جابجایی کارآمد و موثر
گاز طبیعی از مناطق تولید کننده به مناطق مصرفی نیاز به یک سیستم حمل و نقل گسترده و مفصل دارد. در بسیاری از موارد ، گاز طبیعی تولید شده از یک چاه خاص باید مسافت زیادی را طی کند تا به نقطه استفاده خود برسد. سیستم حمل و نقل گاز طبیعی شامل یک شبکه پیچیده از خطوط لوله است که برای انتقال سریع و کارآمد گاز طبیعی از مبدا به مناطق با تقاضای زیاد گاز طبیعی طراحی شده است. حمل و نقل گاز طبیعی ارتباط تنگاتنگی با ذخیره آن دارد: در صورت عدم نیاز فوری گاز طبیعی که در آن حمل می شود ، می توان آن را برای ذخیره در مکان های ذخیره سازی قرار داد.
در طول مسیر حمل و نقل سه نوع خط لوله اصلی وجود دارد: سیستم جمع آوری ، سیستم خط لوله بین ایالتی و سیستم توزیع. سیستم جمع آوری شامل خطوط لوله فشار ضعیف و کم قطر است که گاز طبیعی خام را از سر چاه به کارخانه فرآوری منتقل می کند. اگر گاز طبیعی یک چاه خاص دارای محتوای گوگرد و دی اکسید کربن زیاد باشد (گاز ترش) ، باید یک لوله مخصوص جمع آوری گاز ترش نصب شود. گاز ترش خورنده است ، بنابراین انتقال آن از چاه به گیاه شیرین کننده باید با دقت انجام شود. تصفیه و فرآوری گاز طبیعی را مرور کنید.
خطوط لوله را می توان بین ایالتی یا بین ایالتی توصیف کرد. خطوط لوله بین ایالتی مشابه سیستم بزرگراه بین ایالتی هستند: آنها گاز طبیعی را از مرزهای ایالتی عبور می دهند ، در برخی موارد در سراسر کشور پاک است. از طرف دیگر ، خطوط لوله بین گاز ، گاز طبیعی را در یک ایالت خاص حمل می کنند. این بخش فقط اصول خطوط لوله گاز طبیعی بین ایالتی را پوشش می دهد ، با این حال جزئیات فنی و عملیاتی مورد بحث در مورد خطوط لوله بین ایالتی یکسان است.
لوله های انتقال
لوله ها در حمل و نقل
لوله های حمل و نقل
لوله های انتقال قدرت بسته به عملکرد آنها می توانند قطر آنها از 6 تا 48 اینچ باشد. بخشهای خاصی از لوله های قطعه ای حتی می توانند از لوله هایی با قطر کوچک و به قطر 0.5 اینچ تشکیل شده باشند. اما این لوله با قطر کم معمولاً فقط در سیستم های جمع آوری و توزیع استفاده می شود. لوله های انتقال خط اصلی ، خط لوله اصلی در یک سیستم داده شده ، معمولاً قطر آنها بین 16 تا 48 اینچ است. خطوط لوله جانبی ، که گاز طبیعی را به خط اصلی یا از خط اصلی می رسانند ، به طور معمول بین 6 تا 16 اینچ قطر دارند. قطر بیشتر خطوط لوله اصلی بین ایالتی بین 24 تا 36 اینچ است. خط لوله واقعی خود ، که معمولاً "خط لوله" نامیده می شود ، متشکل از یک ماده فولادی کربن قوی است که برای مطابقت با استانداردهای تعیین شده توسط موسسه نفت آمریکا (API) مهندسی شده است. در مقابل ، برخی از لوله های توزیع از پلاستیک بسیار پیشرفته ساخته شده اند ، زیرا به انعطاف پذیری ، انعطاف پذیری و سهولت تعویض نیاز دارند.
