गैस पाइपलाइनों में लीकेज का पता लेने हेतु उपयोग में आने वाली तकनीकों के बारे में, आपको कित

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इस पोस्ट को अंतिम बार yinkuilin6868 द्वारा 2015-12-14 10:13 पर संपादित किया गया।
**लीक डिटेक्शन तकनीकों के वर्गीकरण**: वर्तमान में, गैस पाइपलाइनों में होने वाले लीक का पता लेने संबंधी अनुसंधान बहुत ही उन्नत स्तर पर है। इसके लिए विभिन्न प्रकार की तकनीकें उपयोग में आती हैं; इन्हें मुख्य रूप से “प्रत्यक्ष लीक डिटेक्शन” एवं “अप्रत्यक्ष लीक डिटेक्शन” श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है। इसमें “प्रत्यक्ष रिस-निरीक्षण” से तात्पर्य, मानव द्वारा निरीक्षण करने या पोर्टेबल उपकरणों का उपयोग करके पाइपलाइनों में होने वाले रिस का तुरंत पता लेने से है। इसका उपयोग मुख्य रूप से पाइपलाइनों में होने वाले सूक्ष्म रिसों का पता लेने हेतु किया जाता है; एवं यह पाइपलाइनें चाहे कार्यरत हों या बंद हों, दोनों ही स्थितियों में उपयोग में आ सकता है। अप्रत्यक्ष रिसाव जाँच, पाइपलाइनों में ध्वनि तरंगों, दबाव तरंगों, घूर्णन धाराओं, प्रवाह दर आदि जैसे भौतिक मापदंडों एवं पदार्थों के संतुलन संबंधों के माध्यम से पाइपलाइनों में होने वाले रिसावों की जाँच करने की प्रक्रिया है सामान्य रिसाव-पता लगाने की तकनीकों में शामिल हैं: इमेजिंग तकनीकों का उपयोग, स्मार्ट सर्वेक्षण विधियाँ, गंध-संवेदक तकनीकें, गैस-पता लगाने की विधियाँ, ग्राउंड-रडार, तनाव-तरंगों का विश्लेषण, प्रवाह/द्रव्यमान-संतुलन विधियाँ, सांख्यिकीय विधियाँ, एवं गतिशील मॉडल-विश्लेषण आदि। इन गैस पाइपलाइनों में लीकेज का पता लेने हेतु उपयोग की जाने वाली विधियों में अधिकांशतः सटीकता की कमी होती है, एवं सूक्ष्म लीकेजों का पता लेने की क्षमता भी कम होती है। 2. नई प्रकार की लीकेज-डिटेक्शन तकनीकें
2.1 इन्फ्रारेड इमेजिंग तकनीक
जब गैस पाइपलाइनों में लीकेज होता है, तो आसपास की मिट्टी का तापमान बदल जाता है। इन्फ्रारेड इमेजिंग तकनीक, इसी घटना का उपयोग करके लीकेज का पता लेती है; यह तकनीक, सामान्य मिट्टी के तापमान की तुलना करके यह जाँचती है कि कहीं लीकेज तो नहीं हो रहा है। यह तकनीक संयुक्त राज्य अमेरिका की OILTON कंपनी द्वारा विकसित की गई है। इसमें हेलीकॉप्टरों का उपयोग करके सटीक इन्फ्रारेड कैमरों को पाइपलाइनों के ऊपर उड़ाया जाता है; ताकि पाइपलाइनों के आसपास मौजूद अनियमित भू-तापीय विकिरणों का विश्लेषण किया जा सके। स्पेक्ट्रल विश्लेषण के द्वारा यह पता लगाया जा सकता है कि कहीं पाइपलाइनों में लीकेज तो नहीं है, एवं यदि लीकेज है तो उसका स्थान क्या है। पूर्व सोवियत संघ ने अमेरिका द्वारा विकसित