مانیتور کردن سلامت خطوط لوله و سازه های گاز با استفاده از مواد هوشمند

هدف از این پروژه عیب یابی و نشت یابی لوله و سازه های خطوط انتقال گاز و همچنین پیدا کردن نقاط محتمل تشکیل هیدارت و خوردگی و تعیین محل آن ها می باشد . این خطوط معمولاً در شرایط محیطی سخت و دور از دسترسی در زیر زمین و در مسافتهای طولانی قرار دارند و استفاده از سیستم هایی که بصورت Real Time و دقیق بتوانند عیب ها و نشتی های این لوله ها را گزارش دهند ، حیاتی می باشد . در این پروژه هدف بررسی ، طراحی و آنالیز خطوط لوله مجهز به حس گر و عملگر هایی هوشمند (Smart Sensors& Actuators) است که در رنج فرکانسی وسیع، گزارش پیوسته ، توزیع شده (Distributed & Continues) و Real Time از سلامت لوله ها بدهند . تفاوت میان مانیتور کردن هوشمند سلامت خطوط لوله با عیب یابی اینست که قبل از بروز عیب جدی یا خسارت لوله ها از وقوع عیوب بزرگ و ازکار افتادن سیستم پیشگیری می شود که می تواند به عمرمفید لوله بیافزاید . در این روش از سیستم دفاعی انسان الگوبرداری شده است و علاوه بر خطوط لوله در سایر صنایع نیز قابل استفاده است . محققین مدتی استفاده از مواد و سازه های هوشمند را جهت مانیتور کردن سلامت سازه ها مورد بررسی قرار داده اند . مدل سازی به این شکل صورت می پذیرد که یک قطعه لوله " 16 به طول 15 سانتیمتر ساخته می شود . این سوراخها شبیه سازی از عیوبی نظیر خوردگی ، باز شدن دهانه جوش ، ترک یا پیتینگهای زیاد می باشد . در این تحقیق که به روش المان محدود صورت می پذیرد یک سیلندر با بدنه پوسته ای شل (shell) جهت شبیه سازی لوله استفاده شده است . جنس آن از فولاد با مشخصات API5L X52 می باشد . از نرم افزار آباکوس 6,5 -1 جهت آنالیز مدل استفاده شده است . در روی لوله 4 عدد پیزو الکتریک نصب گردیده است . 1 عدد آن بعنوان عملگر بوده و وظیفه آن ایجاد ارتعاش در لوله می باشد . 3 عدد دیگر بعنوان حسگر بوده و ارتعاشات را به صورت ولتاژ نمایان می سازند . در روی لوله 5 سوراخ به قطرهای 0,5 ، 1 ، 2 ، 3 و 4 ایجاد گردیده است . همچنین یک سوراخ به قطر 1,5 میلیمتر جهت کنترل نتایج بدست آمده و پیش بینی شده ایجاد شده است . این سوراخها در امتداد طولی لوله در 4 نقطه حرکت می نمایند . در هر بار لوله فوق به ارتعاش در آمده و جوابها در 4200 ارتعاش در بازه 0 تا 2 گیگا هرتز قرائت می گردند . با آنالیز ارتعاشی و بررسی تعداد پیکهای فرکانسی حاصله ناشی از تغییر قطر سوراخ و تغییر مکان آن منجر به یک رابطه ریاضی می شود . این بررسی با رسم نمودارهای پویای شتاب ـ فرکانس و ولتاژ ـ فرکانس در فرکانسها و اندازه های متفاوت شتاب و ولتاژ حاصل می گردد . با به بدست آوردن تعداد پیکها در چند بازه فرکانسی و مقایسه آنها با یکدیگر می توان مکان هر سوراخ و قطر آن را آنالیز نمود

Keywords:

مانیتور کردن سلامت , مواد هوشمند , تحلیل مودال , پاسخ فرکانسی , حسگر , عملگر , خوردگی خط لوله , المان محدود , عیب یابی , پیزو الکتریک , آباکوس