دستگاه پیگ PIG و انجام عملیات پیگرانی در خطوط لوله گاز و نفت

پیگ (از انگلیسی PIG که اصطلاح Pipeline Inspection Gauge است) وسیله‌ای است مورد استفاده در لوله‌های انتقال سیالات از جمله لوله‌های آب، فاضلاب، انتقال نفت و انتقال گاز. از پیگ معمولاً برای اهداف زیر استفاده می‌شود:

• تمیزکاری لوله
• ایجاد حائل فیزیکی بین دو سیال متفاوت
• نظارت بر بدنه لوله
• ضبط اطلاعات هندسی خط لوله

به کار استفاده از پیگ در داخل لوله‌ها، «پیگ‌رانی» گفته می شود. پیگ‌رانی بدون متوقف کردن جریان سیال امکان‌پذیر است.

پیگ‌های اولیه تنها برای تمیز کردن لوله – به عنوان روشی کم‌هزینه و سریع – مورد استفاده قرار می‌گرفته‌اند؛ و در حال حاضر نیز پیگ‌رانی معمولی (تنها برای تمیزکاری) استفادهٔ فراوانی دارد. پیگ‌رانی هوشمند، توسط پیگ‌های هوشمند انجام می‌شود که وظایفی از قبیل نظارت بر بدنهٔ لوله و ضبط اطلاعات هندسی لوله را نیز به عهده دارند.

پیگ عمومی:

پیگ‌ها دارای دیسک‌ها و برس هایی هستند که دیوارهٔ داخلی لوله را تمیز می‌کنند. همچنین ذرات معلق و اضافی موجود در سیال به دلیل اغتشاش و جریان گردابی به وجود آمده در سیال جابه‌جا می‌شوند. پیگ‌های عمومی (Utility PIGs)، دارای اندازه‌های مختلف و تعداد سرها (cops) و تعداد برس‌های مختلف است که انتخاب آن‌ها برای کاربردهای مختلف، متفاوت است.

پیگ به وسیلهٔ تلهٔ فرستنده (PIG Launcher) وارد خط لوله شده و پس از آن، به وسیلهٔ فشار جریان معمول سیال، داخل لوله حرکت می‌کند؛ تا در انتهای خط لوله، به تلهٔ گیرنده (PIG Catcher) برسد.

پیگ‌رانی در موارد بسیاری از قبیل مخلوط، ذخیره‌سازی، صنایع روان‌سازی، نقاشی، مواد شیمیایی، لوازم بهداشتی، غذایی، خطوط انتقال نفت و گاز و… مورد استفاده قرار می‌گیرد. از جمله مزایای استفاده از پیگ‌رانی می‌توان به صرفه جویی، عدم نیاز به شستن با جریان سریع، ایجاد قابلیت نمونه‌برداری سریع و قابلیت استفاده از کنترل‌گر منطقی برنامه‌پذیر یا پی‌ال‌سی (PLC یا Programmable Logic Controller) اشاره کرد.

در روش‌های قدیمی، تنها راه اطمینان از خالی شدن لوله از محتویات آن، شستن با جریان سریع با آب یا حلال بود، که مشکلاتی را به دنبال دارد. استفاده از پیگ رانی علاوه بر صرفه‌جویی و جلوگیری از این مشکلات، از اثرات مخرب زیست محیطی روش‌های قدیمی جلوگیری می‌کند.

تمامی سیستم‌های پیگ‌رانی قابلیت دریافت پیگ در قسمت پرتاب‌کننده را دارند، تا در مواردی که راه پیگ مسدود شده، پیگ به نقطهٔ شروع بازگردانده شود. درصورتیکه نیاز به باز کردن لوله باشد، قبل از باز کردن، تخلیهٔ فشار لوله انجام می‌شود. با این وجود، باز کردن لوله خطراتی به همراه دارد.

