Blog

Aug 16, 2023

Leckerkennung und -überwachung

F1) Welche Technologie steht für die Lecküberwachung an Dichtphasen-CO2-Pipelines zur Verfügung? Chris Davison: API 1130 bietet eine empfohlene Vorgehensweise für Computational Pipeline Monitoring (CPM) für Flüssigkeiten.

F1) Welche Technologie steht für die Lecküberwachung an Dichtphasen-CO2-Pipelines zur Verfügung?

Chris Davison: API 1130 bietet eine empfohlene Vorgehensweise für Computational Pipeline Monitoring (CPM) für Flüssigkeiten. SCADA-Massenbilanzberechnungen, die nur auf gemessenen Durchflussmesserdaten basieren, können unzuverlässig sein und zu Fehlalarmen führen. Durch die Kopplung von Messdaten mit einer hydraulischen Simulation, die auch Flüssigkeitseigenschaften und thermodynamische Effekte berücksichtigen und gleichzeitig Messfehler kompensieren kann, ist es möglich, die Signatur eines Lecks mit zuverlässigeren Ergebnissen zu identifizieren. Ein Echtzeit-Transientenmodell-Ansatz (RTTM) kann unter Verwendung vorhandener Messgeräte und Telemetrie nachgerüstet werden. Bei Unterwasserpipelines oder bestehenden erdverlegten Pipelines ist die Installation spezieller Ausrüstung, beispielsweise Glasfaser, eine Herausforderung und kostspielig.F2) Wie erfolgt die Lecksuche an kurzen Durchflussleitungen mit begrenzter Instrumentierung?

David Stobb: Um ein Leckereignis an Kurzflussleitungen, die inkompressible Flüssigkeiten transportieren, zu erkennen, müssen wir den Zufluss an einem Ende der Kurzflussleitung und dann den Abfluss am anderen Ende messen. Die Überwachung der Unterschiede dieser beiden Messungen kann bei der Identifizierung eines Leckereignisses hilfreich sein.

Bei kurzen Durchflussleitungen, beispielsweise bei Leitungen im Bereich von einem halben bis zwei Kilometern, investieren Betreiber oft nicht in Instrumentierung wie Druckmessungen, Temperaturmessungen usw. oder verbringen Zeit mit einer umfassenden Überwachung. Daher sind in solchen Situationen nicht genügend Daten vorhanden, um Computational Pipeline Monitoring (CPM) durchzuführen oder transiente Echtzeitmodelle auszuführen, und dies wäre für solche Pipelines wahrscheinlich auch nicht gerechtfertigt. Wenn also an beiden Enden der Rohrleitung Durchflussmessungen vorhanden sind, reicht es aus, die Differenz zu überwachen und Leckereignisse bei inkompressiblen Flüssigkeiten zu erkennen.

Für kompressible Flüssigkeiten ist der Ansatz jedoch nicht so einfach. Faktoren wie Line-Pack-Berechnungen müssen berücksichtigt werden, was einen umfassenderen Ansatz erfordert. F3) Die Erkennung, Verhinderung und Überwachung von Lecks sind entscheidende Herausforderungen für die Wasserstoffwirtschaft. Worauf sollten wir achten?

David Stobb: In einer kürzlich von DNV durchgeführten Umfrage gaben 82 % der Pipelinebetreiber an, dass ihre Organisationen aktiv in den Wasserstoffmarkt einsteigen. Es ist unverkennbar, dass sich das Tempo der Energiewende beschleunigt, und Öl- und Gasbetreiber bereiten sich darauf vor, sich an die Energiewende anzupassen.

Wasserstoff ist eine neuartige Flüssigkeit mit einzigartigen Eigenschaften. Unternehmen sollten die Bereitschaft ihrer bestehenden Infrastruktur für den Umgang mit Wasserstoff sorgfältig prüfen, unabhängig davon, ob es sich um reinen Wasserstoff, eine Mischung mit Erdgas oder den Transport als flüssiges Ammoniak handelt. Über die Prüfung der Machbarkeit ihrer bestehenden Infrastruktur hinaus müssen Unternehmen in Bezug auf Zusammensetzung und Design in ein solides Leckerkennungssystem investieren, das Computational Pipeline Monitoring (CPM) und RTTM nutzt.

