کلیاتی درباره پیگ و پیگ رانی

[Farnoosh Khademi 20,019]

كلياتي درباره پيگ و پيگ راني

 

پيگ (Pig) چيست ؟

 

پيگ وسيله اي است كه پس از قرار دادن در داخل خط لوله و با اعمال فشار بنحو مناسب توسط محصول انتقالي از خط لوله يا سيال ديگر( از جمله آب يا هوا و ...) به منظور تميز كاري (Cleaning) ، اندازه گيري ابعادي (Dimensioning) و بازرسي (Inspection) در طول خط لوله به حركت در مي آيد .

 

و يا پيگ وسيله اي است مشابه پيستون كه خط لوله مانند سيلندر آن عمل مي كند و با اختلاف فشاري كه بين بالا دست و پائين دست آن توسط محصول انتقالي از خط لوله و يا سيال ديگر ايجاد مي شود به حركت در آمده و مسير خط لوله را طي مي نمايد .

 

 

پیگ ها در بالاترین سطح به دو دسته تقسیم می شوند:

1- پیگ های عمومی

2- ابزار بازرسی درون خطی (پیگ های هوشمند)

 

پیگ های عمومي (UTILITY PIGS):

پیگ‌ها دارای دیسک‌ها و برس هایی هستند که دیواره‌ی 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 وسیله‌ی تله‌ی فرستنده (PIG Launcher) وارد خط لوله شده و پس از آن، به وسیله‌ی فشار جریان معمول سیال، داخل لوله حرکت می‌کند؛ تا در انتهای خط لوله، به تله‌ی 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 PLC اشاره كرد.

تمامی سیستم‌های پیگ‌رانی قابلیت دریافت پیگ در قسمت پرتاب‌کننده را دارند، تا در مواردی که راه پیگ مسدود شده، پیگ به نقطه‌ی شروع بازگردانده شود.

پیگ‌هاي عمومي را از نظر شکل ظاهری می‌توان به 6 دسته تقسیم کرد:

1- ژل پيگ‌ها: ژل‌پیگ‌های شیمیایی، بر پايه‌ی آب، هيدروكربن و اسيد 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.

2- پيگ‌هاى بدنه فلزى: پیگ‌های بدنه‌فلزی یا میله‌ای یا محوری، در طيف گسترده‌اى از نظر تعداد سر (کاپ)، برس و يا تجهيزات، توليد و به‌كار گرفته مى‌شوند.

3- پیگ‌های توپر ریختگی: براى خطوط هيدروكربن و آب و برخى از محصولات پتروشيمى و نيز خطوطى كه قبلاً پيگ‌رانى نشده اند قابل استفاده است

4- توپک‌ها: براى جدا سازى سيال قابل استفاده است و از لاستيك ها و پلي اورتان ساخته مي شود و محدوديت عبور دارد.

5- پیگ‌های اسفنجی: جهت خشك كردن خطوط از مايعات و انتقال برخى از سيالات بر پايه‌ی هيدروكربن و آب مناسب است .

6- پيگ‌هاى خاص: در شرايط عملياتى خاص، در مواردى كه استفاده از پيگ‌هاى رايج امكان پذير نباشد؛ پيگ‌هاى ويژه اى طراحى و توليد مى‌گردد.

مهم‌ترین اين پيگ‌ها عبارتند از:

پيگ‌هاى تراشنده‌ی رسوبات سخت و كريستالى (Decaling pin type)

قطار هاى چند منظوره (Pig Train)

پيگ‌هاى انعطاف پذير (Universal Joint)

پيگ‌هاى دو و چند اندازه‌ای (Dual & Multi Size)

پيگ‌هاى تركيبى (Combination)

پيگ‌هاى انتقال حلال و مواد شيميائى

.