انواع پیگ:

پیگ‌ها را از نظر شکل ظاهری می‌توان به ۶ دسته تقسیم کرد:

۱- ژل پیگ‌ها: ژل‌پیگ‌های شیمیایی، بر پایهٔ آب، هیدروکربن و اسید هستند، انعطاف‌پذیری مناسبی دارند و معمولاً جهت پاک‌سازی آب و روغن مورد استفاده قرار می‌گیرند. مزیت پیگ‌های شیمیایی نسبت به پیگ‌های مکانیکی آن است که در لوله گیر نمی‌کنند و زیست‌تجزیه‌پذیر هستند.

۲- پیگ‌های بدنه فلزی: پیگ‌های بدنه‌فلزی یا میله‌ای یا محوری، در طیف گسترده‌ای از نظر تعداد سر (کاپ)، برس و یا تجهیزات، تولید و به‌کار گرفته می‌شوند.

۳- پیگ‌های توپر ریختگی: برای خطوط هیدروکربن و آب و برخی از محصولات پتروشیمی و نیز خطوطی که قبلاً پیگ‌رانی نشده اند قابل استفاده است.

۴- توپک‌ها: برای جدا سازی سیال و عبور از زانوئی کمتر از ۳D قابل استفاده است.

۵- پیگ‌های اسفنجی: جهت خشک کردن خطوط از مایعات و انتقال برخی از سیالات بر پایهٔ هیدروکربن و آب مناسب است و محدودیتی در عبور از بندهای کمتر از ۳D ندارد.

۶- پیگ‌های خاص: در شرایط عملیاتی خاص، در مواردی که استفاده از پیگ‌های رایج امکان پذیر نباشد؛ پیگ‌های ویژه ای طراحی و تولید می‌گردد.

مهم‌ترین این پیگ‌ها عبارتند از:

پیگ‌های تراشندهٔ رسوبات سخت و کریستالی (Decaling pin type)

قطارهای چند منظوره (Pig Train)

پیگ‌های انعطاف پذیر (Universal Joint)

پیگ‌های دو و چند اندازه‌ای (Dual & Multi Size)

پیگ‌های ترکیبی (Combination)

پیگ‌های انتقال حلال و مواد شیمیائی

ابزارهای کاربردی برای پیگ:

در کنار استفاده از پیگ ها می توان از ابزارهای کمکی و جانبی دیگری استفاده نمود که کاربری پیگ ها را افزایش می دهند . این ابزار ها می توانند قابلیت های متفاوتی داشته باشند و با اتصال به پیگ در حین پیگ رانی وظیفه خود را انجام می دهند .

نمونه ای از مهمترین این ابزارها عبارتند از:

• داده بردار خط لوله (Data Logger) ، دستگاهی می باشد که با اتصال به پیگ می تواند اطلاعات محیط داخل لوله را داده برداری کند . داده بردار ها قابلیت استخراج دمای سیال در طول خط لوله و همچنین سنجش فشار داخل خط را دارا می باشند. این اطلاعات برای شناسایی وضعیت خط لوله بسیار ضروری می باشند. بعضی از انواع داده بردارها قابلیت تعیین اختلاف فشار دو سر پیگ و همچنین تعیین شتاب پیگ را نیز دارا می باشند که در شناسایی نقاط آسیب دیده خط لوله و صحت عملیات تمیزکاری بسیار مفید خواهند بود.

• پیگ یاب (PIG Locator)، دستگاهی می باشد که به کمک آن می توان موقعیت پیگ را داخل خط لوله بدست آورد . همچنین می توان با نصب قطعاتی بر روی خط لوله از عبور پیگ از آن نقاط نیز اطمینان حاصل پیدا کرد . با توجه به آنکه در عملیات پیگرانی امکان گیر کردن پیگ داخل خط وجود دارد پیدا کردن مکان پیگ از اهمیت خاصی برخوردار است .

پیگ هوشمند:

پیگ هوشمند (Intelligent PIG یا Smart PIG)، به عنوان تنها وسیله برای حمل ابزارهای تست غیرمخرب، پیگی است که وظیفهٔ جمع‌آوری اطلاعات مختلفی راجع به مسیر حرکت خود را بر عهده دارد.

