определением ее местонахождения снижается вследствие того, что повышение сопротивления используется как запускающий сигнал или триггер-сигнал для проведения измерения с целью определения местоположения утечки, при котором текучая несущая среда прокачивается через магистральный трубопровод и анализируется датчиком выходящего наружу при утечке вещества. Определение местонахождения утечки происходит, таким образом, не только в жестко заданных временных интервалах, но и дополнительно, или только тогда, когда посредством измерения сопротивления определяется появление утечки.

Для дальнейшего разъяснения изобретения делается ссылка на примеры исполнения изобретения, которые демонстрируют:

Фиг.1-4 - в каждом случае магистральный трубопровод в соответствии с изобретением в поперечном сечении, схематично;

Фиг.5 - устройство согласно изобретению также в схематичном принципиальном изображении.

Согласно Фиг.1 магистральный трубопровод 1 включает несущую трубу 2, к примеру, из ПХВ, которая снабжена множеством радиальных отверстий 4. На несущей трубе 2 расположен электропроводящий слой 6, который полностью покрывает несущую трубу 2 и является проницаемым для предназначенного для обнаружения вещества L. Электропроводящий слой 6 чувствителен к веществу, то есть его (удельное) электрическое сопротивление зависит от присутствия вещества L.

Электропроводящий слой 6 в примере исполнения состоит из полимерного материала, наполненного электропроводящими частицами, представляющий собой электрически изолированный полимерный основной материал, к которому для достижения электрической проводимости примешиваются электропроводящие частицы, к примеру частицы сажи. Электропроводящий слой 6 окружен электрически не проводящим, также проницаемым для вещества слоем 8, который предпочтительно состоит из того же полимерного основного материала.

Выбор используемого полимерного основного материала для электропроводящего слоя 6 зависит от выходящего наружу в случае утечки и предназначенного для обнаружения вещества L. Принципиально подходят все полимерные основные материалы, через которые предназначенное для обнаружения вещество L, с одной стороны, может пройти и которые при попадании в них вещества претерпевают структурное изменение, к примеру разбухают, чтобы таким образом разорвать контакт между электропроводящими частицами и ухудшить обеспечиваемую этими контактами электрическую проводимость полимерного материала с примесью электропроводящих частиц.

Требуемое на практике содержание сажи зависит, с одной стороны, от полимерного основного материала, а с другой - от длины магистрального трубопровода, чтобы с минимальными затратами на измерительную технику добиться получения поддающихся учету электрических величин сопротивления, к примеру, в диапазоне нескольких мегаом (МОм).

Для обнаружения соединений углеводорода (в частности, масел, бензина, бензола) в качестве полимерного основного материала особо подходящим проявил себя этиленвинилацетат ЭВА. Содержание сажи в электропроводящем слое 6 в примере исполнения составляет от 20 до 25 весовых %.

В примере исполнения толщина слоя 6 и, соответственно, 8 составляют каждый раз 0,5 мм.

Внешний электрически изолированный проницаемый слой 8, кроме того, окружен не представленной на фигуре проницаемой эластичной защитной оплеткой, благодаря которой он защищен от механического разрушения.

Несущая труба 2, кроме того, по своей внешней поверхности может быть снабжена покрытием, которое состоит из материала, имеющего лишь небольшую поглощающую способность по отношению к веществу L для того, чтобы при наличии большого расстоянии между местом утечки и датчиком обнаружения значительно снизить угасание сигнала, происходящего в несущей трубе 2 в результате абсорбции. Это покрытие, к примеру, из тефлона PTFE наносится на внутреннюю поверхность прежде, чем на несущей трубе будут нанесены радиальные отверстия.

Согласно Фиг.2 предусмотрена однослойная конструкция только с одним электропроводящим и проницаемым для вещества L слоем 6, так что слой 8 и слой 6 образуют функциональное единство.

Принципиально не является настоятельно необходимым, чтобы электропроводящий слой 6, при отсутствии полностью охватывающего несущую трубу 2 электрически изолированного, проницаемого слоя 8, полностью покрывал трубу. В примере исполнения согласно Фиг.3 электропроводящий слой 6 представляет собой расположенную в продольном направлении лентообразную часть проницаемого слоя 8. Другими словами, электропроводящий слой 6 и проницаемый слой 8 расположены на несущей трубе 2 рядом друг с другом. В этом примере исполнения также не является настоятельным требованием, чтобы слой 6 был проницаемым для вещества L.