خطوط لوله انتقال در کارخانه های تولید فولاد تولید می شوند که بعضاً به طور تخصصی فقط خطوط لوله تولید می شوند. دو روش تولید متفاوت وجود دارد ، یکی برای لوله های با قطر کوچک و دیگری برای لوله های با قطر بزرگ. برای لوله های با قطر بزرگ ، قطر از 20 تا 42 اینچ ، لوله ها از ورق های فلزی تولید می شوند که به شکل لوله تا می شوند ، و انتهای آنها به هم جوش داده می شوند تا یک بخش لوله ایجاد کنند. از طرف دیگر ، لوله با قطر کوچک می تواند به صورت یکپارچه تولید شود. این شامل گرم کردن یک میله فلزی تا دمای بسیار بالا ، سپس ایجاد سوراخ از وسط میله برای تولید یک لوله توخالی است. در هر صورت ، لوله قبل از حمل از کارخانه فولاد آزمایش می شود تا اطمینان حاصل شود که می تواند استانداردهای فشار و مقاومت برای انتقال گاز طبیعی را برآورده کند.
همچنین لوله خط با یک پوشش تخصصی پوشانده شده است تا اطمینان حاصل شود که یک بار در زمین قرار نگرفته است. هدف از پوشش محافظت از لوله در برابر رطوبت است که باعث خوردگی و زنگ زدگی می شود. تعدادی از تکنیک های مختلف پوشش وجود دارد. در گذشته ، خطوط لوله با مینای خاص تار زغال سنگ پوشانده می شدند. امروزه ، لوله ها اغلب با آنچه که به عنوان اپوکسی پیوند همجوشی شناخته می شود ، محافظت می شوند ، که به لوله آبی رنگ آبی روشن می دهد. علاوه بر این ، محافظت کاتدی اغلب استفاده می شود. که تکنیک عبور جریان الکتریکی از طریق لوله برای دفع خوردگی و زنگ زدگی است.
ایستگاه های کمپرسور
همانطور که گفته شد ، گاز طبیعی هنگام عبور از طریق یک خط لوله بین ایالی بسیار تحت فشار است. برای اطمینان از اینکه گاز طبیعی که از طریق هر یک از خطوط لوله جریان دارد تحت فشار باقی بماند ، فشرده سازی این گاز طبیعی به طور دوره ای در طول لوله مورد نیاز است. این امر توسط ایستگاههای کمپرسور انجام می شود ، معمولاً در فواصل 40 تا 100 مایل در امتداد خط لوله قرار می گیرند. گاز طبیعی وارد ایستگاه کمپرسور می شود و در آنجا توسط توربین ، موتور یا موتور فشرده می شود.
ایستگاه_کمپرسور
کمپرسورهای توربین با استفاده از مقدار کمی از گاز طبیعی که فشرده می شوند ، انرژی خود را به دست می آورند. توربین خود برای کارکرد کمپرسور گریز از مرکز عمل می کند که شامل نوعی فن است که گاز طبیعی را از طریق خط لوله فشرده و پمپ می کند. برخی از ایستگاه های کمپرسور با استفاده از موتور الکتریکی برای چرخاندن همان نوع کمپرسور گریز از مرکز کار می کنند. این نوع فشرده سازی نیازی به استفاده از هیچ یک از گازهای طبیعی لوله ندارد ، اما به منبع قابل اطمینان برق در نزدیکی آن نیاز دارد. از موتورهای گاز طبیعی رفت و برگشتی نیز برای تأمین انرژی برخی ایستگاه های کمپرسور استفاده می شود. این موتورها شبیه یک موتور اتومبیل بسیار بزرگ هستند و از طریق گاز طبیعی از خط لوله تأمین می شوند. احتراق گاز طبیعی باعث ایجاد پیستون در قسمت بیرونی موتور می شود که در خدمت فشرده سازی گاز طبیعی است.