فناوری‌های مختلفی در پیگ‌های هوشمند مورد استفاده قرار می‌گیرند که بر اساس نیازهای تعریف شده و طراحی پیگ، قابلیت‌های پیگ تعریف می‌شوند. این قابلیت‌ها شامل تشخیص حفره (pitting)، خوردگی (corrosion)، ترک (crack)، آثار جوشکاری می‌شود.

نشتی شار مغناطیسی (MFL یا Magnetic Flux Leakage) و مافوق صوت (Ultrasonics) دو روش نظارت بر بدنهٔ لوله هستند. همچنین پیگ‌های کولیسی، (Caliper PIGs) قابلیت اندازه‌گیری کروی لوله برای پیدا کردن شکست‌ها و تغییر شکل‌ها و بطور کلی ضبط اطلاعات هندسی لوله را دارند.

به وسیلهٔ روش‌های فوق می‌توان مکان عیوب، نوع و اندازهٔ آنان را تعیین کرد و با حفاری محل عیوب ایجاد شده به رفع آن‌ها پرداخت. همچنین به وسیلهٔ ایجاد نقشهٔ عیوب، می‌توان ایجاد نشتی‌ها و عیوب را پیش‌بینی کرد.

لازم است قطعات الکترونیکی این نوع پیگ، برای جلوگیری از ورود محتویات خط لوله و در برخی موارد به دلیل وجود مواد خورنده و با دمای بسیار بالا، به طور کامل آب‌بندی شوند.

توان دستگاه از طریق باتری‌های آب‌بندی شده تامین می‌شود؛ و ضبط اطلاعات می‌تواند به طرق مختلف از جمله بر روی نوار قیاسی (آنالوگ) با فرم حلقه فیلم (reel-to-reel format) نوار رقومی (دیجیتالی) و یا حافظهٔ حالت جامد (solid state memory) انجام شود.

درصورتیکه ایجاد ارتباط مستقیم با بیرون لوله، به دلیل فاصلهٔ زیاد و یا جنس لوله امکان‌پذیر نباشد، می توان با استفاده از دستگاه‌هایی مثل کیلومتر شمار (odometer)، ژیروسکوپ و… می‌توان مسیر طی شده را به طور کامل مشخص نمود.

تایید اطلاعات داخل پیگ، به وسیلهٔ حسگرهایی که بر روی سطح خارجی لوله نصب می‌شوند و عبور پیگ را از طریق روش‌های صوتی یا میدان مغناطیسی، تشخیص می‌دهند، انجام می‌شود. همچنین امکان استفاده از سامانهٔ موقعیت‌یاب جهانی (GPS)،در این حسگرها وجود دارد.

سوالات مربوط به پیگ رانی :

پیگ هوشمند و پیگرانی واژه ای است که شاید بارها به گوشتان خورده باشد ولی آیا از اهمیت این ابزار مهم در صنعت نفت ، بالأخص خطوط لوله و کاربردی که دارد آگاهی دارید ؟ پیگ های هوشمند با مجهز بودن به فناوری روز، ابزاری قدرتمند برای بررسی دقیق جداره های داخلی و خارجی خطوط لوله نفت محسوب می‌شوند که با هدف بازرسی و تعمیرات خطوط در اختیار متصدیان قرار می‌گیرند.
به گزارش ایران پترونت،یکی از بهترین و موثرترین ابزار جهت شناسایی نقاط بحرانی خوردگی خطوط لوله استفاده از تجهیزات پیگرانی هوشمنداست. روش کار پیگ‎های هوشمند بر اساس القای یک میدان مغناطیسی در دیواره لوله و شناسایی اغتشاش در آن میدان است که سیستم هوشمند پیگ، این اغتشاش را به عنوان مغایرات در ضخامت خرابی و عیب های مهم و متداول خطوط لوله با اطمینان بالا ثبت می کند. پیگرانی هوشمند با هدف جلوگیری از نشتی‌های ناخواسته و تعویض پوششها انجام می گیرد تا علاوه بر نگهداری از خطوط ، موجب پایداری سیستم‌ و تجهیزات در انتقال فرآورده ها شود. به طور کلی پیگرانی هوشمند‌ یکی از ابزارهای گرانقیمت پایش و روشی اطمینان بخش برای انتقال ایمن نفت خام و فرآورد‌ه های نفتی است بر همین اساس گفتگوئی را با مهندس محمدرضا شریفی پور ، رئیس حفاظت از خوردگی خطوط لوله و مخابرات نفت منطقه تهران انجام داده ایم که نظر شما را به آن جلب می کنیم :