दूर-दूर तक कार्य करने वाले लेजर विश्लेषकों को हेलीकॉप्टरों में लगाकर, गैस पाइपलाइनों के साथ-साथ उड़ान भरी। कुछ मीटर आकार के, ऐसे गैस-मेघों का सफलतापूर्वक पता लगाया गया; जिनमें इथेन का अनुपात केवल एक प्रतिशत ही था। इस तकनीक के कुछ फायदे हैं, जैसे कि निरीक्षण की गति तेज होना, निरीक्षण की सीमा व्यापक होना, एवं सटीकता अधिक होना। लेकिन गहराई में स्थित पाइपलाइनों का निरीक्षण करने में इस तकनीक को कुछ कठिनाइयों का सामना करना पड़ता है। संबंधित जानकारी के अनुसार, जब विमान 300 मीटर की ऊँचाई पर उड़ रहा होता है, तो पाइपलाइनों को 6 मीटर की गहराई में ही दफनाना आवश्यक है। इस विधि से पाइपलाइनों की निरंतर जाँच नहीं की जा सकती। 2.2 नकारात्मक दबाव तरंगों का उपयोग लीकेज जाँच हेतु
पिछले कुछ वर्षों में, नकारात्मक दबाव तरंगों का उपयोग पाइपलाइनों में होने वाले लीकेज की जाँच हेतु एक प्रमुख विधि के रूप में अंतरराष्ट्रीय स्तर पर ध्यान आकर्षित कर रहा है। इस विधि का सिद्धांत यह है कि जब गैस लीक होती है, तो पाइपलाइन में लीकेज वाले स्थान के आसपास गैस का घनत्व कम हो जाता है; इस कारण वहाँ दबाव में अचानक कमी आ जाती है। चूँकि गैस निरंतर प्रवाहित होती रहती है, इसलिए लीकेज वाले स्थान के आसपास दबाव में अंतर उत्पन्न हो जाता है। यह दबाव-ांतर, ऊपर एवं नीचे स्थित उच्च-दबाव वाली गैसों को लीकेज बिंदु पर मौजूद कम-दबाव वाली गैसों की ओर धकेलता है; इस प्रकार लीकेज बिंदु को केंद्र मानकर एक दबाव-तरंग बन जाती है। यांत्रिकी में इसे “नकारात्मक दबाव-तरंग” कहा जाता है। चूँकि ट्यूब की दीवारें तरंगों के प्रसार में सहायक होती हैं, इसलिए नकारात्मक दबाव वाली तरंगें अपने प्रसार के दौरान कम ही क्षीण होती हैं; इस कारण वे लंबी दूरी तक भी यात्रा कर सकती हैं। पाइपलाइन के दोनों सिरों पर लगे प्रेशर सेंसरों की मदद से, दबाव में होने वाले परिवर्तनों के संकेतों का पता लिया जा सकता है। साथ ही, दोनों सिरों पर नकारात्मक दबाव की लहरें पहुँचने में होने वाले समय-अंतर के आधार पर, पाइपलाइन में लीकेज होने वाले स्थान का पता लिया जा सकता है। नकारात्मक दबाव तरंगों का उपयोग पाइपलाइनों में लीकेज का पता लेने हेतु किया जाता है; इसका लाभ यह है कि इससे सटीक स्थान-निर्धारण संभव होता है, एवं प्रतिक्रिया देने में भी कम समय लग इसका नुकसान यह है कि छोटे-छोटे लीकेज का पता लेना मुश्किल है; इसका पता तभी चल सकता है, जब पाइपलाइन में बड़े पैमाने पर लीकेज हो। चूँकि गैस पाइपलाइनों का संचालन बहुत ही जटिल परिस्थितियों में होता है, इसलिए प्रेशर सेंसरों पर विभिन्न प्रकार के संकेतों का प्रभाव पड़ता है; जिसके कारण मापन की सटीकता कम हो जाती है। 