مقدمة

وتُعد الغازات الطبيعية المسروقة الغاز الطبيعي الذي تم تبريده إلى نحو 162 درجة مئوية (260 درجة ف) لتقليل حجمها بمعامل يبلغ نحو 600، مما يجعلها اقتصادية لتخزين ونقل مسافات طويلة، وتُظهر خزانات الغازات المميتة في سلسلة إمدادات الطاقة العالمية، وتُستخدم كمخزونات احتياطية في محطات التكفير، ومحطات التبريد، ومرافق الحد الأقصى لحجم الضغط.

Unique demands of LNG Storage Monitoring

أما دبابات تخزين الغازات العازلة فهي ليست سفن ضغط عادية، فهي عادة صهاريج كبيرة ذات عجلات مزدوجة، وخزانات متحركة، وحاملة ذات درجة حرارة ثابتة، ومساحة كبيرة من الصلب أو الصلب غير القابل للصدأ، ومساحة خارجية من فولاذ الكربون، وحجمها السائل مليئ بمواد غير قابلة للتحلل مثل البطني أو بطانيات النسيج، التي كثيرا ما تكون تحت غطاء نقيئية طفيفة لمنع حدوث التآكل.

لماذا "رادار سينسور" مشرف على قياس مستوى "إن جي"

وتستخدم أجهزة الاستشعار من مستوى الرادار موجات الكهرومغناطيسية في نطاق الترددات المجهرية )٦-٢٦ جيهرتز أو أعلى( لاكتشاف المسافة إلى سطح LNG، وخلافا للمجسات الفوق الصوتية، فإن الرادار لا يتأثر بالكثافة البخارية، أو باختلافات الضغط، أو درجات الحرارة، أو وجود رغاوى ومجمدة على الهوائي.

قياس غير متصل بالمعاملات الناقصة والهيمنة

كما أن أجهزة الاستشعار التي تستخدم في الاتصال مثل أجهزة قياس العوامة أو المسبارات التي تعمل على التكسير تتعرض مباشرة لجهاز الاتصال الوطني بمرور الوقت، ويمكن أن تؤدي مخلفات الرطوبة والهيدروكربون إلى تراكم عنصر الاستشعار، مما يؤدي إلى قراءتها بصورة مُستقيمة ومزورة، وفي الخدمة المُبكِّرة، يمكن أن يؤدي تشكيل الجليد على المسبار إلى تشويش ميكانيكي.

الاستحقاق في الظروف القصوى

ويستخدم الرادار نسبة عالية من الإشارات إلى الأرقام، كما أن خوارزميات المعالجة صدى صدى متقدم يمكن أن تميز الانعكاس السطحي الحقيقي للشبكة عن الصدى الطفيلي الناجم عن هياكل الصهاريج أو المشابك أو التكثيف، حيث تصل الجائزة عادة إلى درجة الحرارة القصوى 2 ملم أو أفضل بالنسبة للرادار الموجي المرشد (GWR) و3-5 ملم بالنسبة للرادار غير الملوث، وهو ما يكفي من الضغط على مراقبة المخزون

السلامة والامتثال

(ب) إن أجهزة الاستشعار الرادارية (MNG) يمكن أن تؤدي إلى إطلاقات كارثية.

How Radar Level Sensors Work in Cryogenic Environments

أما قياس مستوى الرادارات بالنسبة للشبكة الوطنية للسواتل فيستخدم إحدى التكنولوجيات الرئيسية: الرادار غير المحتوي على الترددات (الحيز الحر) أو الرادار الموجي المصحوب بالرادارات، وفي نظم غير ملوثة، فإن الهوائيات المشابهة التي تستخدم شعاعاً ميكروبياً مركزاً نحو السطح السائل، حيث يقاس زمن الرحلة (الانفاق) ويتحول إلى قيمة مسافات.