لطفاً به طور اجمالی بفرمائید که کار پیک در خط لوله چیست ؟
واژه پیگ به معنای خوکچه است که شکل ظاهری پیگهای اسفنجی نیز مشابه آن می باشد . به طور کلی پیگها بر اساس نوع و کاربردی که دارند به پیگهای معمولی و هوشمند تقسیم می شوند . پیگهای معمولی برای جداسازی مواد و تمیز کردن جداره داخلی لوله ها و پیگهای هوشمند با توجه به ابزارهای اتصالی برای مکان یابی ( پیگ لوکیتور) ، یافتن نشتی ( پیگ نشت یاب ) و بازرسی خط لوله ( پیگ هوشمند ) استفاده می شوند .

با توجه به ویژگی هائی که نام بردید ، چه مزایائی را می توان برای استفاده از پیگ برشمرد ؟
همانطور که اشاره شد از پیگها به منظور کارهای مختلفی استفاده می شود . پیگهای معمولی بدون برس جهت تمیز کردن و جداسازی فرآورده های نفتی مختلف که از یک خط لوله منتقل می شوند ، کاربرد دارند . پیگهای معمولی برس دار ( اسکریپر ) جهت تمیز کردن جداره لوله ها ، پیگ لوکیتور به منظور مکان یابی ، پیگ نشت یاب جهت یافتن محلهای نشتی و پیگ هوشمند به منظور بازرسی خط لوله به کار می روند .

اولویت بندی پیگرانی هوشمند از نظر شما چگونه اجرا می شود ؟
به طور کلی در صورت امکان تمامی خطوط لوله باید در پریودهای زمانی تعریف شده در هر شرکت با پیگرانی هوشمند بازرسی شوند . با این حال در صورت محدودیت امکانات و قدمت خط لوله ، آخرین تاریخ پیگرانی هوشمند و وضعیت خط لوله از نظر خوردگی و نشتی می تواند ملاک اولویت بندی قرار گیرند .

پس با این توضیحاتی که شما دادید ، پیگ های هوشمند کمک زیادی در ایجاد و تأمین بالاترین راندمان ایفا می کنند .

صد در صد همینطور است . با بازرسی دقیق توسط پیگ هوشمند تمامی معایب خط لوله از قبیل : کاهش ضخامت ، دنت ( تورفتگی ) ، رینکل ( پیچ خوردگی ) ، اشکالات سرجوش ، حالتهای ترکیبی عیبهای فوق از جمله دنتهائی که روی سرجوش قرار گرفته اند و موارد دیگر شناسائی و پس از اولویت بندی نسبت به تعویض یا ترمیم آنها اقدام می شود که این امر طول عمر خط لوله را افزایش می دهد .

