Měřicí technika pro ověřování integrity plynovodů

Obr. 1 Závěsný laserový detektor Pergam-Suisse  Obr. 1 Závěsný laserový detektor Pergam-Suisse 

Součástí diagnostiky stavu plynovodní sítě zemního plynu, kterou provozuje a udržuje NET4GAS, s.r.o., je také soustavné diagnostikování integrity potrubí, a to jak plynovodů v terénu, tak i v areálech kompresních a měřicích stanic a armaturních uzlů. Příspěvek představuje používané metody a přístroje při detekování úniku plynu z plynárenského zařízení.

  1.  Úvod

Bezvadný stav plynového potrubí je základním předpokladem efektivního a bezpečného provozování plynárenské soustavy. Jednou z činností útvaru diagnostiky společnosti NET4GAS, s.r.o. (N4G) je zajišťování integrity potrubí vyhledáváním, následnou vizualizací a kvantifikací úniků plynu do ovzduší. Zjištěná data jsou podkladem pro následné zpracování v procesu systému údržby při zachování maximálních bezpečnostních a environmentálních opatření pro provoz plynovodu.

V roce 2013 byl spuštěn v N4G projekt sledování a zabezpečení integrity potrubí, jehož cílem bylo předcházení nebezpečným situacím, identifikace rizika výbuchu a také možnost jeho řízení a eliminace možného poškození zařízení. Z ekonomického hlediska je přínosem projektu možnost provozování plynárenské soustavy bez finančních ztrát, jež případné úniky způsobují. Prioritou N4G je z pohledu společenské zodpovědnosti zvýšení míry ochrany života a zdraví zaměstnanců a životního prostředí. 

  1. Vyhledávání, vizualizace a kvantifikace úniků plynu v podmínkách N4G

2.1 Výběr měřicí techniky pro lokalizaci úniků zemního plynu

V podmínkách N4G jsou pro běžnou údržbu používány přístroje s pasivními detektory koncentrace plynu. Útvar diagnostiky používá pro detekci úniku plynu aktivní laserové detektory, které jsou vhodnější pro plošnou detekci na plynovodní technologii z důvodu okamžité odezvy. Níže uvedené typy zjišťování úniků využívají tento aktivní princip měření a navzájem se doplňují.

2.1.1 Použití letecké techniky

Případné narušení integrity dálkového potrubí plynovodu je pravidelně detekováno za použití letecké techniky, většinou vrtulníku se zavěšeným laserovým detektorem (obr. 1). Z výšky 100 m lze detekovat veškeré porušení integrity potrubí celé plynovodní sítě během jednoho týdne. Výsledky takto provedené kontroly obsahují údaje o pravděpodobnosti výskytu metanu, fotodokumentaci a souřadnice detekované vady. Tyto údaje následně pracovníci údržby ověří pochůzkovým měřením.

2.1.2 Použití přenosného detektoru

V praxi se jako nejvhodnější zařízení pro pochůzková měření v technologických areálech osvědčil přenosný detektor koncentrace zemního plynu LaserMethane mini (obr. 2). Lokalizace úniků plynu do ovzduší je prováděna pomocí laserového fotodetektoru, jehož princip je založen na využívání absorpční spektrometrie. Přístroj je v provedení ATEX-EX a detekuje úniky z bezpečné vzdálenosti až 100 m s okamžitou odezvou. Koncentrace je zobrazena na displeji, doprovází ji zvukový signál. Hlavní výhodou tohoto řešení je detekce na větší vzdálenost. Velmi spolehlivě detekuje koncentrace v těžko přístupných místech, resp. ve výškách bez nutnosti použití žebříku, případně jiných pomocných zařízení.

Obr. 2 LaserMethane mini

 

2.2 Vizualizace úniku zemního plynu

Důležitým výstupem měření úniků plynu z plynárenské technologie je vizualizace úniku, a to jednak pro archivaci a statistiku úniků, jednak jako pomůcka pro pracovníky údržby pro přesnější lokalizaci místa úniku. K vizualizaci využívá útvar diagnostiky N4G kameru FLIR GF 320 (obr. 3). Videozáznam z infračervené kamery zviditelní unikající zemní plyn, jako doplněk je u každého záznamu uveden rovněž reálný obraz z místa úniku. Kameru lze samozřejmě použít i k lokalizaci úniků, obsluha v infračerveném režimu přímo na displeji kamery sleduje intenzitu úniku plynu. Je vybavena chlazeným mozaikovým detektorem, který pracuje ve spektrálním rozsahu 3–5 µm. Obsahuje spektrální filtr, pomocí kterého se plyny stávají viditelné. Mimo metanu lze kameru úspěšně použít také pro jiné plyny na bázi uhlovodíků s podobným spektrálním rozsahem. Videozáznamy, reálné i infračervené, jsou uloženy ve formátu MP4 k dalšímu zpracování.

