عملية تنظيف المصائد

تتمثل إحدى المزايا الرئيسية لخطوط الأنابيب متعددة المنتجات المزودة بأنظمة التنظيف بالكرة في إمكانية توفير المنتجات. ففي نهاية كل عملية نقل للمنتجات، يمكن فصل المنتجات التالية باستخدام كرة التنظيف. كما يمكن تفريغ محتويات الخط بالكامل باستخدام كرة التنظيف، إما باتجاه نقطة الاستلام أو باتجاه خزان المصدر. ولا حاجة إلى غسل الخط بشكل مكثف.

بفضل تقنية التنظيف بالخنادق، التي لا تتطلب تنظيف الخطوط، توفر هذه التقنية ميزة إضافية تتمثل في تغيير المنتجات بسرعة وموثوقية أكبر. كما أن أخذ عينات المنتجات عند نقطة الاستلام أسرع باستخدام هذه التقنية، لأن السطح الفاصل بين المنتجات واضح للغاية؛ أما الطريقة القديمة المتمثلة في الفحص الدوري لتحديد مدى مطابقة المنتج للمواصفات فتستغرق وقتًا أطول بكثير.

يمكن أيضًا تشغيل عملية التنظيف بالأنابيب بشكل كامل بواسطة وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC).

يلعب التنظيف بالخنادق دورًا هامًا في الحد من الأثر البيئي لعمليات الإنتاج الدفعي. تقليديًا، كانت الطريقة الوحيدة التي يضمن بها مشغل عملية الإنتاج الدفعي إزالة المنتج تمامًا من خط الإنتاج هي غسل الخط بمادة تنظيف كالماء أو المذيبات، أو حتى بالمنتج التالي. بعد ذلك، كان لا بد من معالجة مياه الصرف أو استعادة المذيبات. وإذا استُخدم منتج لتنظيف الخط، كان من الضروري تخفيض جودة الجزء الملوث من المنتج أو التخلص منه. أما الآن، فقد أصبح بالإمكان التخلص من كل هذه المشاكل بفضل دقة أنظمة التنظيف بالخنادق الحديثة.

صُممت أنظمة تنظيف الأنابيب بحيث يتم تحميل أداة التنظيف في جهاز الإطلاق، الذي يُضغط لدفعها إلى داخل خط الأنابيب عبر خط دفع. في بعض الحالات، تُزال أداة التنظيف من خط الأنابيب عبر جهاز الاستقبال في نهاية كل دورة. ^{[ 10 ]} يجب أن تسمح جميع الأنظمة باستقبال أدوات التنظيف في جهاز الإطلاق، حيث قد تتطلب الانسدادات في خط الأنابيب إعادة دفع أدوات التنظيف إلى جهاز الإطلاق. صُممت العديد من الأنظمة لتنظيف خط الأنابيب في كلا الاتجاهين.

يُدفع جهاز التنظيف إما بغاز أو سائل؛ وفي حالة الدفع بالغاز، يمكن تعديل بعض الأنظمة ^{[ 11 ]} في مدخل الغاز لضمان سرعة ثابتة للجهاز، بغض النظر عن ضغط التدفق. يجب إزالة أجهزة التنظيف، نظرًا لكثرة الأجهزة المستأجرة، وتآكلها، وضرورة استبدالها، فضلًا عن أن أجهزة التنظيف (وغيرها) تدفع الملوثات من خط الأنابيب، مثل الشمع والأجسام الغريبة والهيدرات، وغيرها، والتي يجب إزالتها. ينطوي فتح الأسطوانة للضغط الجوي على مخاطر كامنة، لذا يجب توخي الحذر لضمان تفريغ الضغط من الأسطوانة قبل فتحها. إذا لم يتم تفريغ الضغط من الأسطوانة بالكامل، فقد يُقذف جهاز التنظيف منها، وقد تعرض المشغلون لإصابات بالغة عند وقوفهم أمام باب جهاز التنظيف المفتوح. في إحدى المرات، انطلق جهاز تنظيف عن طريق الخطأ من نهاية خط أنابيب دون وجود مستقبل مناسب، واخترق جدار منزل على بُعد 150 مترًا (500 قدم) . ^{[ 12 ]} عندما يكون المنتج حامضًا، يجب إخلاء البرميل إلى نظام حرق الغاز الحامض . يجب على المشغلين ارتداء جهاز تنفس مزود بدائرة مغلقة عند العمل على أنظمة الغاز الحامض. 

