Кіріспе

Құбырларды тексеруге арналған өлшегіштер немесе құрылғыларды түрлі техникалық қызметтерді орындау үшін пайдалану практикасы.

Құбыр арқылы тасымалдау кезінде "шошқалау" – құбырларды тексеруге арналған өлшегіштер немесе құрылғыларды, әдетте "шошқалар" немесе "сыпырғыштар" деп аталатын құрылғыларды түрлі техникалық қызметтерді орындау үшін пайдалану практикасы болып табылады. Бұл құбырдағы өнім ағынын тоқтатпай жасалады. Бұл операциялар құбырды тазалау және тексеруді қамтиды, бірақ олармен шектелмейді. Бұл үшін шошқаны "шошқа іске қосу құрылғысына" (немесе "іске қосу станциясына") енгізеді – құбырдың қалыпты диаметрінен үлкен бөлігіне, содан кейін диаметр қалыпқа келтіріледі. Іске қосу станциясы жабылады, ал құбырдағы өнімнің қысыммен тудырылған ағыны шошқаны "шошқа ұстағышқа" (немесе "қабылдау станциясына") жеткенше құбыр бойымен итеріп отыру үшін пайдаланылады.

Қолданбалар

Пиггинг мұнай өнеркәсібінде үлкен диаметрлі құбырларды тазалау үшін қолданылады. Алайда, қазіргі уақытта көптеген үздіксіз және партиялық өңдеу орналастыруларында кіші диаметрлі пиггинг жүйелерін қолдану артып келеді, себебі орналастыру операторлары тиімділікті арттыру және шығындарды төмендетуді іздейді. Пиггингті, мысалы, араластыру, сақтау немесе толтыру жүйелері арасындағы тасымалдау процесінің кез келген бөлігінде қолдануға болады. Пиггинг жүйелері майлау майлары, бояулар, химиялық заттар, тұрмыстық химия, косметика және азық-түлік сияқты алуан түрлі өнімдерді өңдейтін салаларда орнатылады. Шошқаларды майлау майларын немесе бояуларды араластыру кезінде құбырларды тазалау үшін, өнімдердің араласуын болдырмау үшін және құбырларды өнім резервуарларына (немесе кейде компонентті қайта резервуарға жіберу үшін) босату үшін пайдаланады. Әдетте, пиггинг әр партияның басында және соңында жасалады, бірақ кейде ол партияның ортасында да жасалады, мысалы, аралық компонент ретінде қолданылатын алдын ала қоспаны өндіру кезінде. Шошқалар мұнай және газ салаларында құбырларды тазалауға және тазартуға да қолданылады. Ақылды немесе "Smart pig" деп аталатын шошқалар құбырлардың жағдайын бағалау және қоршаған ортаға зиян келтіруі мүмкін немесе қауіпті болуы мүмкін ағып кетуді болдырмау үшін құбырларды тексеруге қолданылады. Олар әдетте өндірісті тоқтатпайды, бірақ шошқаны алып тастаған кезде өнімнің бір бөлігі жоғалуы мүмкін. Оларды көп өнімді құбырларда әртүрлі өнімдерді бөлу үшін және көп фазалы газ//сұйық құбырлардан сұйықтықты тазарту үшін де қолдануға болады. Пиггингті пайдалану үшін құбыр желісі бастапқыда пиггингке лайықты етіп жобалануы керек. Егер құбыр желісі топографиялық өзгерістерді, соның ішінде диаметрдің өзгеруін, бабочка клапандарын, аспаптарды, өткір бұрылыстарды, сорғыларды немесе кіші порты бар шарлы клапандарды қамтитын болса, құбыр желісін дәстүрлі пиггинг әдісімен тазалау мүмкін емес. Мұндай жағдайларда мұз пиггингі сияқты балама әдістер қолданылуы мүмкін. Толық портты (немесе толық ауызды) шарлы клапандар ешқандай мәселе тудырмайды, өйткені шардың ішкі диаметрі құбырдың диаметрімен бірдей.

Этимология

Кейбір алғашқы тазалау "шошқалары" сабан орамдарына тікенек сым оралып жасалған, ал басқалары былғарыдан жасалған. Екеуі де құбыр ішінде жылжығанда шырылдаған, кейбіреулерге шошқаның қиқуына ұқсаған, содан оларға "шошқа" деген ат қойылған.