 

[Farnoosh Khademi 20,019]

مقدمه اي بر پيگراني:

اكنون در جهان حدود 80% گاز و فرآورده هاي نفتي از طريق 4/2 ميليون كيلومتر خطوط انتقال از منابع توليد به مراكز فرآورش و سپس به مراكز مصرف منتقل مي گردد كه در واقع بيش از 75% شريان اقتصادي جهان محسوب مي شود .

ايران نيز با داشتن حدود 000/24 كيلومتر خطوط انتقال گاز طبيعي فشار قوي و 16000 كيلومتر خطوط انتقال نفت خام و فرآورده هاي نفتي سهم عظيمي از اين سرمايه بزرگ انتقال انرژي حيات بخش اقتصادي را بعهده دارد .

اين سرمايه عظيم كه از طرفي براي هر 24 متر آن يك كيلو طلا بايد هزينه شود و يا براي هر متر از خط لوله 56 اينچ فشار قوي از تهيه مواد اوليه ، نورد ، لوله سازي ، عايق كاري ، حمل و نقل ، جوشكاري و حفاري و دفن در زير زمين و آزمايشات لازم و ضروري و تا مرحله بهره برداري حدود 5000 دلار آمريكا سرمايه نياز دارد . و بخشي از اين خطوط لوله بدليل عبور از مناطق صعب العبور با موقعيت جغرافيائي متفاوت پيوسته تحت تأثير حوادث گوناگون و غير مترقبه از جمله سيل و زلزله و تنش هاي جانبي و بيروني ناشي از حركت گسلها ، ضخره ها ، كوه ها و بستر خاكي نرم اطراف و صدمات ناشي از فعاليت هاي پيمانكاران شخص ثالث خودي يا بيگانه ، از يكطرف و از جهت ديگر تنش ها و فشار هاي دروني تا حدود 10000پوند بر اينچ مربع و فرسايش هاي دروني ناشي از گازهاي خورنده مانند دي اكسيد كربن و هيدروژن سولفوره ، مواد مزاحم ناخواسته ، ميكروبهاي بي هوازي و رطوبت و اسيد هاي خورنده مورد مخاطره و تهديد قرار دارند كه همگي در جهت بازگشت لوله ها به حالت اوليه خود ( تركيبات سنگ آهن ، اكسيدي آهن و زنگ آهن ) تلاش دارند تا اين سرمايه عظيم را بر اثر پديد ه هاي مخرب از جمله وقوع پديد ه هاي خوردگي ، به اضمحلال و دگرگوني كشانند .

در ضمن خطوط لوله انتقال گاز و سيالات و فرآورده هاي نفتي بغير از نفت خام كه ته نشيني موم در جداره داخلي لوله، معظل بزرگي در افت راندمان و بهره برداري ايجاد مي نمايد ساير فرآورده هاي نفتي و گاز نيز عليرغم تصفيه و پالايش به علت وجود و باقيماندن عوامل آلوده به گازهاي دي اكسيد كربن ، هيدروژن سولفوره، رطوبت و ايجاد اسيد هاي خورنده بويژه در خطوط لوله انتقال گاز وته نشيني شن و ماسه و رسوبات نا خواسته ناشي از مواد زائد در جداره دروني لوله ها گاهي محفظه دروني لوله را بحدي تنگ مي نمايد كه موجب افت راندمان و براي انتقال حجم معيني از فرآورده صرف انرژي فوق العاده براي تقويت فشار گازها و سيالات و فرآورده هاي نفتي را طلب مي نمايد . بنابراين در پروژه هاي احداث خطوط لوله انتقال نفت و گاز ضرورت امر ايجاب مي نمايد كه در مرحله طراحي و محاسبات مربوطه ، موارد مرتبط با استحكام ، مقاومت ، قطر ، پوشش ، حفاظت فني و روش نگهداري و تعميرات خط لوله بنحوي مد نظر قرار گيرد كه متناسب با راندمان و بهره برداري مفيد براي اين سرمايه عظيم باشد .

