经过运用光纤传感器丈量管壁厚度,气体管道作业人员能够追寻并监控管道腐蚀的速度。将传感器与网络操控外表相连,可使作业人员长途完结作业。
正确追寻腐蚀速率的改变关于天然气管道操作员来说是个严峻的应战。假如被测的腐蚀速率超越2密尔/年,操作工人就会被要求采纳措施以减轻腐蚀或进行修正。虽然许多经过验证的技能(如腐蚀取样管和电阻探针)能够用于丈量腐蚀,但绝大多数技能丈量的是气体的腐蚀,而不是管道壁的改变。因为这些办法只能间接地推算出管道线路的腐蚀速率,固此丈量的精度遭到多种要素的影响。
针对这个问题。Fiber Optic systems Technology公司(FOX-TEK)开宣布的一个解决方案,是将十分活络的FT光纤壁厚传感器和网络监控仪器以及一个卫星或许电池调制解调器结台起来。这个体系能够从任何当地精确地远距离追寻管道腐蚀状况。
该体系运用FT传感器以及相连的监控器表来测由腐蚀导致的每分钟的壁厚改变。这个体系对错侵入式的,能够在管道外外表进行丈量。坐落管道或许压力容器的外外表应力在不变的压力和温度下,其改变量与管壁厚度的改变成反比。经过比较所测应力改变与FT传感器监控
器记载的数据,以及设备的几许信息,公司能够将来自传感器的原始数据转化成包含温度,压力曲折应变和管壁变薄程度的有用参数。
操作原理
传感器的有用原则是低相干光干与。传感器是运用传统的单模光纤制成的;光纤的小直径和灵活性使传感器能够被封装到那些适于监控多种问题(包含腐蚀和管道曲折问题)的外形结构中。
虽然其它定制仪器和外表长度被用于特别项目FT线圈传感器能够被用于大多数运用中,并能够丈量超越±15mm的传感器总位移。这个动态规模结合了传感器丈量长度,限制了应力规模,一个10m测验长度传感器的应力规模为±1500με。在项目方案阶段就需求经过挑选计量长度和传感器结构来满意特定的项目方针。
依据管道腐蚀状况来核算管道壁损耗,一般需求来自3个FT传感器的应力信息。一个是坐落受重视方位的传感器,依据内部压力、管道壁厚度外表温度得出相应的应力信息。另两个传感器供给补偿信号,使体系能够依据操作温度和压力的差异别离信号成分。一旦完结补偿,在重视区域测得的应力就与残存的壁厚成反比(公式1):
此处ε=应力;P=内部压力;
D=管道直径;v=Poisson比率;
E=Young系数; t=“壁厚”。
因为内部腐蚀是一个极慢的进程,所以有时需求搜集超越30天的数据,以便把与壁厚损耗有关的信号及布景信号别离。
运用日前可用的两个FT传感器之一来解调传感器的光学信号。FT 3405首要用于接连监控运用(图1A),而且经过交流电源供电,FT 3410由电池供电,而且外形愈加紧凑,适用于室外阶段性监控运用(图1B)。
FT 3405的可编程特性使公司能够对一切衔接的FT传感器拟定一个主动扫描的时刻表。一切从传感器搜集的数据都被储存到永久性存储器中。这些特征有助于削减作业时刻、确保继续取得安稳的数据流,而且能够捕获更多的数据。
能够使多个3405相互衔接,并将它们衔接到一个数据传输体系中,使公司能够每天直接将数据传输到异地办公室,削减所需的拜访数量。
运转的传感器
因为腐蚀扩展的可能性不断增加,在美国东南部,某天然气管道运营商方案运用腐蚀取样管来追寻两条穿越低地区域的管道改变。虽然一个腐蚀取样管暗示壁损耗速率在可接受极限内,但操作者期望能够经过直接丈量确认实在的管壁损耗速率。
两条管线没有被掩盖(图2),因而一切的进程都是揭露进行的,FOX-TEK在一些地址经过超声波扫描(图3)来快速了解管道壁的当前状况。
操作人员安装了额定的腐蚀取样管端口,FOX-TEK人员则在两个管道上的三处安装了24个FT传感器(图4)。15个线圈FT传感器被安装在底部或许时钟6点处,4个FT传感器被安装在时钟12点处作为压力参阅,还安装了5个专用FT温度传感器。经过环氧处理后,引导光缆经过PVC管道迂回到一个外壳中(图5)。
一切从管道线路上的FT传感器体系中搜集的信息(图6)都经过公司的数据管理和剖析东西(DMAT)程序进行剖析。DMAT被规划成与FOX-TEK设备协同作业,可模仿实在进程并生成陈述。
因为体系的特性,管道内的压力动摇并不共同。为了调理这些压力动摇,原始数据每2小时被均匀一次。为了进一步消除数据差异,剖析人员每七天会集并拟定壁厚应力与压力参阅应力的比率及其改变趋势。为了简化数据表达,均匀每个月核算一次数据。
压力参阅传感器和壁厚传感器受机械和热应力的分配。DMAT内置调制解调器能够别离包含与压力/温度相关的原始应力信号,只要那些暗示壁厚改变的信号才能够被制作出来。图7显现了从一个
传感器处得到的典型数据。
当DMAT被用于消除全体应力、压力和温度之间的耦合时,FOX-TEK剖析人员取得了一份如图8所示的曲线图,图中经过对其间一个壁厚传感器的剖析,显现出现在的壁厚趋势。
在图9中示出了从三个方位点的FT传感器处取得的逐月数据。表1显现了短期(曩昔两个月)、三个月、长时刻(从监控开端)的趋势。用“xxx”表明的值在计算上并不重要。
经过四个月搜集到的数据与现在经过传感器的均匀管壁损耗速率最匹配的约为0.0012英寸每年。因为体系的敏感度为0.002英寸,这个腐蚀速度低于体系可测的活络度。
运用和优点
除了技能方面的优点,运用FOX-TEK FT传感器体系监控腐蚀具有可回收本钱的优点,包含:
从难于挨近的当地更快取得腐蚀数据;
经过直接丈量管道上受重视区域,取得更牢靠的数据;
经过保持牢靠的即时数据更好地进行查看记载;
削减与查看相关的人力本钱;
经过寿数终期评价取得更长的运转时刻;
更牢靠,更低危险。
FOX-TEK体系在监控腐蚀方面有着广泛的运用,能够监控多种类型管道的腐蚀状况,特别适用于追寻通
常的管壁损耗。运用FT传感监控器的“细胞”才能以及长途供电,FOX-TEK能够长途监督管道。这削减了安装本钱一起确保了管道相关信息的共同性。
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