Өнімді және уақытты үнемдеу

Көп өнімді құбыр жүйелері үшін маңызды артықшылық – өнімді үнемдеу мүмкіндігі. Әрбір өнімді тасымалдау аяқталғаннан кейін, келесі өнімдерді пиг шар арқылы бөліп алуға болады. Сонымен қатар, пигтің көмегімен құбырдың ішіндегі барлық өнімді тазалауға болады, оны қабылдау нүктесіне немесе бастапқы резервуарға кері бағыттап жіберу арқылы. Құбырларды кеңінен шаю қажеттілігі жоқ. Құбырларды шаю қажеттілігі болмағандықтан, пиг жүйесі өнімді ауыстыруды әлдеқайда жылдам және сенімді етуге мүмкіндік береді. Пигтердің көмегімен қабылдау нүктесінде өнімнің үлгісін алу жылдамырақ, себебі өнімдер арасындағы шекара өте анық; ал өнімнің сәйкес келетін жерін анықтау үшін аралықта тексерудің бұрынғы әдісі көбірек уақыт алатын еді. Пиг жүйесін бағдарламаланатын логикалық басқарушы (PLC) арқылы толық автоматтандыруға болады.

Қоршаған ортаға пайдасы

Шошқалау (pigging) партиялық операциялардың қоршаған ортаға тигізетін әсерін азайтуда маңызды рөл атқарады. Бұрын, партиялық процестің операторы өнімнің құбырдан толықтай шығарылуын қамтамасыз ету үшін, құбырды су, еріткіш немесе тіпті келесі өніммен шаюға мәжбүр болатын. Содан кейін тазартқыш затты тазартуға немесе еріткішті қайта өңдеуге жіберу қажеттігі туатын. Егер өнім құбырды тазарту үшін қолданылса, ластанған бөлігін сапасын төмендетуге немесе кәдесіз етуге тура келетін. Бірақ, қазіргі заманғы шошқалау жүйелерінің қамтамасыз ететін жоғары дәлдігінің арқасында осы мәселелердің бәрін жоюға болады.

Қауіпсіздік мәселелері

Шошқа өткізу жүйелері шошқаны іске қосу құрылысына тиеу үшін жасалған, ол шошқаны құбырға жіберу желісі арқылы итеру үшін қысыммен жұмыс істейді. Кейбір жағдайларда, әрбір жүгірудің соңында шошқа құбырдан қабылдағыш арқылы алынады. Барлық жүйелер шошқаларды іске қосу құрылысында қабылдауға мүмкіндік беруі керек, себебі құбырдың ішіндегі кедергілер шошқаны іске қосу құрылысына кері итеруді қажет етуі мүмкін. Көптеген жүйелер құбырды екі бағытта да шошқамен тазалауға арналған. Шошқа газ немесе сұйықтықпен ителіп жіберіледі; егер газбен ителсе, кейбір жүйелер газ кіреберісінде бейімделуі мүмкін, сонда шошқаның жылдамдығы ағыс қысымына қарамастан тұрақты болады. Шошқаларды алып тастау қажет, өйткені көптеген шошқалар жалға алынады, шошқалар тозып, ауыстырылуы керек, ал тазалау (және басқа) шошқалар құбырдан шайыр, жат заттар, гидраттар және т.б. сияқты ластағыштарды шығарады, оларды құбырдан алып тастау керек. Атмосфералық қысымға ашудың өзінде қауіп бар, сондықтан құбырды ашу алдында қысымның төмендеуін қамтамасыз ету үшін сақтық шараларын қабылдау керек. Егер құбырдың қысымы толық төмендетілмесе, шошқа құбырдан шығып кетуі мүмкін және операторлар ашық шошқа есігінің алдында тұрғанда ауыр жарақат алған. Бірде шошқа дұрыс қабылдағышсыз құбырдың ұшынан кездейсоқ атылып, 152 метр қашықтықтағы үйдің қабырғасын тесіп өтті. Егер өнім қышқыл болса, құбырды қышқыл газын жағып жоятын факелдік жүйеге босату керек. Операторлар қышқыл жүйелерде жұмыс істегенде өздігінен тыныс алатын аппарат киюі керек. Кейбір шошқа өткізу жүйелері "қамауға алынған шошқаны" пайдаланады, ал құбыр тек шошқаның жағдайын тексеру үшін сирек ашылады. Қалған уақытта шошқа әрбір тасымалдаудың соңында құбырдың бойымен жоғары және төмен жылжытылады, ал құбыр процестік операция кезінде ешқашан ашылмайды. Мұндай жүйелер жиі кездеспейді.