Eine weitere entscheidende Herausforderung, mit der unsere Kunden häufig konfrontiert sind, ist der Mangel an internem Know-how und Erfahrung in Bezug auf die betrieblichen Unterschiede einer Pipeline, die Wasserstoff transportiert. Für einen sichereren Übergang können sich diese Unternehmen auf einen modellbasierten High-Fidelity-Trainer wie den Trainer von Synergi Pipeline Simulator verlassen, um ihre Ingenieure anhand eines Simulationsmodells ihres neuen Systems zu schulen. Die Pipelinebetreiber können diese Modelle nutzen, um relevante Erkenntnisse und praktisches Wissen zu gewinnen und sicherzustellen, dass die Betriebsteams auf die Verwaltung von Wasserstoffpipelines in der realen Welt vorbereitet sind.F4) Wie warten wir unsere Leckerkennungssysteme?

David Stobb: Das Geheimnis für die effektive und optimale Wartung eines Leckerkennungssystems liegt in gut geschultem Personal und einer Kommunikationsumgebung, die die Weitergabe wichtiger Betriebsdetails fördert. Ganz gleich, in welches Leckerkennungssystem Sie investieren: Um sein Potenzial wirklich auszuschöpfen, müssen die Leitungszentrale und das Support- oder Planungspersonal der Pipeline über Vorschriften, ungewöhnliche Feldabläufe, den Status und die Fähigkeiten der Messinfrastruktur sowie Anlagenänderungen auf dem Laufenden bleiben und verstehen, welche Auswirkungen dies hat Sie können den täglichen Betrieb abwickeln und haben gleichzeitig einen guten Überblick über das Netzwerk und die internen und externen Faktoren, die es beeinflussen. Für ein Betreiberunternehmen ist es von großem Nutzen, über engagiertes Lecksuchpersonal zu verfügen, das über all diese wichtigen Informationen auf dem Laufenden bleibt.

Leider wurden in einer aktuellen Branchenumfrage unter Pipelinebetreibern der Fachkräftemangel und eine alternde Belegschaft nach politischen Risiken und Instabilität als zweitgrößtes Wachstumshindernis genannt. Dies unterstreicht die Notwendigkeit einer regelmäßigen Schulung, um sicherzustellen, dass Ihr Supportpersonal und Ihre Controller für die Leckerkennung umfassend geschult sind. Realistische Simulationsumgebungen zur Schulung von Pipeline-Controllern helfen ihnen dabei, abnormales Pipeline-Verhalten oder Notfälle zu erkennen und darauf zu reagieren. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass Ihre Leckerkennungssysteme auf dem neuesten Stand sind und den gesetzlichen Bestimmungen entsprechen.F5) Wie kann ich meine Instrumentierung ändern, um die Leckerkennung zu verbessern?

David Stobb: Für eine optimale Leckerkennung ist es wichtig, qualitativ hochwertige und hochpräzise Durchfluss- und Druckmessungen entlang der Pipeline sicherzustellen. Wenn Sie ein stark temperaturabhängiges Fluid transportieren, ist es außerdem wichtig, häufige Temperaturmessungen entlang der Rohrleitung durchzuführen. Für Leckerkennungssysteme, die auf einem Echtzeit-Transientenmodell (RTTM) basieren, sollten diese Messungen in einem Scanzeitraum von 1 bis 20 Sekunden erfolgen.F6) Worauf muss ich achten, wenn ich in ein Softwaresystem zur Leckerkennung investiere?

