Jako najważniejsze skutki wycieków różnego rodzaju cieczy należy wymienić zagrożenia dla zdrowia i życia ludzi, a także pożary, eksplozje i skażenia środowiska. Niebagatelne znaczenie mają również bardzo wysokie straty finansowe, w tym koszty wynikające z utraty medium oraz ewentualnych kar za zanieczyszczenie środowiska. Z tych powodów systemy wykrywania wycieków cieczy są w przemyśle niezbędne.
Oferta rynkowa w zakresie systemów detekcji wycieków cieczy jest bardzo bogata. Znajdują się w niej m.in. pojemnościowe czujniki przecieków oraz pneumatyczne wskaźniki nadciśnieniowe wraz z odpowiednimi rejestratorami lub modułami alarmowymi.
Pojemnościowe czujniki przecieków
Znajdują zastosowanie w instalacjach do przechowywania i transportowania substancji ropopochodnych. Mają za zadanie kontrolowanie podwójnej ścianki zbiorników w osi poziomej, podwójnego dna zbiorników w osi pionowej, a także geomembran, zbiorników rezerwowych, tac podzbiornikowych oraz studzienek nad-zbiornikowych i poddystrybutorowych.
Czujniki pojemnościowe cechuje impedancja, która jest zmienna wraz ze zmieniającą się pojemnością układu w stosunku do wykrywanego materiału, np. metalu lub cieczy. Im mniejsza jest stała dielektryczna substancji, tym mniejsza musi być odległość niezbędna do zadziałania czujnika. Ważną cechą czujników pojemnościowych jest ich trwałość oraz brak konieczności przeprowadzania konserwacji. Należy zwrócić uwagę na bardzo wyraźne impulsy bez powstawania iskier. W czujnikach pojemnościowych nie dochodzi również do odbić styków czy też wielokrotnych drgań. W ten sposób zyskuje się wysoką częstotliwość zliczania.
Ważny jest również moduł przetwornika wyposażony w moduł komunikacji RS-485 oraz elektrodę pomiarową. Moduł elektroniczny ma za zadanie przetwarzanie pojemnościowego sygnału pomiarowego na sygnał cyfrowy RS-485. Zastosowanie takie standardu przesyłu danych umożliwia tworzenie magistral transmisyjnych wykorzystujących tylko jedną parę przewodów i adresowanie poszczególnych urządzeń.
Odczytywanie i analizowanie danych zebranych z czujnika jest realizowane za pomocą specjalnego oprogramowania. Można wydrukować dane w formie raportów lub w postaci zestawień graficznych.
Pneumatyczne wskaźniki nadciśnieniowe
Urządzenia te pozwalają na monitorowanie nieszczelności od strony wewnętrznej powłoki z tworzywa oraz zewnętrznego płaszcza stalowego zbiornika podziemnego. Używany jest przy tym cylinder z gazem obojętnym, który zapewnia utrzymanie stałego ciśnienia w szczelinie. Pompa znajdująca się w urządzeniu ma za zadanie wytwarzanie nadciśnienia zarówno w przestrzeni kontrolnej zbiornika, jak i w całym układzie odpowiedzialnym za monitorowanie. Jeżeli wystąpi nieszczelność, a ciśnienie spadnie poniżej dolnej wartości ciśnienia roboczego, to wskaźnik zadziała.
Należy podkreślić, że wszystkie inne zmiany ciśnienia powstałe nie w efekcie wycieku, ale np. przy zmianie temperatury, ciśnienia atmosferycznego czy wilgotności względnej, są obliczane przez urządzenie i pomijane.
Istotną rolę we wskaźniku wycieku odgrywa sygnalizator świetlny i dźwiękowy. Uruchamia się on wraz ze spadkiem ciśnienia w przestrzeni poddanej monitorowaniu. Ważny jest filtr osuszający, który zapewnia, że powietrze wtłaczane przez pompę do przestrzeni zawiera śladowe ilości pary wodnej, dzięki czemu zapobiega się powstawaniu kondensatu.
Liniowa detekcja substancji
Interesujące rozwiązanie stanowią systemy detekcji wycieków wykorzystujące przewody sensorowe. Rozwiązania tego typu znajdują najczęściej zastosowanie przy wykrywaniu i lokalizacji wycieków składowanych cieczy niebezpiecznych, np. w zbiornikach magazynowych, zaworach wkopanych w ziemię, instalacjach transportowych (np. rurociągi). System umożliwia szybkie wykrycie wycieków, w których ubytek jest rzędu mililitrów. Ważna jest przy tym dokładna lokalizacja miejsca wycieku na trasie przewodu detekcyjnego z dokładnością do 0,1% długości przewodu. Wypracowany sygnał może być przekaźnikowy, analogowy lub wykorzystujący protokół Modbus.
W niektórych aplikacjach łączy się pojedyncze pętle pomiarowe lub całe systemy z wieloma pętlami o długościach wynoszących od 1 m do 1500 m, a centrala może monitorować do 128 obwodów. W takiej metodzie pomiaru minimalna ilość cieczy, jaka będzie wykrywana, nie zależy od odległości między miejscem wystąpienia wycieku a centralą pomiarową. Kable lub czujniki sensoryczne dobiera się w zależności od rodzaju wykrywanych mediów, a mianowicie specjalne przewody umożliwiają wykrywanie mediów przewodzących, czyli przede wszystkim wody. Oprócz tego odpowiednie przewody są przeznaczone do wykrywania substancji chemicznych, węglowodorów, rozpuszczalników, a także kwasów i zasad. Oferowane są również specjalne czujniki punktowe przeznaczone do mediów węglowodorowych oraz mediów przewodzących.