Ақылды шошқа

Ақылды шошқалар құбыржолды сенсорлармен тексеріп, кейін талдау үшін деректерді тіркейді. Бұл шошқалар құбырды тексеру үшін магниттік ағынынан ағып кету (МФЛ) және ультрадыбыс сияқты технологияларды қолданады. Ақылды шошқалар құбырдың ішкі геометриясын өлшеу үшін калиперлерді де қолданады. 1961 жылы алғашқы ақылды шошқаны Shell Development компаниясы іске қосты. Ол өздігінен жасалған электрондық құралдың құбыржол арқылы қабырға қалыңдығын өлшеуі және тіркеуі мүмкін екенін көрсетті. Құрал қабырғаның тұтастығын анықтау үшін электромагниттік өрістерді қолданды. 1964 жылы Tuboscope алғашқы коммерциялық құралды іске қосты. Ол құбырдың төменгі бөлігін тексеру үшін МФЛ технологиясын қолданды. Бұл жүйе ақпаратты жазу үшін ұшақтағы сияқты қара қорапты қолданды; бұл негізінен жоғары бейімделген аналогты таспа жазғышы болды. Соңғы кездерге дейін таспаға жазылған (әлі де цифрлық) жазбалар басымдыққа ие болды. Қатты күйдегі жадтың сыйымдылығы мен сенімділігі жақсарған сайын, жазба құралының көпшілігі таспадан қатты күйге ауысты. Капацитивті сенсорлы зондтар полиэтилен газ құбырындағы ақауларды анықтау үшін қолданылады. Бұл зондтар шошқаға ілініп, оны полиэтилен құбыр арқылы өткізбей тұрып, құбыр қабырғасының сыртқы жағындағы ақауларды анықтауға арналған. Бұл үш пластиналы сыйымдылық сенсорын қолдану арқылы жүзеге асырылады, онда электростатикалық толқындар құбырдың қабырғасы арқылы сыртқа таралады. Диэлектрлік материалдың кез келген өзгеруі сыйымдылықтың өзгеруіне әкеледі. Сынақтарды NETL DOE зерттеу зертханасы Колумбус, Огайо штатының жанындағы Battelle West Jefferson's Pipeline Simulation Facility (PSF) жүргізді. Қазіргі заманғы ақылды немесе "смарт" шошқалар – құбыр арқылы жол жүріп жатқанда әр түрлі мәліметтерді жинауға арналған электроника мен сенсорларды қамтитын өте күрделі құралдар. Олардың технологиясы мен күрделілігі мақсатына және өндірушіге байланысты әр түрлі. Электроника құбыр өнімінің ағып кетуіне қарсы бекітіледі, өйткені олар өте негіздіден өте қышқылға дейін және өте жоғары қысым мен температураға ие болуы мүмкін. Көптеген шошқалар өнімге байланысты арнайы материалдарды қолданады. Электрониканың қуаты әдетте жабық батареялар арқылы қамтамасыз етіледі. Деректерді жазу аналогты таспадан, цифрлық таспадан немесе қазіргі заманғы құрылғыларда қатты күйдегі жадтан басталады. Қолданылатын технология талап етілген қызмет пен шошқаның құрылымына байланысты әр түрлі болады; әрбір шошқа шаруашылығы қызметін көрсететін компанияның қызмет көрсету үшін бірегей және патентті технологиясы болуы мүмкін. Болат/темір құбырлардың бетіндегі шұңқырлар мен коррозия, сондай-ақ жарықтар мен дәнекерлеу ақаулары жиі магниттік ағыны бар (МФЛ) шошқалар арқылы анықталады. Басқа "смарт" шошқалар құбырдың ақауларын анықтау үшін электромагниттік акустикалық түрлендіргіштерді қолданады. Калиперлік шошқалар құбырдың дөңгелектілігін өлшеуішпен ұсақталу немесе басқа деформациялардың аймақтарын анықтайды. Кейбір смарт шошқалар технологиялардың үйлесімін қолданады, мысалы, бір құралда МФЛ және калипер функцияларын қамтамасыз етеді. Шошқаларда акустикалық резонанс технологиясын қолдану бойынша сынақтар жүргізілгені туралы хабарланған. Шошқаның сыртқы әлеммен тікелей байланысы жоқ, себебі жер асты немесе су асты қашықтығы және/немесе құбырдың материалдары. Мысалы, болат құбырлар құбырдан тыс кез келген маңызды радиобайланысты тиімді болдырмайды. Сондықтан шошқаның ішкі қозғалысын жазу үшін ішкі құралдарды қолдану қажет. Бұл километр өлшегіштермен, гироскоппен көмек көрсетілетін еңіс сенсорларымен және басқа да технологиялармен жүзеге асырылуы мүмкін. Шошқа осы позициялық деректерді жазып алады, сонда оның қозғалған қашықтығы және бұрылулары кейін нақты жолды анықтау үшін түсіндіріледі.