تستخدم بعض أنظمة تنظيف الأنابيب "مكبسًا داخليًا"، ولا يُفتح خط الأنابيب إلا من حين لآخر للتحقق من حالة المكبس. ^{[ 13 ]} وفي جميع الأوقات الأخرى، يُنقل المكبس صعودًا وهبوطًا في خط الأنابيب في نهاية كل عملية نقل، ولا يُفتح خط الأنابيب أبدًا أثناء تشغيل العملية. هذه الأنظمة ليست شائعة.

انظر إلى الرسم التخطيطي على اليمين الذي يمثل جهاز إطلاق الخنازير. في التشغيل العادي، يكون الصمامان V2 وV4 مفتوحين، بينما تكون جميع الصمامات الأخرى والباب مغلقة ومؤمّنة. ^{[ 14 ]}

لإطلاق خنزير​

• تأكد من تصريف وتهوية جهاز إطلاق الخنازير. افتح صمامات التهوية والتصريف، ثم أغلقها وأعد قفلها.
• افتح الباب، ثم قم بتحميل الخنزير في جهاز الإطلاق، ثم أغلق الباب وأحكم إغلاقه.
• قم بفك وفك الصمامين V1 و V3، لإنشاء مسار تدفق عبر جهاز الإطلاق.
• أغلق جزئياً صمام "الركلة" V2 لإطلاق الخنزير.
• سيشير جهاز الإنذار XA عند إطلاق الخنزير.
• افتح الصمام V2 بالكامل.
• أغلق الصمامين V1 و V3 وقم بقفلهما.
• افتح صمامات التهوية والتصريف. اترك جهاز الإطلاق ليفرغ الضغط.
• أغلق صمامات التهوية والتصريف وأحكم إغلاقها.
• ثم يصبح جهاز إطلاق الخنازير جاهزًا لإطلاق الخنزير التالي.

انظر إلى الرسم التخطيطي على اليمين الذي يمثل جهاز استقبال الخنزير.

للحصول على خنزير

• قم بفك وفك الصمامين V1 و V3، لإنشاء مسار تدفق عبر مستقبل الخنزير.
• أغلق جزئياً صمام "الركلة" V2 لحث التدفق عبر جهاز الاستقبال.
• سيشير جهاز الإنذار XA إلى وقت استلام الخنزير.
• افتح الصمام V2 بالكامل.
• أغلق الصمامين V1 و V3 وقم بقفلهما.
• قم بفتح صمامات التهوية والتصريف لتفريغ الخزان.
• أغلق صمامات التهوية والتصريف وأحكم إغلاقها.
• افتح الباب، ثم أخرج الخنزير من جهاز الاستقبال، وأغلق الباب وأحكم إغلاقه.
• ثم يصبح جهاز استقبال الخنازير جاهزًا لاستقبال الخنزير التالي.

يُعرف تركيب جهاز تنظيف الأنابيب الموضح (على اليمين) باسم التركيب فوق الأرض (AGI). وهو جزء من نظام النقل الوطني للغاز الطبيعي في المملكة المتحدة. يظهر في الصورة جهازان لإطلاق/استقبال أجهزة التنظيف في نهاية خطي أنابيب بقطر 610 مليمترات (24 بوصة) ينقلان الغاز تحت نهر التايمز، بين إيست تيلبوري في إسكس وشورن في كنت. في حال تضرر أحد خطي الأنابيب، نتيجة مرساة سفينة مثلاً، يمكن عزل ذلك الخط، بينما يسمح خط الأنابيب الآخر بتدفق الغاز عبر النهر. ^{[ 15 ]} 

"الخنزير" هو أداة تُرسل عبر خط الأنابيب وتُدفع بضغط تدفق المنتج داخله. للخنازير أربعة استخدامات رئيسية:

1. الفصل المادي بين السوائل المختلفة المتدفقة عبر خط الأنابيب
2. التنظيف الداخلي للأنابيب
3. فحص حالة جدران الأنابيب (المعروف أيضًا باسم أداة الفحص الداخلي (ILI))
4. التقاط وتسجيل المعلومات الهندسية المتعلقة بخطوط الأنابيب (مثل الحجم والموقع).