لذا يكي از روش هاي تعميرات و نگهداري كه معضلات و مشكلات فوق را كاهش داده و علاوه بر دوام و افزايش طول عمر لوله ، موجب افزايش بهره دهي و راندمان خطوط لوله و تضمين كننده ايمني جوامع و صنايع همجوار و همچنين حفظ محيط زيست مي گردد كاربرد پيگ وپيگ راني در شبكه هاي خطوط لوله جرياني ، انتقال و سراسري متناسب با نوع سيال و فرآورده انتقالي بطور دوره اي و زمان بندي شده مي باشد .

[Farnoosh Khademi 20,019]

تاريخچه پيگ و پيگ راني خطوط لوله :

به عمل استفاده از پیگ در داخل لوله ها، پیگ‌رانی گفته می شود. پیگ های 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) استفاده‌ی فراوانی دارد. پیگ‌رانی هوشمند، توسط پیگ‌های هوشمند انجام می‌شود که وظایفی از قبیل نظارت بر بدنه‌ی لوله و ضبط اطلاعات هندسی لوله را نیز به عهده دارند.

 

انجمن توليد كنندگان و خدمات دهندگان پيگ راني

 

Pigging Products &Services Association (PPSA) مرهون تلاش فرانك گري

 

(Frank Gray) از شركت "Pipeline Dehydrators Inc" است كه به تاريخچه مختصري در ايجاد پيگ راني خطوط لوله مي پردازيم .

 

اولين عمليات توپك راني در سال 1870 ميلادي ، چند سال پس از اينكه سرهنگ دريك (Colonel Drake ) نفت را در تيتاسويل پنسيلوانيا كشف كرد به وقوع پيوست و پيش از اينكه نفت توسط خطوط لوله به پالايشگاه ها انتقال داده شود . آن را با واگنهاي مخزن دار كه توسط اسب كشيده مي شد حمل مي نمودند . اين كار در طول فصل زمستان به دليل بارش برف و سرماي زياد و منجمد شدن سيال در مخازن و مشكلات فوق العاده حمل و نقل بسيار دشوار و پر هزينه بود .

 

با پيدايش و احداث خطوط لوله ، انتقال نفت و گاز و فرآورده هاي مربوطه سهولت يافت ولي بدرستي مشخص نيست كه اين خطوط لوله در آن زمان از چه موادي ساخته شده اند . قسمت انتهايي هر لوله وارد قسمت ابتدايي لوله ديگر شده و به اين روش (bell and spigot method) به يكديگر متصل مي گرديدند . پس از گذشت مدت زماني محدود يك يا دو سال كه نفت خام از طريق اين لوله ها انتقال يافت ، مقدار سيال انتقالي شروع به كاهش و فشار پمپ مربوطه رو به افزايش گذاشت ضمن اينكه ديواره لوله نيز دچار زنگ زدگي شد .

 

 

عليرغم تلاش بسياري كه در جهت بر طرف نمودن مواد زائد پارافيني مانند در اين خطوط لوله انجام شد ، هيچكدام از روش هاي انجام شده در هيچ دوره زماني مؤثر واقع نشد . سرانجام اين ايده كه شيئي شبيه پيستون به درون لوله ها بفرستند تا اين مواد زائد را از سطوح داخلي خط لوله جدا كرده و خارج كند ، قوت گرفت . در اين روش تكه پارچه هاي كهنه را شبيه به يك توپ به يكديگرپيچيدند و وارد خط لوله كرده تا طول خط لوله را طي كرده كه در نهايت پس از چندين بار تكرار ، از اين عمل نتيجه مثبتي كسب شد . بعد از آن به جاي پارچه از چرم ( چرم در اثر تماس با آب ، متورم شده و در حالت آببندي بهتر، باعث تميز نمودن سطوح داخلي لوله ها مي شد ) استفاده شد . مورد ديگري كه در تاريخچه توپك راني در خطوط لوله اتفاق افتاد در سال 1904 ميلادي بود كه لوله هاي ( با قطر 4 in) فولادي انتقال گاز نصب شده در مونتانا پس از مدتي بهره برداري ، لايه سخت و محكمي سطح داخلي لوله ها را پوشاند و در مواردي گرفتگيهائي در طول خط لوله بوجود آورد ، كه علت آن قابل تشخيص نبود . لذا يك شيئي لاستيكي بشكل توپ وارد خط لوله كردند.پس ازبرقراري جريان گاز همراه شيئي لاستيكي،گرفتگي رفع شد ومقدار بسيار زيادي مواد خرده ريزه مانند ريگ ، شن ، ماسه ، خاك و ابزار آلات از لوله خارج گرديد كه اين عمل مويد اين است كه توپك هاي لاستيكي قبل از توپك هاي تخليه كننده ( displacement pigs) كاربرد داشته اند .