Moduły alarmowe
W systemach wycieku cieczy wykorzystuje się również specjalne moduły alarmowe. W zależności od wersji wyposaża się je w diody LED lub wyświetlacze LCD, dzięki którym użytkownik zyskuje informacje o obecności zasilania, wycieku czy uszkodzenia (w przypadku przewodów sensorycznych). Urządzenia zasilane są napięciem 24, 120 lub 230 V 50/60 Hz, a wyjścia wykorzystują przekaźnik (NC lub NO) albo standard przesyłu informacji RS-485. Na wyjściu modułu niejednokrotnie przewiduje się sygnał pętli prądowej 4-20 mA.
Jeżeli system wykorzystujący przewody sensoryczne wykryje wyciek, generowany jest sygnał dźwiękowy, a na wyświetlaczu pojawia się komunikat zawierający dokładny odczyt odległości, na jakiej pojawiło się uszkodzenie. Monitorowanie stanu poszczególnych przewodów jest kontynuowane, a o kolejnych wyciekach użytkownik będzie ponownie poinformowany.
Przegląd oferty rynkowej
W ofercie firmy Afriso znajduje się detektor wycieku LAG 14 ER, który służy do ciągłej kontroli zbiorników dwupłaszczowych z cieczą detekcyjną w przestrzeni kontrolnej, stosowanych do składowania naziemnego oraz podziemnego cieczy palnych w klasach niebezpieczeństwa pożarowego AI, AII, AIII i B, a także cieczy niepalnych grożących skażeniem wody. Taki detektor zbudowany jest z sygnalizatora, sondy oraz zbiornika cieczy detekcyjnej.
Wspomniane przewody sensoryczne oferuje m.in. firma ASE. Przewody TraceTek po odebraniu sygnału alarmowego o wycieku powracają do normalnej pracy. Odpowiednia konstrukcja przewodu nie pozwala na gromadzenie się wody i zanieczyszczeń na jego powierzchni. Przewód zaprojektowano tak, aby jego wyschnięcie następowało możliwie szybko. Oprogramowanie systemu jest w stanie pokazać krótkie odcinki mokrego kabla na mapie referencyjnej. Tym sposobem monitoring odbywa się nawet wtedy, gdy kabel jest mokry z powodu płynu, który wyciekł podczas instalacji, podczas rozruchu lub z powodu małych nieszczelności.
Firma Petroconsulting ma w swojej ofercie systemy wykrywania wycieków przeznaczone do monitorowania palnych cieczy klasy zagrożenia AI, AII, AIII i B w temperaturach klasy T1 do T6, a także niepalnych cieczy oraz płynów zanieczyszczających wodę. Firma oferuje system Logstor Detect, który chroni przed przenikaniem wody przez izolację. Miedziane druty czujnika są osadzone w izolacji i rejestrują pojawienie się wilgoci w jej strukturach z powodu przecieku w rurze przewodowej, uszkodzenia złącza lub płaszcza osłonowego.
Systemy detekcji PAL-AT firmy PermAlert są w stanie rozróżnić wielkość wycieku, dzięki czemu zyskuje się rozpoznanie pomiędzy kondensacją a wyciekiem przy wyeliminowaniu fałszywych alarmów. Wykrywają wycieki wody, a także węglowodorów (paliw) oraz innych substancji chemicznych. Należy podkreślić możliwość podłączenia do czterech stref kabli sensorycznych. Każda ze stref może mieć do 2300 m długości, co daje ponad 9 km ochrony. Wszelkie odbicia energii są rozpoznawane przez sterownik, przy czym w sposób ciągły budowana jest mapa odbić na całej długości. Biorąc pod uwagę fakt, że energia przez strefy mokre jest inaczej pochłaniana, łatwo można określić miejsce wystąpienia stanu alarmowego. Dokładność lokalizacji systemu wynosi 1 m.
Moduł alarmowy TraceTek TT-SIM 1 pozwala na monitoring do 1500 m kabla sensorycznego. Do sygnalizacji obecności zasilania, wycieku czy usterek przewodu i stanu komunikacji służą diody LED. Z kolei TT-SIM 2 wykorzystuje te same obwody pomiarowe, ale długość przewodów sensorowych ograniczona jest do 150 m. SIM-2 jest wyposażony dodatkowo w 3-cyfrowy wyświetlacz lokalizacyjny, który pomaga służbom utrzymania ruchu otrzymać bezpośrednią informację o lokalizacji wycieku bez uzyskiwania danych z pomieszczenia sterowni.
Podsumowanie
Wybór konkretnego rozwiązania w zakresie systemów detekcji cieczy zależy od wielu czynników, przede wszystkim od właściwości cieczy, której wyciek będzie wykrywany, oraz rodzaju urządzenia przechowującego ciecz. Szczególne warunki powinny być zachowane, jeżeli wykrywane są ciecze niebezpieczne. Przy wyborze warto skorzystać z doświadczenia firm specjalizujących się we wdrażaniu systemów wykrywania wycieków cieczy.
Autor: Damian Żabicki – dziennikarz, redaktor, autor tekstów, specjalizujący się w tematyce technicznej i przemysłowej. Specjalista public relations firm z branży technicznej.
Tekst pochodzi z nr 1/2017 magazynu „Inżynieria i Utrzymanie Ruchu”. Jeśli Cię zainteresował, ZAREJESTRUJ SIĘ w naszym serwisie, a uzyskasz dostęp do darmowej prenumeraty w formie drukowanej i/lub elektronicznej.