با این اوصاف پیگرانی هوشمند تأثیر خیلی زیادی در روند مثبت فعالیت همکاران تعمیراتی و مهندسی خوردگی دارد ؟

بله . پیگ ها ی هوشمند قادر به جمع آوری و ارائه اطلاعاتی از وضعیت غیر قابل رویت درون لوله مدفون در خاک بوده بنحوی که محل دقیق آسیب و علت گسترش آنرا مشخص می کند . اغلب مشاهده شده که بهره برداران زمانی متوسل به پیگ رانی در خط لوله می شوند که اشکالی در خط لوله نمایان شود که باید اذعان داشت که بسیار دیر است ، در حالیکه جلوگیری بموقع از گسترش هر اشکالی( هر چند ناچیز) ، می تواند از ایجاد تخریب و حوادث بزرگ و گسترده به حدقابل ملاحظه ای بکاهد ، لذا استفاده صحیح و بموقع از پیگ مناسب ، علاوه بر اینکه از وقوع حوادث احتمالی می کاهد ، بلکه بر راندمان انتقال فرآورده از طریق خط لوله نیزتاثیر مثبت گذارده و همچنین از آلودگی محیط زیست ( در صورت وقوع حوادث و نشت فرآورده ها به طبیعت) نیز جلوگیری بعمل می آورد .

این فرآیند در بالا و پائین شدن جریان مواد و یا راندمانی که شما به آن اشاره می کنید تأثیری هم دارد ؟
صد در صد . با پیگ رانی به موقع در خط لوله و در نتیجه برطرف شدن گرفتگی محیط توسط پیگ ، مقدار جریان فرآورده بسرعت رو به افزایش می گذارد .همانطور که گفتم استفاده از پیگ مزایای زیادی دارد از جمله: ضبط اطلاعات هندسی خط لوله، نظارت بر بدنه‌ی لوله، ایجاد حائل فیزیکی بین دو سیال متفاوت و همچنین تمیزکاری لوله‌ها. خوردگی عاملی ست که به تخریب و یا فاسد شدن لوله ها در اثر واکنش با محیط پیرامون صورت می گیرد ، به همین دلیل انجام پیگ رانی هوشمند علاوه بر مشخص کردن معایب داخل خطوط ، راندمان انتقال را نیز افزایش داده و استفاده از پیگ مناسب و برنامه پیگ رانی صحیح ، به صحت و بهینه نمودن راندمان خط لوله کمک موثری نموده و موجب ارتقاء ایمنی و حفظ محیط زیست خواهد گردید و به حصول اطمینان از مناسب بودن و صحت عملیات احداث و ساخت خط لوله کمک می کند .

کاری که شما در خطوط انجام می دهید به نوع پیگها هم بستگی دارد یاخیر ؟
خب ، قطعاً این بستگی به نوع پیگ دارد . انواع پیگ را با توجه به کاربرد آن انتخاب می‌کنند. کاری که پیگ‌ها انجام می‌دهند تمیز کردن دیواره‌ی داخلی لوله‌ها بدون نیاز به جریان سریع٬ بوسیله‌ی دیسک‌ها و برس‌های همراه است که با توجه به کارآیی تعداد و اندازه‌ی این برس‌ها متفاوت است. علاوه بر آن ذرات اضافی که در جریان سیال مشکل ایجاد می‌کند را از بین می‌برد. پیگ‌ها با توجه به هدف پاکسازی و یا مسدود کنندگی دارای انواع مختلفی هستند٬ از جمله: پیگ‌های یوتیلیتی٬ پیگ‌های بازرسی درون خطی٬ پیگ‌های ژله‌ای ٬ پیگ‌های کره‌ای شکل٬ پیگ‌های ژئومتریک٬ پیگ‌های مندرل و فوم پیگ‌ها . علاوه بر این پیگ‌ها از نظر ظاهری نیز شامل ژله‌ای٬ بدنه فلزی٬ توپر ریختگی٬ اسفنجی٬ خاص و توپک‌ها هستند. در باور غلط همه‌ی پیگ ها را توپک می نامند اما این در حالی است که توپک خود نوعی پیگ است که درون خط لوله با استفاده از فشار سیال به حرکت در می‌آیند. این نوع از پیگ در نگهداری از خطوط لوله نقش بسزائی دارد.