В представленных на Фиг.2 и 3 примерах исполнения магистральный трубопровод 1 подходит для прокладки в электрически изолированной окружающей среде.

В представленном на Фиг.4 примере исполнения предусмотрен лентообразный электропроводящий слой 6, который помещен в проницаемый слой 8 и посредством которого он электрически изолирован от окружающей среды для того, чтобы сделать возможным применение в электропроводящей среде. Кроме того, в слой 8 помещен обратный провод 9, на электрическое сопротивление которого не оказывает влияние вещество L. Этот обратный провод 9 на конце магистрального трубопровода 1 электрически соединен со слоем 6 и делает возможным измерение своего сопротивления. В качестве провода 9, как это представлено на фигуре, может использоваться проволока. В альтернативном варианте, кроме того, он может быть образован лентообразным электропроводящим слоем.

Согласно Фиг.5 магистральный трубопровод 1 проложен вдоль газопровода 10 между насосом 12 и датчиком 14 предназначенного для обнаружения вещества. В устройстве 16 обработки и управления электрическое сопротивление электропроводящего слоя 6 вдоль участка s измеряется постоянно, то есть даже тогда, когда насос 12 не активен, то есть когда находящаяся в несущей трубе 2 текучая несущая среда находится в неподвижном состоянии. К примеру, для этого вдоль магистрального трубопровода 1 проложен отдельный обратный провод 18. Когда сопротивление электропроводящего слоя 6 превышает заданное значение вследствие выхода наружу при утечке из трубы 2 в окружающую среду вещества L (показано штриховыми линиями) в устройстве 16 обработки и управления генерируется сигнал 20 управления, с помощью которого вводится в действие насос 12 и местонахождение утечки может быть определено посредством ранее разъясненного известного способа.

В зависимости от места пролегания магистрального трубопровода может быть также возможно, что отдельный обратный провод 18 или встроенный в магистральный трубопровод обратный провод 9 (Фиг.4) не являются необходимыми, так как контакт на массу, например, находится в конечном пункте участка, как это показано штриховыми линиями на фигуре.

1. Магистральный трубопровод (1) для контроля утечки и определения местоположения утечки на установке со снабженной отверстиями (4) несущей трубой (2), внешняя поверхность которой покрыта слоем (8), который, по меньшей мере, на расположенном в продольном направлении несущей трубы (2) участке выполнен проницаемым для контролируемого вещества (L), и которая имеет расположенный в своем продольном направлении электропроводящий слой (6), в который вещество (L), по меньшей мере, может проникать и омическое сопротивление которого зависит от проникшего в него вещества.

2. Магистральный трубопровод (1) по п.1, у которого электропроводящий слой (6) состоит из наполненного сажей полимерного материала.

3. Магистральный трубопровод (1) по п.2, у которого в качестве полимерного материала предусмотрен наполненный сажей этиленвинилацетат (ЭВА).

4. Магистральный трубопровод (1) по п.3, у которого концентрация сажи составляет от 20 до 25 вес.%.

5. Магистральный трубопровод (1) по одному из пп.1-4, у которого электропроводящий слой (6) расположен на внешней поверхности несущей трубы (2).

6. Магистральный трубопровод (1) по п.5, у которого электропроводящий слой (6) окружен электрически изолированным, покрывающим несущую трубу (2) слоем (8), который выполнен проницаемым для вещества.

7. Магистральный трубопровод (1) по одному из пп.1-4, 6, у которого электропроводящий слой (6) полностью покрывает внешнюю поверхность несущей трубы (2) и является непроницаемым для вещества (L).

8. Магистральный трубопровод (1) по п.5, у которого электропроводящий слой (6) полностью покрывает внешнюю поверхность несущей трубы (2) и является непроницаемым для вещества (L).

9. Устройство для контроля утечек и определения местоположения утечки на установке с магистральным трубопроводом согласно пп.1-8, а также с устройством (16) для регистрации электрического сопротивления электропроводящего слоя (6).

10. Способ контроля утечки и определения местоположения утечки, при котором электрическое сопротивление электропроводящего слоя (6), проложенного вдоль участка магистрального трубопровода, согласно пп.1-8 регистрируют, и повышение сопротивления используют в качестве пускового сигнала для проведения измерения по определению местонахождения утечки, при котором текучую несущую среду (М) прокачивают насосом через магистральный трубопровод и анализируют посредством датчика (14) для выходящего наружу при утечке вещества (L).