 

 

اين سؤال براي بسياري از صنعت گران پيش مي آمد كه چرا چنين وسيله اي توپك ( پيگ pig) نام گرفت ؟

 

داستان از اين قرار است كه كاركنان بهره بردار از خطوط لوله كه براي سركشي به خطوط لوله ( در حال انجام پيگ راني ) نزديك شده بودند متوجه صداي گوش خراشي بوسيله تميز كننده لوله ( تشكيل شده از يك لوله فولادي كه دو سر آن ،دو فلنج جوش داده شده بود و دو ديسك چرمي براي افزايش ضخامت فلنج ها به آنها متصل بود ) شدند كه بمانند صداي خرناس خوك (Pig) بود و از طرفي تشابه شكل ظاهري اين وسيله بشكل و هيبت خوك احتمالاً باعث گرديد كه اين وسيله بنام پيگ نامگذاري شود .

 

بيش از نيم قرن ،اجزاء توپك ها با بدنه فولادي با كاپ (Cups) و ديسكها (Discs) از جنس لاستيك ، چرم و پلي اورتان بكار مي رفت ، تا سال 1960 تميز كاري خطوط لوله نفت و گاز بسيار محدود بود . سپس يك نوع توپك اسفنجي به شكل گلوله ساخته شد كه به آن پلي پيگ (Polly pig) مي گفتند زيرا كه از جنس اسفنج پلي اورتان (Polyurethane foam) ساخته شد ه بود . اگر چه صنعت نفت و گاز بزرگترين مصرف كنندة پيگ اسفنجي مي باشد ولي بسياري از صنايع جديدي همچون صنايع آب و فاضلاب شهري ، صنايع فرآيند و توليدي ، پتروشيمي ، معدن و صنايع ديگر نيز اكنون ازاين نوع پيگ راني در خطوط لوله استفاده مي كنند . كه بدين ترتيب در انتقال سيالات از طريق خطوط لوله ، در مصرف انرژي صرفه جويي كرده ، جريان سيال را افزايش و فشار پمپ را كاهش داده و ضمن توليد محصولي تميز تر از به هدر رفتن آن نيز جلوگيري مي كنند.

[Farnoosh Khademi 20,019]

با پيگ راني در خط لوله مي توان به اهداف زير دست يافت :

 

 

- تميز كاري رسوب در داخل خط لوله

- اندازه گيري ابعادي خط لوله (قطر داخلي ، شعاع وزاويه خم و ... )

 

- انتقال و جدا سازي محصولات مختلف از يك خط لوله

- آماده سازي خط لوله براي انجام آزمايش ايستايي با آب

- خارج سازي مايعات از داخل خط لوله انتقال گاز

 

- خارج سازي گاز از داخل خط لوله انتقال مايعات

 

- تهيه نقشه وپروفايل خط لوله

 

- آماده سازي خط لوله براي راه اندازي ويا از سرويس خارج نمودن

- انجام بازرسي فني از سطوح داخلي و خارجي خط لوله

- اعمال پوشش بر روي سطوح داخلي خط لوله

- اعمال ماد ه بازدارنده خوردگي بر روي سطوح داخلي خط لوله

 

- بهبود راندمان جريان سيال عبوري از خط لوله