Předností infračervené kamery je lokalizace úniků plynu v uzavřených místnostech, jímkách nebo v místech s větším množstvím úniků a dokáže identifikovat zdroj úniku také v podmínkách nasycení prostoru unikajícím zemním plynem.

Obr. 3 Kamera FLIR GF 320

 

Kameru FLIR GF 320 lze použít i jako klasickou termografickou kameru. V podmínkách N4G je využívána především pro identifikaci vnitřních úniků hraničních armatur plynárenské technologie. Při této kontrole je využito fyzikálních vlastností zemního plynu, kdy při úniku plynu přes sedla armatury dochází k expanzi a následnému ochlazování plynovodního potrubí. Aplikace je přímo závislá na teplotě okolí, protože teplota přepravovaného plynu se pohybuje kolem 10 °C a i při nízkém úniku (tedy nízké expanzi) klesá její citlivost, je tedy nejvhodnější pro použití v letních měsících. Během příznivých mikroklimatických podmínek velmi spolehlivě odhalí i drobné vnitřní netěsnosti, např. odfukových a havarijních armatur (obr. 4, 5 a 6). 

Obr. 4 Netěsný ventil DN 50
Obr. 5 Netěsný kulový uzávěr DN 100
Obr. 6 Netěsný kulový uzávěr DN 1000

 

2.3 Kvantifikace úniků

Identifikovaná a vizualizovaná data jsou v další fázi určitou metodou kvantifikována vhodnou formou pro další systémové zpracování.

Pro kvantifikaci úniků zemního plynu se jeví jako nejvhodnější zařízení Bacharach HiFlow Sampler, které umožňuje kvantifikovat každý únik na plynárenské technologii až do průtoku 250 l/min, což je z hlediska ztrát při přepravě plynu limitující. Unikající zemní plyn je pomocí různých nástavců nasáván do přístroje kalibrovaným čerpadlem s průtokem právě 250 l/min. Analyzátor změří současně procentuální objem metanu v nasávané směsi a vyhodnotí přímo na displeji přístroje průtok metanu. Paralelním zapojením dvou přístrojů lze zvýšit měřicí rozsah až na 500 l/min, což dostatečně pokrývá všechny dosavadní závady na plynovodní technologii.

Obr. 7 Kvantifikátor Bacharach

 

  1. Vyhodnocení úniků

Plynárenská technologie N4G je pro účely systémového hodnocení úniků rozdělena na kompresní stanice, armaturní uzly a linii plynovodu; každá z těchto skupin je dělena na jednotlivá technická místa. Technické místo je definovaná nejmenší jednotka technologie. Podle konkrétních technických míst jsou statisticky hodnoceny jednotlivé technologické celky. Metodika hodnocení je definována ve vnitřním předpisu N4G s přihlédnutím k příslušným legislativním a oborovým normám a úniky jsou rozděleny do tří kategorií podle závažnosti:

  • únik, který vysoce ohrožuje bezpečnost a spolehlivost přepravy,
  • únik, který ohrožuje spolehlivost přepravy,
  • únik, který neohrožuje spolehlivost přepravy. 

Na základě přiřazení kategorie je určen termín realizace opravy. Následná kontrola zařízení potvrdí bezvadnost stavu potrubí. 

  1. Závěr

Systém měření, identifikace a soustavného sledování integrity potrubních systémů přináší maximální zajištění bezpečnosti a spolehlivosti přepravy plynu. Odstraněním byť i drobných úniků do ovzduší se nejen uspoří značné finanční prostředky za uniklý plyn, ale také se zvýší míra ochrany života a zdraví a životního prostředí. 

Autory článku jsou Martin Hanzl a Ing. Aleš Skoupý ze společnosti NET4GAS, s.r.o. Na Hřebenech II 1718/8, 140 21 Praha, tel.: +420 220 225 176, e-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript., Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript..

Recenzent: Ing. Jiří Svoboda, "TMV SS" spol. s r. o., Praha, vedoucí odborné skupiny termografie při ATD ČR, z. s., certifikovaná osoba na funkci Technik diagnostik termografie – kategorie III

Řízení a údržba průmyslového podniku

Časopis Řízení a údržba průmyslového podniku již přes 10 let patří mezi neodmyslitelný zdroj informací v oblasti průmyslové údržby a diagnostiky. Část obsahu je z pera licenčních autorů Plant Engineering z USA.

www.udrzbapodniku.cz