Presja na środowisko staje się poważnym problemem dla wielu gałęzi przemysłu, w których silne kwasy mineralne są wykorzystywane w procesach produkcyjnych, jako produkt uboczny lub jako odpad. Wiodące firmy już przyjęły reżim dobrej konserwacji, szkoleń, procedur ograniczania wycieków i wycieków. Coraz częściej poszukują również lepszych sposobów wykrywania wycieków kwasu lub wycieków na najwcześniejszym etapie. Są w pełni świadomi szkód, jakie incydent środowiskowy może mieć dla ich reputacji korporacyjnej. W tym artykule omawiamy pokrótce niektóre strategie, które były stosowane w przeszłości i badamy, w jaki sposób innowacyjna technologia przewodów sensorowych detekcji liniowej może zapewnić wydajne i opłacalne sposoby wykrywania wycieków kwasów.

Wprowadzenie

Kwestie środowiskowe mają dziś bardzo silny rezonans w opinii publicznej, a obecnie oczekuje się, że przedsiębiorstwa będą formalnie rozliczać się z ładu środowiskowego, społecznego i korporacyjnego w ramach Raportu Rocznego. Naciski ze strony rządów, organów regulacyjnych i środowiskowych grup nacisku są szczególnie silne w przypadku podmiotów zajmujących się produkcją nawozów fosforowych, farmaceutyków, oczyszczaniem ropy naftowej, barwnikami, wytapianiem, powlekaniem elektrolitycznym lub ponownym przetwarzaniem wypalonego paliwa jądrowego.

Wyzwaniem dla firm uczestniczących w tych procesach jest potrzeba przechowywania i transportu silnie korodujących kwasów w potencjalnie złożonym systemie zbiorników i rurociągów napowietrznych lub podziemnych, z powiązanym zakresem potencjalnych punktów wycieku, takich jak gwintowane i kołnierzowe połączenia rurowe, pompy, zawory, kolektory, uszczelki, kolanka, trójniki, nyple itp.

Systemy obliczeniowego monitorowania rurociągów lub techniki kontroli nadzorczej i gromadzenia danych (SCADA), chociaż są praktyczne w wykrywaniu dużych wycieków związanych z poważnymi incydentami i rozszerzoną geografią rurociągów przesyłowych ropy i gazu, nie są opłacalne w przypadku większości operacji związanych z transportem i przechowywaniem kwasów na krótszych dystansach i przy przepływach wsadowych.

Większość firm radzi sobie z ryzykiem wycieku kwasu poprzez połączenie hermetyzacji i kontroli wizualnej. Dostępnych jest kilka technik zwiększających skuteczność kontroli wzrokowej, na przykład stosowanie barwników fluorescencyjnych wraz z odpowiednimi lampkami kontrolnymi lub farbą do wykrywania wycieków zmieniającą kolor. Oczywiście są one przydatne tylko wtedy, gdy rurociągi są widoczne. Kontrola fizyczna może być czasochłonna i podlega omylności człowieka.

Testowanie helu jest specjalną techniką lokalizowania nieszczelności, czasami używaną podczas odbioru technicznego, ale nie stanowi praktycznego rozwiązania dla działającej instalacji. Techniki okablowania do wykrywania wycieków są bardzo skutecznie wykorzystywane do wykrywania wycieków wody w pomieszczeniach i chemikaliów wodnych, ale jak dotąd nie były praktyczne w przypadku wykrywania na zewnątrz silnych wycieków kwasów mineralnych. Starszych kabli nie można było użyć, ponieważ wykrywały one również przypadkowe źródła wody, takie jak deszcz lub topniejący śnieg, i reagowały na nie.


Rozproszony przewód sensorowy detekcji liniowej do wykrywania wycieków kwasu

Na początku roku 2010 grupa produktów TraceTek firmy nVent RAYCHEM ogłosiła wprowadzenie nowego przewodu sensorowego, który jest bezpośrednio skierowany do stężonych kwasów siarkowego i azotowego.

Przewody sensorowe TraceTek TT7000-HUV są przeznaczone głównie do stosowania na rurociągach napowietrznych, rurach pionowych, zaworach i kolektorach oraz innych kształtkach, w których może wyciekać stężony kwas siarkowy lub azotowy. Przewody sensorowe można również stosować na podłogach, w wannach ściekowych, w studzienkach, rowach i pod ziemią w kanałach szczelinowych, można je wciągać do rur lub zbiorników o podwójnych ścianach w celu monitorowania przestrzeni międzypłaszczowej.