آنچه که پیگ هوشمند را از دیگر ابزارها متمایز می کند چیست ؟
ابزارهایی چون : پیگ یاب و داده بردار خط لوله در کنار پیگ استفاده می‌شود و بر کاربری آن می‌افزایند. فناوری و تکنولوژی از پیگ ها دور نبوده است. پیگ‌های هوشمند در مسیر حرکت خود اطلاعاتی را جمع‌آوری می‌کنند که به روی حافظه‌ی آن ذخیره می‌شوند. قطعات این پیگ جهت جلوگیری از هر گونه آسیب در درون لوله‌ها آب بندی شده است. پیگ‌ها اطلاعاتی چون: بازدید از پیچ‌ها و شعاع‌ها٬ پروفایل خط لوله٬ تشخیص نشتی٬ ثبت دما و فشار٬ اندازه‌گیری میزان خوردگی لوله٬ اندازه گیری پیچ و خم٬ عکسبرداری و پوسیدگی خطوط لوله را به دست می‌آورد و به نظر من همین ویژگی ها برای متمایز ساختن آن کافی باشد .

فکر می کنید فرآیند فعالیت شما در پروسه ی ارسال سوخت چه تأثیری دارد ؟

رسالت اصلی ما انتقال ایمن و پایدار نفت خام و فرآورده های آن تا محل مصرف است . وقتی پالایشگاه های کشور با تامین خوراک مورد نیاز بدون توقف در حال فعالیت می باشند و مردم با آرامش خاطر در هر زمان از شبانه روز ضمن مراجعه به جایگاه های عرضه سوخت، بنزین و گازوئیل مورد نیاز خود را دریافت می کنند و یا کارخانه های کشور بدون هیچ دغدغه ای سوخت مورد نیاز خود را تامین می کنند، نشان دهنده این است که همکاران صنعت نفت کشور، بخصوص شرکت خطوط لوله و مخابرات نفت ایران کار خود را به خوبی انجام می دهند . به همین دلیل حفاظت و نگه داری از لوله ها یکی از مهم ترین وظایف این شرکت به شمار می آید .

آیا با توجه به انجام وظیفه ای که اشاره کردید ، مدام باید خطوط را مورد بازرسی قرار دهید ؟

ضرورت بازرسی مدون خطوط لوله از نظر میزان خوردگی یا تغییر شرایط فیزیکی بسیار اهمیت دارد و برای مقابله با احتمال صدمه یا مسدود شدن خطوط ، اجرای برنامه های نگهداری و بازرسی منظم می‌تواند آسیب‌های ناشی از خرابی خطوط لوله را کاهش داده و موجب افزایش عمر مفید سیستم شود و همانطور که گفتم یکی از ابزارهای خیلی مهم برای انجام این بازرسی ها ، رصد کردن از طریق پیگرانی هوشمند است چرا که اجرای این مهم با هدف جلوگیری از نشتی‌های ناخواسته، افزایش عمر ، بهره‌برداری و پایداری خطوط از اولویتهای این واحد است . بنابراین، نگهد‌اشت آنها د‌ر هر شرائط یک الزام تلقی می شود‌.

پیگرانی در عمر لوله ها تا چه میزان اثربخش است ؟

زمانی که پیگرانی هوشمند صورت می گیرد، خوردگی های داخلی و بیرونی مشخص می شود و دقیقا اعلام می‌شود که در کدام نقطه خوردگی وجود دارد که سبب می شود ترمیم صورت بگیرد. درواقع لوله عمر دوباره پیدا می کند. قبل آن باید لوله ها رندوم چک می شد که با روش پیگرانی هوشمند میزان فرسودگی ها به میزان قابل توجهی کاهش یافته است . البته باید اشاره کنم که برخی از خوردگی خطوط با تعمیرات جزئی و نصب نیم لوله برطرف می‌شود، ولی برخی دیگر جهت حفظ شرایط انتقال ایمن و پایدار مورد تعویض قرار می گیرند و اجرای پیگرانی هوشمند خطوط با هدف جلوگیری از نشتی‌های ناخواسته، افزایش عمر بهره‌برداری و پایداری خطوط به همراه خواهد داشت.