David Stobb: Ein solides Leckerkennungssystem ist robust, nicht nur in Bezug auf das, was die Software bietet, sondern auch in Bezug darauf, wie effektiv es unter allen Betriebsbedingungen funktioniert. Es ist auch wichtig zu berücksichtigen, wie umfassend und flexibel die Lösung ist. Da sich die Branche weiterentwickelt, benötigen Sie eine Lösung, die mit Variationen umgehen kann.

Victoria Monsma: Entscheiden Sie sich immer für eine schnelle, robuste und zuverlässige Lösung, die auf bewährter Technologie basiert. Außerdem empfehle ich eine Kombination verschiedener Techniken.F7) Ist eine technische Entwicklung möglich, um synthetisches Gel in Beschichtungs- und Verpackungsmaterial einzubetten, das aktiviert werden und selbst gelieren kann, um mögliche kleinere Lecks zu maskieren und abzudichten?

Chris Davison: Obwohl dies ein interessanter Gedanke ist, muss noch viel Forschung betrieben werden, bevor eine solche Technologie in Pipelines implementiert wird. Das synthetische Gel wird wahrscheinlich die Effizienz der Pipeline beeinträchtigen und wäre schwierig anzuwenden, zu warten und zu prüfen. Die Auswirkungen und die Machbarkeit solcher Technologien sollten sorgfältig untersucht werden. F8) Gibt es eine leistungsfähige Technologie, die Lecks oder Anomalien (mögliche Lecks, bevor sie auftreten) entlang einer nichtmetallischen Gas- oder Wasserstoffpipeline, z. B. einer GRE-Pipeline, erkennen kann? Wenn nicht, gibt es eine vielversprechende Technologie?

David Stobb: Computational Pipeline Monitoring (CPM) ist eine bewährte und zuverlässige Lösung zur Leckerkennung für nichtmetallische Gas- oder Wasserstoffpipelines. CPM ist unabhängig vom Rohrleitungsmaterial eine effektive Lösung, sofern Instrumente zur Messung von Drücken und Durchfluss installiert sind.

Die CPM-Lösung von Synergi Pipeline Simulator koppelt beispielsweise ein transientes hydraulisches Modell mit Echtzeit-Pipelinemessungen und erstellt so ein sogenanntes Real-Time Transient Model (RTTM). Das System simuliert das hydraulische Verhalten und die Thermodynamik der Strömung an jedem Punkt der Pipeline und vergleicht in Echtzeit die tatsächlichen Werte (von Instrumenten empfangene Messungen) mit den berechneten Werten, um zu überprüfen, ob die Prozesse wie erwartet ablaufen.

F9) Ich habe gehört, dass ausgebildete Spürhunde Pipeline-Lecks erkennen können. Wie weit sind sie erfolgreich?

David Stobb: Es ist bekannt, dass Betreiber Spürhunde einsetzen, um Gas- und Öllecks oder illegale Zapfstellen aufzuspüren, insbesondere in schwer zugänglichen oder ländlichen Gebieten. Die Technologie hat jedoch einen langen Weg zurückgelegt, und die meisten Betreiber verwenden häufig tragbare, zuverlässige Schnüffelgeräte, die zugänglicher und kostengünstiger sind. Mit den richtigen Geräten und der richtigen Technologie ist es heute schneller, kostengünstiger und zuverlässiger, Lecks zu erkennen.

Victoria Monsma: Hunde haben überlegene Fähigkeiten, Gaslecks zu erkennen. Hunde können Konzentrationen im ppb-Bereich (parts per billion) erkennen, etwas, was Menschen nicht können. Dies wird nicht durch die Wetterbedingungen beeinflusst. Dadurch eignen sich Hunde sehr gut zum Aufspüren kleinerer unterirdischer Lecks. Für kurze Rohrleitungsabschnitte werden üblicherweise Mitnehmer eingesetzt. Dies ist eine gute Option, wenn die genaue Lokalisierung des Lecks mit anderen Techniken schwierig ist. Allerdings müssen die Hunde für die Lecksuche ausgebildet und zertifiziert sein.

F10) Können Pipeline-Lecks per Satellit überwacht werden?