ایستگاه های کمپرسور علاوه بر فشرده سازی گاز طبیعی ، معمولاً حاوی نوعی جدا کننده مایع هستند ، دقیقاً مانند ایستگاه های مورد استفاده برای خشک کردن گاز طبیعی در هنگام پردازش. معمولاً این جداکننده ها از اسکرابرها و فیلترهایی تشکیل شده اند که مایعات یا سایر ذرات ناخواسته را از گاز طبیعی موجود در خط لوله جذب می کنند. اگرچه گاز طبیعی در خطوط لوله گاز "خشک" در نظر گرفته می شود ، اما غیر معمول نیست که مقدار مشخصی از آب و هیدروکربن ها هنگام عبور از جریان گاز متراکم می شوند. جداکننده های مایع در ایستگاه های کمپرسور اطمینان از خالص بودن گاز طبیعی در خط لوله دارند و معمولاً قبل از فشرده سازی گاز را فیلتر می کنند
ایستگاه های اندازه گیری
ایستگاه های اندازه گیری علاوه بر فشرده سازی گاز طبیعی برای کاهش حجم و فشار دادن آن به داخل لوله ، به طور دوره ای در امتداد خطوط لوله گاز طبیعی بین ایالتی قرار می گیرند. این ایستگاه ها به شرکت های خط لوله اجازه می دهند تا گاز طبیعی موجود در لوله های خود را کنترل کنند. اساساً ، این ایستگاه های اندازه گیری جریان گاز را در امتداد خط لوله اندازه گیری می کنند و به شرکت های خط لوله اجازه می دهند تا گاز طبیعی را در امتداد خط لوله "ردیابی" کنند. این ایستگاه های اندازه گیری از کنتورهای ویژه ای برای اندازه گیری گاز طبیعی هنگام عبور از طریق خط لوله استفاده می کنند ، بدون اینکه مانع حرکت آن شود.
شیرآلات
شیرآلات زمینی
خطوط لوله بین ایالتی تعداد زیادی شیرآلات در کل طول خود دارند. این شیرها مانند دروازه کار می کنند. آنها معمولاً باز هستند و اجازه می دهند گاز طبیعی آزاد شود ، یا می توان از آنها برای جلوگیری از جریان گاز در طول بخش خاصی از لوله استفاده کرد. دلایل زیادی وجود دارد که ممکن است یک خط لوله نیاز به محدود کردن جریان گاز در مناطق خاص داشته باشد. به عنوان مثال ، اگر بخشی از لوله به تعویض یا تعمیر و نگهداری نیاز داشته باشد ، دریچه های موجود در دو انتهای آن قسمت از لوله می توانند بسته شوند تا مهندسان و کارکنان کار بتوانند دسترسی ایمن داشته باشند. این شیرهای بزرگ می توانند هر 5 تا 20 مایل در امتداد خط لوله قرار بگیرند و تحت کد های ایمنی قابل تنظیم هستند
ایستگاه های کنترل و سیستم های SCADA
شرکت های خط لوله گاز طبیعی در هر دو انتهای خط لوله مشتری دارند - تولیدکنندگان و پردازنده هایی که گاز را به داخل خط لوله وارد می کنند و مصرف کنندگان و شرکت های گاز محلی که گاز را از خط لوله خارج می کنند. برای مدیریت گاز طبیعی وارد شده به خط لوله و اطمینان از تحویل به موقع همه مشتریان از این گاز ، سیستم های کنترل پیچیده ای لازم است که گاز را هنگام عبور از تمام بخش های طولانی مدت کنترل کنند. شبکه خط لوله. برای انجام این کار نظارت و کنترل گاز طبیعی که از طریق خط لوله در حال عبور است ، ایستگاه های کنترل سوخت متمرکز داده های دریافت شده از ایستگاه های نظارت و کمپرسور را در سراسر لوله جمع آوری ، جذب و مدیریت می کنند.
بیشتر داده هایی که توسط یک ایستگاه کنترل دریافت می شود توسط سیستم های کنترل نظارت و اکتساب داده ارائه می شود. این سیستم ها اساساً سیستم های ارتباطی پیچیده ای هستند که اندازه گیری می کنند و داده ها را در امتداد خط لوله (معمولاً در ایستگاه های اندازه گیری یا کمپرسور و دریچه ها) جمع آوری می کنند و به ایستگاه کنترل متمرکز منتقل می کنند. سرعت جریان از طریق خط لوله ، وضعیت عملیاتی ، فشار و قرائت دما ممکن است برای ارزیابی وضعیت خط لوله در هر زمان استفاده شود. این سیستم ها همچنین در زمان واقعی کار می کنند ، به این معنی که زمان کمی تأخیر بین اندازه گیری های انجام شده در طول خط لوله و انتقال آنها به ایستگاه کنترل وجود دارد.