يُعدّ خنزير التنظيف الرغوي أحد أكثر أدوات التنظيف شيوعًا وتعددًا في الاستخدامات، حيث يُصنع من رغوة البولي يوريثان ذات الخلايا المفتوحة على شكل رصاصة، ويُدفع عبر الأنابيب لأسباب عديدة، منها قياس القطر الداخلي، والتنظيف، وإزالة الماء، أو تجفيف الأنبوب. تتوفر أنواع عديدة من خنازير التنظيف بكثافات مختلفة، تتراوح من 32 إلى 160 كيلوغرامًا للمتر المكعب (2 إلى 10 أرطال/ قدم مكعب) من الرغوة، وفي تطبيقات خاصة تصل إلى 320 كيلوغرامًا/متر ^مكعب (20 رطلًا/ قدم مكعب) . بعضها مزود بمسامير من التنجستن أو شبكة سلكية كاشطة من الخارج لإزالة الصدأ ، أو القشور ، أو رواسب شمع البارافين من داخل الأنبوب. أنواع أخرى مطلية بالكامل أو بشكل متقاطع باليوريثان، أو توجد خنازير تنظيف من رغوة البولي يوريثان غير المطلية، مع طبقة من اليوريثان على الجزء الخلفي فقط لإحكام الإغلاق والمساعدة في دفع الخنزير. كما توجد أيضاً خنازير مصنوعة بالكامل من اليوريثان تُستخدم لإزالة السوائل، أو لتجميع عدة منتجات مختلفة في خط إنتاج واحد.     

تستخدم أجهزة فحص الأنابيب الداخلية طرقًا متنوعة لفحص خط الأنابيب. يستخدم جهاز قياس القطر صفيحة معدنية دائرية واحدة (أو أكثر) ذات شقوق كمعايير. تسمح هذه الشقوق بانحناء أجزاء مختلفة من الصفيحة عند مواجهة أي عائق في القطر. توجد أنظمة أكثر تعقيدًا لفحص جوانب مختلفة من خط الأنابيب.

تُستخدم أجهزة فحص الأنابيب الذكية لفحص الأنابيب باستخدام أجهزة استشعار وتسجيل البيانات لتحليلها لاحقًا. وتعتمد هذه الأجهزة على تقنيات مثل تسرب التدفق المغناطيسي والموجات فوق الصوتية لفحص الأنابيب. كما قد تستخدم أجهزة الفحص الذكية أدوات قياس دقيقة لقياس الأبعاد الداخلية للأنابيب.

في عام 1961، شغّلت شركة شل للتطوير أول جهاز ذكي لقياس سمك جدار خط الأنابيب. وقد أثبت هذا الجهاز قدرة أداة إلكترونية مستقلة على اجتياز خط الأنابيب مع قياس وتسجيل سمك الجدار. استخدم الجهاز المجالات الكهرومغناطيسية لاستشعار سلامة الجدار. وفي عام 1964، شغّلت شركة توبوسكوب أول جهاز تجاري من هذا النوع. استخدم الجهاز تقنية MFL لفحص الجزء السفلي من خط الأنابيب. استخدم النظام صندوقًا أسود مشابهًا لتلك المستخدمة في الطائرات لتسجيل المعلومات؛ وكان في الأساس مسجلًا تناظريًا مُعدّلًا بشكل كبير. وحتى وقت قريب، كان التسجيل على الشريط (على الرغم من كونه رقميًا) لا يزال الوسيلة المفضلة للتسجيل. ومع تحسن سعة وموثوقية ذاكرة الحالة الصلبة ، تحولت معظم وسائط التسجيل من الشريط إلى الحالة الصلبة.

