كشف تسرب الغاز من خطوط الأنابيب بواسطة طائرة مروحية Helicopter

ترجمة وإعداد م/ عبد المجيد أمين الجندي

*

طورت شركات الطاقة الألمانية ، بالتعاون مع وكالة الفضاء الألمانية German Aerospace Center DLR ، أول نظام من نوعه للكشف عن تسرب الغاز من أنابيب الغاز، بواسطة طائرات مروحية Helicopter . وسيوضع النظام في العام القادم لمراقبة شبكة أنابيب غاز تمتد عبر ألمانيا بطول 45 ألف كيلومتر، بهدف وقف هدر الغاز وتجنب الحرائق .

وذكر متحدث باسم شركة «إي ـ أون» للطاقة، أن النظام قادر على كشف أضأل تسرب لغاز الميثان Methane من شبكات الأنابيب المحلية والعالمية. ويمكن للنظام، واسمه تشارم Charm CH4 Airborne Remote Monitor ، أن يجنب الشركات الكثير من التعقيدات الناجمة عن التسرب من أنابيب الغاز الممدودة على الأرض أو تحتها أو تحت المياه. ومعروف أن أساليب الكشف عن التسربات، خصوصا في أنابيب الغاز الممدودة تحت الأرض، تتطلب إرسال أجهزة إلى تحت الأرض تعمل مثل المسبار في العمليات الجراحية الطبية. وتشارك في المشروع شركة «رور غاز Ruhrgas AG» للطاقة ووكالة الفضاء الألمانية إلى جانب «إي ـ أون» .

ويعتمد نظام «تشارم Charm»، الذي يقاد من طائرة مروحية Helicopter ، على جهاز استشعار غاية في الحساسية لغاز الميثان Methane ، وهو المكون الأساسي للغاز الطبيعي. ويتولى الجهاز الكشف المبكر عن الغاز، عن طريق تقصي آثار الغاز القليلة بواسطة تقنية تستخدم أشعتي ليزر Laser وفوق الحمراء IR . ويمكن للنظام أن يكشف آثار الغاز على الشاشة Monitor في الهليكوبتر من بعد 150 مترا .

وذكرت كلاوديا كوردولا، المهندسة التي جربت النظام بنجاح قرب العاصمة السابقة بون، أن الجهاز يعمل بشكل بسيط. فمزيج أشعة ليزر وفوق الحمراء يمتص كل جزيئة من جزيئات غاز الميثان Methane قرب الأنابيب، ويرسلها إلى جهاز استقبال يعرض النتائج أمام طاقم المراقبة في الهليكوبتر، بشكل ألوان على شاشة الكومبيوتر. كما يطلق الجهاز جرس تحذير في الحال، في حالة وجود تسرب كبير يتطلب التدخل السريع. وغني عن القول أن الكومبيوتر في الهليكوبتر يرتبط بمركز الشبكة، الذي يتولى إرسال رجال الصيانة في الحال عند الضرورة .

وطبيعي فقد عملت المهندسة مسبقا على تلقيم الكومبيوتر بخريطة أنابيب شبكة الغاز غير المرئية (المدفونة تحت الأرض)، وهكذا تستطيع الهليكوبتر متابعة الكشف عن التسرب، حسب نظام لتحديد المواقع يشبه في عمله نظام تحديد المواقع من الأقمار الصناعية، إذ تظهر خريطة الأنابيب على الشاشة أمام قائد الطائرة، الذي يحركها على ارتفاع 100- 120 مترا فوق الشبكة. ولأن أنابيب الغاز تكون غالبا مغطاة بإسفلت الطرق أو المواد الحافظة وداخل الأنفاق، فإن بوسع أشعة ليزر تقصي آثار الغاز مسافة 12 مترا حول الأنبوب .