داده ها به یک ایستگاه کنترل متمرکز منتقل می شوند و به مهندسین خط لوله اجازه می دهند تا دقیقاً از آنچه در امتداد خط لوله در حال انجام است ، بدانند این امکان واکنش سریع به عملکرد نادرست تجهیزات ، نشت یا فعالیت غیرمعمول دیگر در طول خط لوله را فراهم می کند. برخی از سیستم های SCADA همچنین توانایی کارکردن تجهیزات از راه دور در خط لوله از جمله ایستگاه های کمپرسور را دارند که به مهندسان در یک مرکز کنترل متمرکز اجازه می دهد سرعت جریان را به سرعت و به راحتی در خط لوله تنظیم کنند.
ساخت خط لوله
با افزایش استفاده از گاز طبیعی ، نیاز به وجود زیرساخت های حمل و نقل برای تأمین تقاضای بیشتر نیز افزایش می یابد. این بدان معناست که شرکت های خط لوله دائماً در حال ارزیابی جریان گاز طبیعی در ایالات متحده هستند و خطوط لوله ای را احداث می کنند تا امکان انتقال گاز طبیعی به مناطقی که کمبود آن را دارند فراهم شود.
بررسی حق تقدم
ساخت خطوط لوله گاز طبیعی نیاز به برنامه ریزی و آماده سازی زیادی دارد. علاوه بر ساخت واقعی خط لوله ، چندین پروسه مجاز و نظارتی نیز باید تکمیل شود. در بسیاری از موارد ، قبل از شروع پروسه های مجوز و دسترسی به زمین ، شرکت های خط لوله انتقال گاز طبیعی تجزیه و تحلیل امکان سنجی را تهیه می کنند تا اطمینان حاصل شود که یک مسیر قابل قبول برای خط لوله وجود دارد که کمترین تأثیر را بر محیط زیست و زیرساخت های عمومی موجود دارد.
با فرض اینکه یک شرکت خط لوله کلیه مجوزهای لازم را بدست آورده و تمام الزامات نظارتی را برآورده می کند ، ساخت لوله ممکن است آغاز شود. بررسی گسترده مسیر مورد نظر ، هم از طریق زمینی و هم از طریق زمین ، به اتمام رسیده است تا در حین مونتاژ واقعی خط لوله ، غافلگیر شوید.
نصب خط لوله شباهت زیادی به روند خط مونتاژ دارد و بخشهایی از خط لوله به صورت مرحله ای تکمیل می شوند. ابتدا ، مسیر خط لوله از همه موانع قابل جابجایی از جمله درختان ، تخته سنگ ها ، برس ها و هر چیز دیگری که ممکن است ساخت و ساز را منع کند ، پاک می شود. پس از اینکه مسیر خط لوله به اندازه کافی پاک شد تا به تجهیزات ساختمانی دسترسی پیدا کند ، بخشهایی از لوله ها در امتداد مسیر مورد نظر قرار می گیرند ، روشی به نام "رشته" لوله. طول این بخشهای لوله معمولاً از 40 تا 80 فوت است و مخصوص مقصد است. یعنی بعضی مناطق خاص برای پوشش و ضخامت لوله نیازهای متفاوتی دارند.
هنگامی که لوله در جای خود قرار گرفت ، ترانشه ها در کنار لوله گذاشته شده حفر می شوند. عمق این ترانشه ها عموماً پنج تا شش فوت است ، زیرا طبق مقررات لوله باید حداقل 30 اینچ زیر سطح باشد. در بعضی مناطق خاص ، از جمله گذرگاه های جاده ای و آب ، لوله حتی در عمق بیشتری دفن می شود. پس از حفر ترانشه ، لوله مونتاژ شده و به صورت کانتور انجام می شود. این شامل جوشکاری مقاطع لوله بهم در یک خط لوله پیوسته و خم کردن آن در صورت لزوم برای قرار گرفتن در مسیر خط لوله است. پوشش به انتهای لوله ها اعمال می شود. پوشش اعمال شده در آسیاب پوشش به طور معمول انتهای لوله را تمیز می گذارد ، تا در جوشکاری تداخل ایجاد نکند. در آخر ، کل پوشش لوله مورد بررسی قرار می گیرد تا از عیب و نقص در آن اطمینان حاصل شود.