Unikalną cechą tego przewodu TT700-HUV jest jego zdolność do ignorowania deszczu, topnienia śniegu, nawiewanej przez wiatr mgiełki morskiej lub innych źródeł wody, które wyzwoliłyby poprzednie generacje kabla czujnika.

W połączeniu z oprzyrządowaniem monitorującym, przewód wykrywa obecność kwasu, wyzwala alarm i wskazuje lokalizację kontaktu z kwasem z dokładnością do +/- 1 m. Został zaprojektowany w celu ignorowania przypadkowej wody, czy to z kondensacji, wycieków pionów, pęknięć w rurze osłonowej lub podobnych źródeł.

Przewody sensorowe TraceTek TT7000-HUV są przeznaczone głównie do stosowania na rurociągach napowietrznych, rurach pionowych, zaworach i kolektorach oraz innych kształtkach, w których może wyciekać stężony kwas siarkowy lub azotowy
kwas siarkowy i azotowy czas detekcji wycieku

Przewód składa się z wiązki czterech drutów owiniętych spiralnie wokół centralnego rdzenia. Dwa przewody są izolowane izolacją z fluoropolimeru dobraną ze względu na odporność na działanie kwasów. Zostały zaprojektowane tak, aby pozostawały nienaruszone i izolowane nawet po kontakcie z kwasem.

Dwa pozostałe przewody są pokryte płaszczem podobnym do lakieru materiałem izolacyjnym, który zatrzyma się w wodzie z dowolnego źródła, rozpuszczalnikach organicznych, paliwach, rozcieńczonych i słabych kwasach oraz innych uciążliwych płynach, które można napotkać w środowisku roboczym.

Jeśli jednak stężone kwasy (siarkowy> 75% lub azotowy> 50%) zetkną się, materiał izolacyjny rozpuszcza się odsłaniając leżące pod nim przewody. Sam kwas jest następnie używany jako przewodzący elektrolit przenoszący ładunek, który umożliwia przewodzenie jonowe z jednej elektrody do drugiej, umożliwiając wykrycie i zlokalizowanie wycieku kwasu.

Małe napięcie wzbudzenia DC jest przykładane w kilku kombinacjach do czterech przewodów tworzących przewód, aby zapewnić, że przewód nie został odłączony lub uszkodzony. Przewód jest w pełni nadzorowany, a użytkownik jest powiadamiany o wszelkich uszkodzeniach, które mogłyby utrudnić systemowi wykrycie i zlokalizowanie wycieku kwasu.

Zewnętrzna warstwa liny z włókna poliestrowego zapewnia odprowadzanie wilgoci, aby zapewnić bliski kontakt między kroplami kwasu a rdzeniem przewodu. Zapewnia również ochronę przed ścieraniem mechanicznym i wytrzymałość na rozciąganie podczas instalacji w rurach z podwójną osłoną. Główną zaletą zewnętrznego oplotu z czarnego poliestru jest to, że zapewnia on odporną na promieniowanie UV „osłonę przeciwsłoneczną” zapewniającą dodatkową ochronę rdzenia przewodu przed promieniowaniem UV.

Środowisko działania

Przewód sensorowy TraceTek TT700-HUV jest przeznaczony do wymagających środowisk wewnętrznych lub zewnętrznych i został zaprojektowany tak, aby był trwale odporny na wodę podczas normalnego użytkowania.

Testy kwalifikacyjne zostały przeprowadzone w słonej wodzie, gorącej wodzie i wodzie wodociągowej przez dłuższy czas i nie zaobserwowano degradacji kabla czujnikowego.
Oprócz ochrony przed promieniowaniem UV, kabel może być narażony na deszcz, śnieg, mgłę, kondensację, kurz, brud i inne zanieczyszczenia bez wywoływania fałszywego alarmu.

Oprzyrządowanie

Oprzyrządowanie (TTSIM-1) dostarcza napięcie wzbudzenia, które co kilka sekund próbuje skierować prąd z jednego drutu elektrodowego do drugiego. Przepływ prądu nie jest możliwy, dopóki nie nastąpi wyciek kwasu.

Dopiero po zaatakowaniu izolacji selektywnej i rozpuszczeniu jej przez kwas prąd może przepływać z jednej elektrody do drugiej. TTSIM-1 monitoruje nagły wzrost przepływu prądu, wnioskuje o wykryciu wycieku i ostrzega operatora o zdarzeniu.

Kolejny zestaw pomiarów zarządzany przez wbudowany mikroprocesor TTSIM umożliwia obliczenie miejsca wycieku.