وحسب تصريح فيرنر زيرنغ، من شركة رور غاز، فإن أحدث أنظمة تقصي التسرب من أنابيب الغاز تتيح لفرق البحث الكشف عن 10 كيلومترات يوميا، في حين يتيح «تشارم» لفرق البحث تقصي 50 كم من الأنابيب يوميا. وستضع الشركة النظام تحت تصرف البلدان الأوروبية لمراقبة شبكات أنابيب الغاز، التي تمتد بطول 250 ألف كيلومتر داخل أوروبا الغربية فقط. ويمكن للنظام أيضا أن يستخدم في الرقابة على مشروع الغاز الروسي- الألماني تحت مياه بحر الشمال باستخدام غواصات صغيرة. ومعروف أن مشروع الغاز الروسي تم توقيعه في العام الماضي مع ألمانيا بكلفة تزيد عن 5 مليارات يورو . (المصدر)

*

نظام «تشارم Charm»

نظام مراقب غاز الميثان المحمول جوا عن بعد CH4 Airborne Remote Monitor والمسمي بنظام «تشارم Charm» يعتبر تقنية جديدة مدعومة بالليزر لمراقبة خطوط نقل الغاز عن بعد ومحمولة جواً. قامت Advanced Laser Remote Sensor والمعروفة اختصارا بـ ADLARES بتطوير هذا النظام بالتعاون مع وكالة الفضاء الألمانية German Aerospace Center DLR بالنيابة عن شركة Open Grid Europe GmbH سابقا شركة «رور غاز Ruhrgas AG» .

في عام 2008 ، تم قبول نظام «تشارم Charm» في الكود الفني للرابطة الألمانية التقنية والعلمية للغاز والماء German Technical and Scientific Association for Gas and Water DVGW كوسيلة معترف بها للكشف عن تسرب الغاز ومن مسافات بعيدة .

ورقة البيانات الفنية (DVGW technical data sheet G 501 “Airborne process for the remote detection of gas”)

وبالتالي ، فإن نظام «تشارم Charm» هو نظام الإستشعار عن بعد الوحيد في العالم الذي يراقب خطوط أنابيب الضغط المرتفعة وفقًا للقانون الفني للرابطة الألمانية DVGW .

*

كشف الغاز Gas detection

مع نظام «تشارم Charm» ، يتم قياس تركيز الميثان -المكون الرئيسي في الغاز الطبيعي- في الهواء ويتم تحديد الآثار ممكنة للغاز الطبيعي المتسرب. من أجل التعرف على تسرب الغاز الطبيعي ، يستخدم نظام «تشارم Charm» خاصية للمركبات الكيميائية حيث يمكنها امتصاص الضوء بأطوال موجية Wavelengths معينة. لهذا ، يتم استخدام طريقة ما يسمى الإمتصاص التفاضلي Differential Absorption-LIDAR method  . وفيها يتم إطلاق نبضتي ليزر Laser Pulses بأطوال موجية مختلفة. يتم اختيار أحدهما بطول موجي سيتم امتصاصه بواسطة الميثان بينما لا يتم امتصاص الطول الموجي الثاني. يصطدم كلا النبضتين بسطح الأرض ويتبعثرا Scattered في جميع الاتجاهات. يعود جزء صغير جدًا من الضوء إلى النظام ويتم اكتشافه بواسطة مستشعر حساس جدًا. يمكن تحديد تركيز الميثان Methane على أساس نسبة الضوء الراجع إلى النظام من نبضتي الليزر. تقوم نظام «تشارم Charm» بإجراء 100 قياس في الثانية ويوزع هذه القياسات حول خط الأنابيب بمساعدة ماسح ضوئي حاصل على براءة اختراع في ممر واسع بعرض 7 أمتار .

*

توجيه شعاع Beam Guidance

من أجل كشف أضأل تسرب لغاز منبثقة من الأرض ، من الضروري إجراء التتبع بالقرب من موقع التسريب في باطن الأرض. ولأن المروحية لا تستطيع الطيران بمحاذاة خط الأنابيب بدقة ، فإن شعاع القياس يحتاج إلى متابعة خط الأنابيب بدقة و ثبت أن توجيه الشعاع يدويا غير عملي ، خاصة مع الشكل المعقد لشبكة خطوط الأنابيب Complex Network Topologies . باستخدام ما يسمى بالتتبع الأوتوماتيكي Autotracking ، يمكن لنظام «تشارم Charm» وضع ممر للقياس Measurement Corridor بدقة فوق خط الأنابيب ، حتى مع انحراف الطائرة أفقياً بما يصل إلى 50 متراً . ومن أجل تحديد إحداثيات الهليكوبتر الدقيقة ، تم تزويد نظام «تشارم Charm» بنظام تحديد المواقع التفاضلي Differential GPS لتحديد الموقع و تزويده بنظام القياس بالقصور الذاتي Inertial Measurement System IMS لتحديد موقع وحركة المروحية في الهواء . وربط بيانات الملاحة للطائرة مع قاعدة بيانات خطوط الأنابيب الموجودة بالجهاز علي متن الطائرة يتيح التحكم الدقيق في شعاع الليزر على الأرض وفي الوقت الفعلي.