David Stobb: Es gibt satellitengestützte Leckerkennungslösungen für Wasser- sowie Öl- und Gaspipelines, die verschiedene Aspekte von Satellitenbildern nutzen. Lösungen umfassen in der Regel die Verwendung multispektraler Bildgebung, um auf das Vorhandensein ausgetretener Flüssigkeiten zu schließen oder ein Leck direkt zu erkennen, beispielsweise durch die Erkennung der von Methan emittierten Wellenlänge, um kritische Stellen zu lokalisieren. Nach unserem Verständnis erfolgt eine solche Überwachung jedoch nicht in Echtzeit, und es kann eine erhebliche Zeitverzögerung in der Größenordnung von Tagen oder Monaten geben, um potenzielle Leckstellen zu melden, da Satellitenscans über einen bestimmten Zeitraum analysiert werden müssen, um solche zu erkennen Veränderung der Topographie, Vegetation und anderer Parameter.

Victoria Monsma: Die Satellitenüberwachung erfordert im Vergleich zur aktuellen Situation eine Verbesserung der Reaktionszeiten und der Genauigkeit. Es hat mehrere Nachteile: Es ist wetterabhängig, berücksichtigt kleine Lecks nicht und hat eine langsame Reaktion und eine lange Verarbeitungszeit.

Haben Sie weitere Fragen zur Leckerkennung und -überwachung? Möchten Sie mit einem DNV-Experten sprechen oder mehr über unsere Lösungen erfahren? Senden Sie Ihre Fragen hier oder schreiben Sie uns an [email protected]Die Experten David Stobb, leitender Pipeline-Ingenieur, DNVDavid Stobb ist seit über 26 Jahren bei DNV und an der Bereitstellung transienter modellbasierter Leckerkennungssysteme in Echtzeit für Übertragungspipelines beteiligt. Neben der Implementierung von Leckerkennungssystemen übernimmt er die technische Aufsicht über ein Team von Ingenieuren und Beratern bei der Bereitstellung verschiedener Lösungen mit transienten Hydraulikmodellen.Victoria Monsma, Senior Pipeline Integrity Specialist, DNVVictoria ist Senior Integrity Specialist bei DNV. Sie bietet fachkundige technische Beratungsdienste für Öl- und Gasunternehmen an, einschließlich der Entwurfs- und Nachprüfung von Öl-/Gas-Transportpipelines, Sicherheits- und Integritätsbewertungen, Asset-Integritätsmanagementprogrammen und vielen anderen Aspekten der Pipeline-Technologie.

Victoria ist Fachexpertin im Bereich der Wiederverwendung bestehender Erdgasnetze für den Transport von Wasserstoff. Sie ist außerdem an der Entwicklung von Wasserstoff-Serviceportfolios, Methoden, Richtlinien und Servicespezifikationen beteiligt. Mit einem breiten Spektrum an Fachwissen unterstützt Victoria die Kunden von DNV dabei, fundierte Entscheidungen bei der Umstellung ihrer bestehenden Anlagen auf Wasserstoff zu treffen. Victoria ist Mitglied einer Arbeitsgruppe, die niederländische Standards für Pipelines NEN 3650/3651 – Anforderungen an Pipelinesysteme entwickelt. Chris Davison, Produktmanager, DNVChris verfügt über 25 Jahre Erfahrung in der Bereitstellung, Wartung und Unterstützung transienter modellbasierter Leckerkennungssysteme in Echtzeit . Die letzten 13 Jahre verbrachte er bei DNV als Hauptberater und Fachexperte. Chris hat vor Kurzem die Rolle des Produktmanagers für Synergi Pipeline Simulator, die Simulationssoftware für transiente Strömungen von DNV, übernommen und leitet die zukünftige Strategie, Roadmap und Qualitätssicherung für dieses international anerkannte Tool. Er hat seinen Sitz im Vereinigten Königreich und hat mehrere Leckerkennungsprojekte in den Regionen EMEA und APAC betreut.