التردد وتجهيز الإشارات

وتنتج أجهزة الرادار المنخفضة التردد (6-10 GHz) بخار ورغاوي أفضل، ولكنها تنطوي على زاوية أوسع من الشعاع، مما يمكن أن يلتقط صدى زائفة من جدران الصهريج، وتنتج أجهزة رادارية ذات ترددات عالية (24-26 غيغاهيرتز أو حتى 80 غيغاهيرتز) شعاعا أضيق وحلا أفضل، ولكنها أكثر حساسية من الترددات التي تتراكم على الأنتينا.

تصميم الأنتينا لدبابات LNG

فالهائي هو أهم عنصر في جهاز استشعار راداري مبرد، ويجب أن يصمد درجات حرارة منخفضة للغاية دون كسر أو فقدان خصائصه الكهرومغنطيسية، أما بالنسبة لشبكة LNG، فإن الهوائيات تُصنع عادة من فولاذ لاصق مع جهاز ضغط مكثف من طراز PTFE أو PEK، أو تستخدم نافذة منافذ متحركة لعزل الأجهزة الإلكترونية من الغلاف الجوي.

التدرج والتعويضات

أما المقياس الديكلتري للشبكة الوطنية للكهرباء فيتغير بشكل طفيف مع درجة الحرارة والتكوين، ورغم أن هذا التأثير صغير، فإنه يمكن أن يغير القياس بعدد قليل من المليمترات إن لم يصحح، وتشمل أجهزة الإرسال الحديثة جهازاً لأجهزة الاستشعار بالدرجات الحرارية في مكان الرأس للدبابات، وتطبق مقياساً للتعويض يستند إلى بيانات منفصلة عن الممتلكات لدى شركة LNG. كما أن التعويض الضئيل ضروري أيضاً لأن سرعة الضوء في مرحلة الأشعة النثرية تنخفض مع تزايد الضغط الحقيقي

اعتبارات التنفيذ وأفضل الممارسات

ويتطلب نشر أجهزة استشعار رادارية في دبابات الغاز المميت الصغر التخطيط الدقيق لضمان الأداء الموثوق به وحياة الخدمة الطويلة، وتستمد المبادئ التوجيهية التالية من أفضل الممارسات في هذا المجال، ]] من التوصيات التقنية الصادرة عن موردي أجهزة الاستشعار الرئيسية بالرادار ].

التموين والتركيب

وأجهزة الاستشعار الرادارية مصممة عادة على مصباح فوق الصهريج، متجهة نحو الأسفل الرأسي، و الأزهار ستكون قصيرة قدر الإمكان لتقليل المنطقة الميتة (المسافة التي لا يمكن قياسها بسبب آثار السوائل)

التكامل مع نظم الرقابة

أما أجهزة الإرسال على مستوى الرادار، فتنتج عادة إشارة من نوع 4 إلى 20 ميغاواط HART، أو تتواصل رقمياً عن طريق مؤسسة فيلدبوس أو بروفيوس بادوس أو مودبوسات RTU، وفيما يتعلق بتطبيقات نقل الحضانات، ينبغي ربط الرادار بنظام لقياس الصهاريج يُوزَّع على أجهزة قياس مختلفة، حيث يُحسب حجم الرادار والكثافة والكثافة وفقاً لمعايير جهاز الإنذار بالأشعة فوق البنفسجية ISO 10482.

المعايرة والصيانة

ولا تحتاج أجهزة الاستشعار الرادار إلى معايرة إلا في التركيب الأولي وبعد أي تعديل رئيسي للدبابات، ويشمل ذلك تحديد المسافة الفارغة (من نقطة الاستشعار إلى أسفل الصهريج) والمسافة الكاملة (من حيث مستوى التدفق الزائد) ويمكن للعديد من أجهزة الإرسال التحقق في الموقع مع لوحة الهدف أو معبرا للرادار المحمول، وتتألف صيانة الرادار من تفتيش بصري للصيانة الإلكترونية للثديين.

