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Erkennung von Säurelecks

2023-11-28
Erkennung von Säurelecks

Erkennung von Säurelecks

Umweltthemen finden heute in der Öffentlichkeit großen Widerhall, und von den Unternehmen wird erwartet, dass sie im Rahmen des Jahresberichts formell Rechenschaft über ihre Umwelt-, Sozial- und Unternehmensführung ablegen. Der Druck von Regierungen, Aufsichtsbehörden und Umweltverbänden ist besonders stark bei Unternehmen, die an der Herstellung von Phosphatdüngern, Arzneimitteln, der Reinigung von Erdöl, Farbstoffen, Schmelzen, Galvanisierung oder der Aufbereitung abgebrannter Kernbrennstoffe beteiligt sind.

Die Herausforderung für Unternehmen, die an diesen Prozessen beteiligt sind, besteht in der Notwendigkeit, hochkorrosive Säuren in einem potenziell komplexen System von Tanks und über- oder unterirdischen Rohrleitungen zu lagern und zu transportieren, mit einer Reihe potenzieller Leckagepunkte, wie z. B. Rohrverschraubungen und Flanschverbindungen, Pumpen, Ventile, Verteiler, Dichtungen, Winkelstücke, T-Stücke, Nippel usw.

Computergestützte Pipeline-Überwachungssysteme oder SCADA-Techniken (Supervisory Control And Data Acquisition) sind zwar praktisch, um große Lecks im Zusammenhang mit größeren Zwischenfällen und ausgedehnten Erdöl- und Erdgasleitungen aufzuspüren, aber für die meisten Vorgänge beim Transport und der Lagerung von Säuren über kürzere Entfernungen und in Chargenströmen nicht praktikabel.

Die meisten Unternehmen begegnen dem Risiko von Säurelecks durch eine Kombination aus Eindämmung und Sichtkontrolle. Es gibt verschiedene Techniken, um die Wirksamkeit der Sichtprüfung zu erhöhen, z. B. die Verwendung von Leuchtstoffen in Verbindung mit geeigneten Leckprüfleuchten oder farbwechselnden Lecksuchfarben. Natürlich sind diese Techniken nur dort sinnvoll, wo die Rohrleitungen sichtbar sind. Die physische Inspektion kann zeitaufwendig sein und unterliegt der menschlichen Fehlbarkeit.

Mindestens ein Unternehmen setzt Nylonschläuche ein, um an versteckten Stellen entlang der Leitung Dampfproben für die Analyse zu entnehmen. Wir vermuten, dass der Zeitaufwand für die erneute Begehung eines Probenahmepunkts und die Menge des zu analysierenden Dampfs zu einer eher langsamen Gesamtreaktion führen.

Die Heliumprüfung ist ein spezielles Verfahren zur Leckortung, das manchmal bei der Inbetriebnahme eingesetzt wird, aber keine praktische Lösung für eine in Betrieb befindliche Anlage darstellt.

Lecksuchkabeltechniken werden sehr effektiv für die Erkennung von Wasserlecks in Innenräumen und von Lecks in wässrigen Chemikalien eingesetzt, waren aber bisher für die Erkennung von Lecks in starken Mineralsäuren im Freien nicht praktikabel. Die älteren Kabel konnten nicht verwendet werden, da sie auch auf zufällige Wasserquellen wie Regen oder Schneeschmelze reagierten.

Verteiltes Kabel zur Erkennung von Säurelecks

Sensorkabel zur Erkennung von Säurelecks

Anfang 2010 kündigte die Produktgruppe TraceTek von nVent RAYCHEM die Einführung eines neuen Sensorkabels an, das direkt auf konzentrierte Schwefel- und Salpetersäure anspricht.

TT7000-HUV die Sensorkabel sind in erster Linie für den Einsatz an Freileitungen, vertikalen Rohren, Ventilen und Verteilern sowie anderentTEinrichtungen vorgesehen, an denen konzentrierte Schwefel- oder Salpetersäure austreten könnte. Sensorkabel können auch auf Böden, in Auffangwannen, in Schächten, Gräben und unterirdisch in slotTnischen Leitungen verwendet werden. Sie können zur Überwachung des Überwachungsraums in doppelwandige Rohrleitungen oder Tanks gezogen werden.

Das einzigartige Merkmal dieses neuen TT700-HUV-Kabels ist seine Fähigkeit, Regen, Schneeschmelze, windverwehte Gischt oder andere Wasserquellen zu ignorieren, die frühere Generationen von Sensorkabeln ausgelöst hätten.

TT7000-HUV Sensorkabel für starke Mineralsäuren

TT7000-HUV Sensorkabel für starke Mineralsäuren

In Verbindung mit den entsprechenden Überwachungsinstrumenten erkennt das Kabel das Vorhandensein von Säure, löst einen Alarm aus und lokalisiert den Ort des Säurekontakts mit einer Genauigkeit von +/- 1 m. Es ist so konzipiert, dass es zufälliges Wasser ignoriert, sei es durch Kondensation, Lecks in der Steigleitung, Brüche in der Auffangleitung oder ähnliche Quellen.