Орналасуын тексеру

Орналасуды тексеру көбінесе шошқаның өтуін дыбыстық, магниттік, радио немесе басқа тәсілдермен тіркейтін жер үсті аспаптары арқылы жүзеге асырылады. Датчиктер шошқаның өткенін (келу уақытын) анықтағанда, оны тіркеп алады; содан кейін тексеру немесе түзету үшін ішкі жазбамен салыстырылады. Сыртқы сенсорлардың орналасуын анықтауға көмектесетін GPS мүмкіндігі болуы мүмкін. Аз ғана шошқаның өтуін көрсететін индикаторлар шошқаның өтуін, уақытын және орнын спутниктік байланыс арқылы жібереді. Шошқаның өзі GPS-ті пайдалана алмайды, өйткені металл құбыр спутниктік сигналдарды тосып алады. Шұңғымалау жұмыстары аяқталғаннан кейін сыртқы сенсорлардан алынған позициялық деректер құбыржолды бағалау деректерімен (тотығу, жарықтар және т.б.) біріктіріледі. Шошқадан алынған мәлімет бойынша нақты орналасқан ақау картасы мен сипаттамасы жасалады. Басқаша айтқанда, біріктірілген деректер операторға құбырдың әрбір ақаулығының орналасуын, түрін және мөлшерін көрсетеді. Бұл ақпарат ақаудың ауырлығын бағалауға және жөндеушілерге құбыржолдың көп бөлігін қазу қажеттілігінсіз, ақауды жылдам анықтап, жөндеуге көмектеседі. Белгілі бір ақаудың бірнеше жыл бойындағы өзгеру қарқынын бағалау арқылы, құбырдың зақымдануына немесе қоршаған ортаға зиян келтіруге дейін жөндеу үшін алдын ала жоспарлар жасауға болады. Тексеру нәтижелері әдетте архивтеледі (мысалы, Pipeline Open Data Standard форматында) сол құбыржолдағы келесі шұңғымалау жұмыстарының нәтижелерімен салыстыру үшін.

Танымал мәдениетте

Шошқа Джеймс Бондтың үш фильмінде сюжеттік құрал ретінде қолданылған: «Алмаздар мәңгі», онда Бонд құбырдан қашу үшін шошқаны қолданды; «Тірі күн сәулесі», онда шошқа темір қоршаудан адамды жасырын тасымалдау үшін модификацияланды; және «Дүние жеткіліксіз», онда шошқа құбыр ішінде ядролық қаруды тасымалдау және жарыту үшін пайдаланылды. Тони Хиллерманның «Зұлым шошқа» кітабында да шошқа сюжеттік құрал ретінде қолданылды, онда Мексикадан АҚШ-қа созылған тасталған құбыр заңсыз есірткі заттарын тасымалдау үшін шошқамен бірге пайдаланылды. «Арчер» анимациялық сериалының 2-ші маусымдағы «Құбыр қызуы» атты эпизодында шошқа іске қосу құрылғысы көрсетілді, онда Стерлинг Арчер мен Лана Кейнге батпаққа барып, радикалды экологиялық белсенді Джошуа Грейден шошқа іске қосу құрылғысын қорғау міндеті тапсырылды.