Comparing Radar Sensors to Traditional LNG Level Measure technologies

قاذفات وقود تابي

وقد استخدمت مقاييس العوامة الميكانيكية لعقود، وتتوقف العوامة على سطح LNG، كما أن شريطا أو سلكا يربط بين العرض أو الحرير، وتعاني هذه النظم من اللبس الميكانيكي، وتراكم الجليد على الشريط، وصعوبة القراءة أثناء التغيرات السريعة، وتُعتبر الجائزة عادة 5-10 ملم، وهي مقبولة بالنسبة للمخزون ولكنها لا تتعلق بنقل الخطأ، كما أنها تتطلب صيانة دورية (تقييد الشرائط).

أجهزة إرسال مختلفة للضغط

وتقيس أجهزة الإرسال التابعة لإدارة الشؤون السياسية ضغط الرأس الهيدروستاني في قاع الصهريج لتصل إلى مستوى السائل، وتقتضي الحسابات معرفة دقيقة بكثافة السائل وكثافة البخار، وفي هذه الفئة، فإن الكثافة لا تتفاوت بدرجة كبيرة مع التركيبة (الإيثان والإيثان ومحتويات النيتروجين) ودرجة الحرارة، في حين أن الخطأ الصغير في القياس يمكن أن يسبب خطأ كبيرا في المستوى، بالإضافة إلى ذلك، فإن أجهزة الإرسال التابعة لإدارة شؤون الإعلام تتطلب خطوطاً للتحكم في الاختراق أو ختمامساً رخيصاً.

أجهزة الاستشعار الخاصة بسيرفو والقدر

وتستخدم أجهزة القياس المتحركة جهازاً محركياً يتبع سطح السائل من خلال تغيرات في الطفرة، وهي دقيقة ولكنها تتحرك أجزاء يمكن أن تفشل في ظروف غامضة، ويمكن أن تكون بطيئة في الاستجابة أثناء التغيرات السريعة المستوى، ويُحتمل أن يُقاس التغير في الديموقراطية مع ارتفاع مستوى الـ (LNG)، وهي شديدة الحساسية إزاء التغليف أو الفشل في عملية النقل السريع، مما قد يؤدي إلى حدوث تحولات كبيرة.

The Future of LNG Storage Monitoring

ولا تزال تكنولوجيا الرادار تتطور، وتدفع آخر التطورات إلى الحاجة إلى مزيد من الدقة، وانخفاض التكلفة الإجمالية للملكية، والتكامل مع مبادرات الت رقمنة.

رادارات لاسلكية وذوي النسل

وتصبح أجهزة تكييف أجهزة الاستيقاظ أو أجهزة إرسال رادارية لاسلكية كاملة (تستخدم ISA100.11a أو WirelessHART) متاحة، وتقضي على الحاجة إلى تشغيل الكابلات بتكلفة عالية في أعلى الصهريج، ولا سيما في المنشآت النائية أو المعادية، ويمكن للرادارات التي تعمل بالبطارية أن تعمل لسنوات مع قياسات دورية، وإن كان القياس المستمر لا يزال يتطلب قوة خطية.

التحليلات المتقدمة والصيانة الافتراضية

ويمكن الآن لمستشعرات الرادار التي تُجرى فيها عمليات التشخيص أن تُنتج بيانات عن خصائص منحنى الصدى، وقوام الإشارة، ومستويات الضوضاء، وتحلل خوارزميات التعلم الماكنة هذه الاتجاهات للتنبؤ بضغط الهوائي أو التدهور الإلكتروني أو التغييرات في بيئة الصهاريج قبل أن تسبب أخطاء في القياس، وتخفض الصيانة الافتراضية الوقت غير المخطط لها وتزيد من العمر المستشعر.

خاتمة

(أ) أن تكون أفضل أجهزة الاستشعار التابعة لمؤسسة (اليونيد) قد تحولت من قياس مستوى الـ (ل.ن.م) من قِبل شركة (الوحدة) كثيفة الصيانة، وغير دقيقة في كثير من الأحيان إلى عملية موثوقة منخفضة الدقة تدعم السلامة والربحية، وأن تكون هذه التكنولوجيا أكثر قدرة على الرصد في السوق، وأن تكون أكثر دقة في تحديد مستويات الرادارات الحالية.