Das Kabel besteht aus einem vieradrigen Bündel, das spiralförmig um einen zentralen Kern gewickelt ist. Zwei Drähte sind mit einer Fluorpolymer-Isolierung isoliert, die aufgrund ihrer Beständigkeit gegen Säure undtTack ausgewählt wurde. Sie sind so konzipiert, dass sie auch nach Kontakt mit Säure intakt und isoliert bleiben.

Die beiden verbleibenden Drähte sind mit einem lackähnlichen Isoliermaterial ummantelt, das Wasser jeglicher Herkunft, organischen Lösungsmitteln, Kraftstoffen, verdünnten und schwachen Säuren und anderen unangenehmen Flüssigkeiten standhält, die in der Arbeitsumgebung einer Anlage vorkommen können.

Wenn jedoch konzentrierte Säuren (Schwefelsäure mit einer Konzentration von mehr als 75 % oder Salpetersäure mit einer Konzentration von mehr als 50 %) in Kontakt kommen, löst sich das Isoliermaterial auf und legt die darunter liegenden Leiter frei. Die Säure selbst wird dann als leitfähiger Ladungstransferelektrolyt verwendet, der eine Ionenleitung von einer Elektrode zur anderen ermöglicht, so dass die verschüttete Säure aufgespürt und lokalisiert werden kann.

An den vier Leitern des Kabels wird eine kleine Gleichspannung in verschiedenen Kombinationen angelegt, um sicherzustellen, dass das Kabel nicht unterbrochen oder beschädigt wurde. Das Kabel wird vollständig überwacht, und der Benutzer wird benachrichtigt, wenn ein Schaden aufgetreten ist, der die Fähigkeit des Systems, ein Säureleck zu erkennen und zu lokalisieren, beeinträchtigen würde.

Erfassung der Schwefel- und Salpetersäurezeit

Die äußere Seilschicht aus Polyesterfasern sorgt für einen engen Kontakt zwischen Säuretropfen und dem Kabelkern. Außerdem bietet sie mechanischen Abriebschutz und Zugfestigkeit bei der Installation in Doppelrohrleitungen. Ein Hauptvorteil der äußeren Umflechtung aus schwarzem Polyester besteht darin, dass sie einen UV-beständigen "Sonnenschutz" bietet, der den Kabelkern zusätzlich vor UV-Strahlen schützt.

Betriebsumgebung

TTdas 700-HUV-Sensorkabel ist für anspruchsvolle Innen- und Außenumgebungen ausgelegt und wurde so entwickelt, dass es bei normalem Gebrauch dauerhaft wasserbeständig ist.

Qualifizierungstests wurden in Salzwasser, heißem Wasser und Leitungswasser über längere Zeiträume durchgeführt, wobei keine Beeinträchtigung des Sensorkabels beobachtet wurde.

Zusätzlich zum Schutz vor UV-Strahlung kann das Kabel Regen, Schnee, Nebel, Kondensation, Staub, aufgewirbeltem Schmutz und anderen Verunreinigungen ausgesetzt werden, ohne einen Fehlalarm auszulösen.

Instrumentierung

TraceTek TTSIM-1

Die Instrumentierung (TTSIM-1) liefert eine Erregerspannung, die übertTalle paar Sekunden einen Stromfluss von einem Elektrodendraht zum anderen bewirkt. Bis zum Auftreten eines Säurelecks ist kein Stromfluss möglich.

Erst nachdem die selektive Isolierung durch die SäuretTangegriffen und aufgelöst wurde, kann Strom von einer Elektrode zur anderen fließen. Das TTSIM-1 überwacht den plötzlichen Anstieg des Stromflusses, schließt daraus, dass ein Leck entdeckt wurde, und warnt den Bediener vor dem Ereignis.

Eine weitere Reihe von Messungen, die vom integrierten Mikroprozessor des TTSIM verwaltet werden, ermöglichen die Berechnung der Leckstelle.

Leckortung

Die Berechnung des Leckortes erfolgt erst nach der Bestätigung der Entdeckung. Das Kabel ist mit einer engen Ohm/Meter-Toleranz gefertigt, so dass die Leckstelle präzise berechnet werden kann. Die typische Ortungsgenauigkeit beträgt +/- 1 m für einen 1000 m langen Stromkreis.

Verlegung des Sensorkabels

tTBei der Überwachung von hängenden oder in einem Gestell montierten Rohren muss das Sensorkabel TT7000-HUV an der tiefsten Stelle des Rohrsystems verlegt werden, an der ein Säureleck am wahrscheinlichsten aus dem Rohrsystem tropft. Normalerweise ist dies bei horizontalen Rohrleitungen die 6-Uhr-Position, aber bei ungewöhnlichen Standortbedingungen können auch andere Montageorte und -techniken erforderlich sein.

Insbesondere sollte auf Rohrstützen, Kupplungen, T-Stücke, Ventile und anderetTElemente geachtet werden. Es liegt in der Verantwortung des Installateurs, das Kabel so zu positionieren, dass Leckagen auf das Kabel tropfen können.