Lokalizacja wycieku

Obliczenia miejsca wycieku dokonuje się dopiero po potwierdzeniu wykrycia. Przewód jest wytwarzany z wąską tolerancją w omach na metr, dzięki czemu można precyzyjnie obliczyć lokalizację wycieku. Typowa dokładność lokalizacji wynosi +/- 1 m dla obwodu 1000 m.

Instalacja

W przypadku stosowania do monitorowania rur podwieszanych lub montowanych w stojaku przewody sensorowe TT7000-HUV muszą być przymocowane do systemu rur w najniższym punkcie, w którym jakikolwiek wyciek kwasu prawdopodobnie wycieknie z systemu rur. Zwykle będzie to pozycja godziny 6 na poziomych przewodach rurowych, ale inne miejsca montażu i techniki mogą być konieczne, jeśli warunki na miejscu są nietypowe.

W szczególności należy zwrócić szczególną uwagę na wsporniki rur, łączniki, trójniki, zawory i inne elementy złączne. Instalator jest odpowiedzialny za takie ułożenie kabla, aby jakikolwiek wyciek kapał na kabel.

W niektórych instalacjach materiały lub konstrukcje znajdujące się pod systemem rur mogą być tak krytyczne lub cenne, że oprócz czujnika należy rozważyć zastosowanie systemu tac ociekowych.
Do zastosowań w rurociągach:

  • Przewód powinien przebiegać wzdłuż dna rury, za pomocą opasek zabezpieczających, aby zabezpieczyć go w pozycji na godzinie 6. Położenie przewodu powinno być utrzymywane w zakresie 6 mm (1/4 cala) od pozycji na godzinie 6.
  • Jedna opaska powinna być używana co 12 do 18 cali (300 do 450 mm) wzdłuż rury, z dodatkowymi opaskami na złączkach lub łukach, w razie potrzeby.

Ważne: Obowiązkiem instalatora jest prawidłowe ułożenie przewodu sensorowego. przewód musi wyznaczać najniższy punkt rury lub złączek, tak aby jakikolwiek kwas wyciekający z rury lub złączek kapał na powierzchnię kabla, gdy ścieka on z dna rury lub kształtki. Przewód nie powinien być umieszczany na górnej lub bocznej powierzchni rury. Nie należy go stosować do spirali rur poziomych.

W przypadku studzienek, rowów ochronnych i podłóg, na każdym złączu kablowym należy przewidzieć pętlę serwisową. Należy uważać, aby nie przekroczyć maksymalnej siły ciągnięcia wynoszącej 100 kg.

montaż rurociągu kwasy
Konfiguracje dla rurociągów pionowych i poziomych
Pętla serwisowa

Jednokierunkowy, jednoznaczny proces wykrywania

Gdy kwas o wystarczającym stężeniu zaatakuje przewód sensorowy, zewnętrzna warstwa izolacji elektrody ulega rozpuszczeniu. Wynikowy alarm detekcji i obliczenie lokalizacji są kompletne i jednoznaczne, ale jednokierunkowy proces wykrywania narzuca pewne kwestie związane z testowaniem i konserwacją. Przewód nie może być testowany kwasem, ponieważ zniszczenie warstwy izolacji specyficznej dla kwasu jest procesem jednokierunkowym. Po wystawieniu określonego odcinka kabla na działanie kwasu należy go wymienić, aby przywrócić pełne działanie. Jeśli przewód nie zostanie wymieniony, część przewodu, w której rozpuściła się izolacja selektywna kwasowo, będzie działać jak przewód wykrywający wodę i może generować fałszywe alarmy z powodu kondensacji lub innych źródeł wody w obszarze.

Jeśli między wykryciem wycieku a rozpoczęciem operacji czyszczenia upłynie wystarczająca ilość czasu, istnieje duże prawdopodobieństwo, że same elektrody zostaną zniszczone, a oprzyrządowanie wykaże utratę ciągłości przewodu w postaci zerwania przewodu lub przerwania pętli.

Po wymianie aktywowanego odcinka przewodu sensorowego

Jeśli długość aktywowanego przewodu jest niewielka, sensowne może być wymiana krótkiej długości za pomocą złączy lub połączeń naprawczych. Jednak w wielu przypadkach bardziej ekonomiczna jest wymiana całego odcinka przewodu po przepłukaniu obszaru wycieku i naprawie źródła wycieku. Wybór będzie oparty na lokalnych poziomach umiejętności i presji czasu, aby przywrócić pracę obwodu.