پس از جوشکاری لوله ، خم شدن ، روکش کاری و بازرسی ، می توان آن را در ترانشه هایی که قبلا حفر شده اند پایین آورد. این کار با تجهیزات ساختمانی ویژه ای انجام می شود که لوله را به روشی سطح بالا برده و در ترانشه پایین می آورد. پس از پایین آمدن در زمین ، سنگر با دقت پر می شود تا اطمینان حاصل شود که لوله و پوشش آن یکپارچگی خود را حفظ می کنند. آخرین مرحله در ساخت خط لوله آزمایش هیدرواستاتیک است. این شامل آب روان ، در فشارهای بالاتر از میزان مورد نیاز برای حمل و نقل گاز طبیعی ، از طریق کل طول لوله است. این به عنوان یک آزمایش برای اطمینان از مقاومت کافی خط لوله و عدم وجود هرگونه نشت شکاف قبل از پمپاژ گاز طبیعی از طریق خط لوله است.
تخمگذار لوله از طریق نهرها یا رودخانه ها به یکی از دو روش انجام می شود. تقاطع برش باز شامل حفر ترانشه در کف رودخانه برای نگهداری لوله است. وقتی این کار انجام شد ، معمولاً در خود لوله یک پوشش بتونی نصب می شود که هم باعث می شود لوله در کف رودخانه بماند و هم اینکه یک پوشش محافظ اضافی برای جلوگیری از نشت گاز طبیعی در آب ایجاد می کند. متناوباً ، ممکن است نوعی از حفاری جهت دار استفاده شود که در آن یک "تونل" در زیر رودخانه ای که ممکن است لوله از آن عبور کند ، حفر می شود. برای عبور از جاده ها از همین روش ها استفاده می شود - یا یک ترانشه باز از طریق جاده حفر می شود و پس از نصب لوله جایگزین می شود ، یا ممکن است یک تونل در زیر جاده حفر شود.
پس از نصب و تحت پوشش قرار دادن خط لوله ، تلاش های گسترده ای برای بازگرداندن مسیر خط لوله به حالت اولیه خود یا کاهش هرگونه اثرات زیست محیطی یا سایر تأثیرات احتمالی در طول مراحل ساخت انجام می شود. این مراحل اغلب شامل جایگزینی سطح خاک ، نرده ها ، کانال های آبیاری و هر چیز دیگری است که ممکن است در طی مراحل ساخت برداشته شود یا ناراحت شود. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد ساخت خط لوله گاز طبیعی ، به وب سایت انجمن گاز طبیعی بین ایالتی آمریکا مراجعه کنید.
به منظور اطمینان از عملکرد کارآمد و ایمن شبکه گسترده خطوط لوله انتقال گاز طبیعی ، شرکت های خط لوله به طور معمول خطوط لوله خود را از نظر خوردگی و نقص بررسی می کنند. این کار با استفاده از تجهیزات پیچیده ای انجام می شود که به "خوک های هوشمند" معروف هستند. خوک های هوشمند دستگاه های رباتیک هوشمندی هستند که برای ارزیابی فضای داخلی لوله به پایین خطوط لوله رانده می شوند. خوک های هوشمند می توانند ضخامت و گرد بودن لوله را آزمایش کنند ، علائم خوردگی را بررسی کنند ، نشتی دقیقه ای و هر نقص دیگری را در داخل خط لوله تشخیص دهند که ممکن است مانع جریان گاز شود یا خطر بالقوه ایمنی برای عملکرد خط لوله فرستادن یک خوک هوشمند به پایین یک خط لوله کاملاً به عنوان "خوک زدن" خط لوله شناخته می شود.
علاوه بر بازرسی با خوک های هوشمند ، تعدادی از اقدامات احتیاطی و اقدامات ایمنی در نظر گرفته شده است تا خطر حوادث را به حداقل برسانید. در حقیقت ، انتقال گاز طبیعی یکی از ایمن ترین راه های انتقال انرژی است که بیشتر به دلیل ثابت بودن زیرساخت ها و مدفون شدن در زیر زمین است. طبق گفته وزارت حمل و نقل DOT ، خطوط لوله ایمن ترین روش برای انتقال نفت و گاز طبیعی هستند. در حالی که بیش از 100 مرگ در سال در ارتباط با خطوط انتقال برق وجود دارد ، طبق دفتر DOT’s Safety Pipeline Safety در سال 2009 ، 0 مرگ در ارتباط با خطوط انتقال و 10 مرگ در ارتباط با سیستم های توزیع وجود دارد.