تُستخدم مجسات الاستشعار السعوية للكشف عن العيوب في أنابيب الغاز المصنوعة من البولي إيثيلين. تُثبّت هذه المجسات على جهاز التنظيف قبل إدخاله عبر أنبوب البولي إيثيلين للكشف عن أي عيوب في جدار الأنبوب الخارجي. ويتم ذلك باستخدام مستشعر سعوي ثلاثي الألواح، حيث تنتشر الموجات الكهروستاتيكية إلى الخارج عبر جدار الأنبوب. أي تغيير في المادة العازلة يؤدي إلى تغيير في السعة. ^{[ 18 ]} أُجريت الاختبارات في مختبر أبحاث وزارة الطاقة الأمريكية التابع للمختبر الوطني لتكنولوجيا الطاقة (NETL) في منشأة محاكاة خطوط الأنابيب (PSF) التابعة لشركة باتيل ويست جيفرسون بالقرب من كولومبوس، أوهايو. ^{[ 19 ]}

تُعدّ الخنازير الحديثة أو الذكية أو "الذكية" أدوات متطورة للغاية تتضمن إلكترونيات وأجهزة استشعار لجمع أنواع مختلفة من البيانات أثناء مرورها عبر خط الأنابيب. وتختلف هذه الخنازير في تقنيتها وتعقيدها تبعًا للاستخدام المقصود والشركة المصنعة.

تُحكم إغلاق الأجهزة الإلكترونية لمنع تسرب منتجات خط الأنابيب، نظرًا لتفاوت تركيزها بين القاعدية والحموضة العالية، فضلًا عن تعرضها لضغوط ودرجات حرارة مرتفعة للغاية. وتستخدم العديد من أجهزة التنظيف موادًا محددة تتناسب مع نوع المنتج في خط الأنابيب. ويتم تزويد الأجهزة الإلكترونية بالطاقة عادةً بواسطة بطاريات داخلية محكمة الإغلاق. أما تسجيل البيانات، فيتم بوسائل متنوعة، بدءًا من الأشرطة التناظرية والرقمية، وصولًا إلى ذاكرة الحالة الصلبة في الوحدات الحديثة.

تختلف التقنية المستخدمة باختلاف الخدمة المطلوبة وتصميم جهاز التنظيف؛ إذ قد يمتلك كل مزود خدمة تنظيف الأنابيب تقنيات فريدة وخاصة به لإنجاز الخدمة. غالبًا ما يتم الكشف عن التنقر السطحي والتآكل، بالإضافة إلى الشقوق وعيوب اللحام في خطوط الأنابيب الفولاذية/الحديدية، باستخدام أجهزة تنظيف الأنابيب بتقنية تسرب التدفق المغناطيسي (MFL). تستخدم أجهزة التنظيف الذكية الأخرى محولات الطاقة الكهرومغناطيسية الصوتية للكشف عن عيوب الأنابيب. ^{[ 20 ]} يمكن لأجهزة التنظيف ذات القطر قياس استدارة خط الأنابيب لتحديد مناطق التكسير أو التشوهات الأخرى. تستخدم بعض أجهزة التنظيف الذكية مزيجًا من التقنيات، مثل توفير وظائف تسرب التدفق المغناطيسي والقطر في أداة واحدة. وقد تم الإبلاغ عن تجارب لأجهزة تنظيف الأنابيب باستخدام تقنية الرنين الصوتي . ^{[ 21 ]}

أثناء عملية تنظيف الأنابيب، يتعذر على جهاز التنظيف التواصل المباشر مع العالم الخارجي نظرًا لبُعد المسافة تحت الأرض أو تحت الماء، و/أو طبيعة المواد المصنوع منها الأنبوب. فعلى سبيل المثال، تمنع أنابيب الصلب فعليًا أي اتصالات لاسلكية فعّالة خارج الأنبوب. لذا، من الضروري أن يستخدم جهاز التنظيف وسائل داخلية لتسجيل حركته أثناء العملية. ويمكن تحقيق ذلك باستخدام عدادات المسافة ، ومستشعرات الميل المدعومة بالجيروسكوب، وتقنيات أخرى. ^{[ 22 ]} يسجل جهاز التنظيف بيانات الموقع هذه، بحيث يمكن تحليل المسافة التي يقطعها، بالإضافة إلى أي انحناءات، لاحقًا لتحديد المسار الدقيق الذي سلكه.