Bei einigen Installationen können die Materialien oder Strukturen unterhalb des Rohrsystems so kritisch oder wertvoll sein, dass zusätzlich zum Sensor ein Auffangsystem in Betracht gezogen werden sollte.

Für Rohrleitungsanwendungen:

  • Das Kabel sollte entlang der botTom des Rohrs verlegt werden, wobei das Kabel mit Kabelbindern in der 6-Uhr-Position zu sichern ist. Die Kabelposition sollte innerhalb von 6 mm von der 6-Uhr-Position beibehalten werden.
  • Alle 300 bis 450 mm entlang des Rohrs sollte ein Kabelbinder verwendet werden, wobei bei Bedarf zusätzliche Kabelbinder antTings oder Biegungen verwendet werden können.

Wichtig: Es liegt in der Verantwortung des Installateurs, das Sensorkabel richtig zu positionieren. Das Kabel muss an der tiefsten Stelle des Rohrs oder der RohrleitungtTso verlegt werden, dass aus dem Rohr oder der RohrleitungtTaustretende Säure auf die Kabeloberfläche tropft, wenn sie vom BotTom des Rohrs oder der RohrleitungtTabtropft. Das Kabel sollte nicht auf der Oberseite oder an der Seite eines Rohrs verwendet werden. Es sollte nicht zum Aufwickeln von horizontalen Rohren verwendet werden.

Ausnahme: Wenn das Kabel zur Verfolgung von vertikalen Rohren verwendet wird, sollte das Kabel spiralförmig um das Rohr gewickelt und mit Kabelbindern gesichert werden.

Installation des Sensorkabels

Bei Schächten, Auffanggräben und Unterfluranwendungen sollte an jedem Kabelanschluss eine Serviceschleife vorgesehen werden. Es muss darauf geachtet werden, dass die maximale Zugkraft von 100 kg nicht überschritten wird.

Einseitiges, eindeutiges Nachweisverfahren

Wenn eine ausreichend konzentrierte Säure atTauf das Kabel trifft, wird die äußere Schicht der Elektrodenisolierung aufgelöst. Der daraus resultierende Detektionsalarm und die Standortberechnung sind vollständig und eindeutig, aber der Einweg-Detektionsprozess erfordert bestimmte Überlegungen zur Prüfung und Wartung.

Das Kabel darf nicht mit Säure getestet werden, da die Zerstörung der säurespezifischen Isolationsschicht ein Einwegprozess ist.

Sobald ein bestimmter Kabelabschnitt mit Säure in Berührung gekommen ist, muss er ersetzt werden, um die volle Funktionsfähigkeit wiederherzustellen. Wird das Kabel nicht ausgetauscht, fungiert der Teil des Kabels, in dem sich die säureselektive Isolierung aufgelöst hat, als Wassersensorkabel und könnte aufgrund von Kondensation oder anderen Wasserquellen im Sicherheitsbehälter Fehlalarme auslösen.

Wenn zwischen der Leckerkennung und dem Beginn der Reinigungsarbeiten genügend Zeit vergeht, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass die Elektroden selbst zerstört werden und die Messgeräte den Verlust der Kabelkontinuität als Kabelbruch oder Schleifenbruch anzeigen.

Nach der Sanierung

Wenn der Umfang des aktivierten Kabels begrenzt ist, kann es sinnvoll sein, eine kurze Ersatzlänge mit Hilfe von Steckverbindern oder butT zu spleißen (vor Ort installierte Steckersätze und Spleiße sind erhältlich). In vielen Fällen ist es jedoch wirtschaftlich sinnvoller, einen ganzen Kabelabschnitt zu ersetzen, nachdem der Leckbereich gespült und die Leckquelle repariert wurde. Die Entscheidung hängt von den örtlichen Fähigkeiten und dem Zeitdruck für die Wiederherstellung des Betriebs ab.

Schlussfolgerung

Bis zur Entwicklung von Kabeln, die starke Säuren aufspüren, waren die Methoden zur Erkennung von Lecks begrenzt und uneinheitlich. Die visuelle Inspektion war die nützlichste Strategie für oberirdische und oberirdische Transportleitungen und Sicherheitsbehälter, die durch farbverändernde Farben und Farbstoffe unterstützt wurde.

Mit dem Aufkommen von Säureerkennungskabeln, die in Verbindung mit Echtzeit-Überwachungsinstrumenten eingesetzt werden, steht nun ein Frühwarnsystem zur Verfügung, das in einer ganzen Reihe von Umgebungen gleichermaßen gut funktioniert. Dazu gehören Freileitungen, vertikale Rohre, Ventile, Verteiler und andere Einrichtungen, an denen konzentrierte Schwefel- oder Salpetersäure austreten könnte.tT Sensorkabel können auch auf Böden, in Auffangwannen, in Schächten, Gräben und unterirdisch in schlampigtTgeführten Leitungen eingesetzt werden.

Ein System, das um ein starkes, säureerkennendes Kabel herum aufgebaut ist, bietet eine kostengünstige Überwachung rund um die Uhr, die eine schnelle Reaktion ermöglicht und das Risiko von Umweltschäden, Betriebsunterbrechungen und teuren Aufräumarbeiten begrenzt.

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