رسم تخطيطي للمكونات الداخلية لنظام «تشارم Charm» (يسار) وفكرة عملية المسح في مراقبة خط أنابيب الغاز باستخدام طائرة مروحية(يمين)

Schematic of the CHARM® instrument subsystems (left) and the scanning principles in helicopter-based gas pipeline surveillance (right)

*

توثيق الصور Photo Documentation

يحتوي نظام «تشارم Charm» أيضًا على كاميرا عالية الدقة. فأثناء الرحلة ، تلتقط الكاميرا تلقائيًا صورًا جغرافية مرجعية لمسار خط الأنابيب . ويتم توجيه الكاميرا دائمًا إلى مسار خط الأنابيب مثل ما يحدث من توجيه مع شعاع الليزر ، ويتم تصحيح الصور وفقًا للمنظور ويمكن تعديلها للتكامل مع بعضها في نظام المعلومات الجغرافية الرئيسي Principal’s Geoinformation System . وبناءً على طلب العميل ، يمكن أيضًا دمج أنظمة تصوير أخرى (فيديو Video وصور الأشعة تحت الحمراء IR Photos ، ..إلخ).

*

الهليكوبتر المستخدمة BO 105

تم تطوير BO 105 بواسطة Messerschmidt Bölkow Blohm MBB وتسمي الآن Eurocopter . وتمتلك الطائرة محركين ، كل منهما بقوة 405 حصان وبسرعة قصوى تبلغ 220 كم / ساعة . ويمتلك نظام «تشارم Charm» شهادة EASA لهذا النوع من طائرات الهليكوبتر . تم بناء نظام «تشارم Charm» بشكل مجزأ Modularly بحيث يمكن إعداده أو تثبيته على الطائرة في غضون 30 دقيقة . لدعم الطاقم ، يتم تثبيت الأدوات التي تعرض موقع المروحية نسبة إلي موقع خط الأنابيب وفي الوقت الحقيقي ، وبالتالي ، فإن الطيار قادر دائمًا على إبقاء المروحية فوق مسار خط الأنابيب بشكل كافٍ . يتراوح متوسط الارتفاع خلال مراقبة خط الأنابيب ما بين 100 – 150 متر ، وسرعة الرصد بين 55-75 كم / ساعة. (المصدر)

.

لتحميل المقالة في صورة ملف PDf اضغط علي الربط التالي 

*

اضغط هنا لتتابع صفحتنا علي الفيس بوك 

***************************************************************

handwave-yellow

مواضيع ذات صلة

 .

الفرق بين لوحة الحريق التقليدية Conventional Fire Alarm System ولوحة الحريق المعنونة Addressable Fire Alarm System

.

أنواع أجهزة الكشف عن الحريق والغاز Types of F&G Detection Devices

.

كاشفات الغاز Gas Detectors

.

كاشفات الدخان المفردة Stand Alone Smoke Detectors

.

الكاشف الخطي للحرارة Linear Heat Detector

.

معلومات حول كاشف الدخان المنزلي

.

handwave-yellow

Share this...شارك المقالة
Share on Facebook
Facebook
Tweet about this on Twitter
Twitter
Share on LinkedIn
Linkedin

**************************************

ملاحظة

  • إذا كان لديك مقالة تريد نشرها أو لديك تعديل أو اقتراح جيد ، فمن فضلك سجل اقتراحك في تعليق علي الموضوع .
  • أو راسلنا علي البريد التالي لنشر مقال خاص بك : info@inst-sim.com

مكتبة محاكاة الأجهزة


أترك تعليق