2.3 चुंबकीय क्षेत्र से होने वाला रिसाव पता लगाने की तकनीक: “चुंबकीय क्षेत्र से होने वाला रिसाव” तब होता है, जब किसी पाइपलाइन को बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव से चुंबकीकृत किया जाता है। यदि पाइपलाइन में कोई दोष न हो, तो चुंबकीय बल-रेखाएँ पाइपलाइन के अंदर समान रूप से वितरित रहती हैं। लेकिन जब पाइपलाइन की आंतरिक या बाहरी सतह पर कोई दोष हो जाता है, तो चुंबकीय बल-रेखाओं में परिवर्तन हो जाता है, एवं कुछ चुंबकीय बल-रेखाएँ पाइपलाइन की दीवारों से बाहर निकल जाती हैं; इसी कारण ही लीक होने वाले चुंबकीय क्षेत्र का पता लेने हेतु “लीक मैग्नेटिक डिटेक्शन” तकनीक का उपयोग किया जाता है। इसमें, ट्यूब की दीवार के ठीक बगल में स्थित सेंसरों के माध्यम से लीक होने वाले चुंबकीय क्षेत्र का पता लिया जाता है। फिर, प्राप्त संकेतों को फिल्टर करके, उन्हें बढ़ाकर, एवं एनालॉग-डिजिटल रूप में परिवर्तित करके डिटेक्टर की मेमोरी में संग्रहीत किया जाता है। अंत में, सॉफ्टवेयर की मदद से इन डेटा का विश्लेषण करके यह निर्धार वर्तमान में, चुंबकीय क्षेत्र विश्लेषण विधि को देश-विदेश में पाइपलाइनों की जाँच हेतु सबसे उत्कृष्ट विधियों में से एक माना जाता है। इस विधि के द्वारा न केवल पाइपलाइनों में होने वाले लीकेज का पता लिया जा सकता है, बल्कि पाइपलाइनों के क्षय की मात्रा का भी आकलन किया जा सकता है। इससे पाइपलाइनों की मरम्मत हेतु आवश्यक जानकारी प्राप्त होती है, **जिससे पाइपलाइनों की मरम्मत में होने वाली अनावश्यक लागतों में कमी आती है एवं धन की बचत होती है।** 2.4 वितरित फाइबर ऑप्टिक लीक डिटेक्शन तकनीक – 1970 के दशक में, फाइबर ऑप्टिक संचार के तेज़ विकास के कारण फाइबर ऑप्टिक सेंसिंग तकनीक पर लोगों का ध्यान आकर्षित हुआ। फाइबर ऑप्टिक लीक डिटेक्शन तकनीक, मुख्य रूप से फाइबर ऑप्टिक से निकलने वाले प्रकाश के वितरण में होने वाले परिवर्तनों के आधार पर, तनाव, फाइबर ऑप्टिक के आसपास का तापमान आदि जैसे मापनीय पैरामीटरों में होने वाले परिवर्तनों का विश्लेषण करती है। पीछे की ओर फैलने वाला प्रकाश, दो भागों में विभाजित होता है – यांत्रिक विकिरण एवं अयांत्रिक विकिरण। इनमें, यांत्रिक विकिरण में रेली विकिरण शामिल है; जबकि अयांत्रिक विकिरण में रमन विकिरण एवं ब्रूइन विकिरण शामिल हैं। विभिन्न प्रकार के विकिरणों के गुणों का उपयोग करके कई प्रकार के सेंसर विकसित किए जा सकते हैं। उदाहरण के लिए: बैकवर्ड रेली विकिरण का उपयोग करके विकसित OTDR सेंसर, ब्रिलियन विकिरण का उपयोग करके विकसित B-OTDR, B-OTDA सेंसर, एवं रमन विकिरण का उपयोग करके विकसित R-OTDR आदि। एफबीजी सेंसर, 1990 के दशक में विकसित किया गया एक नया प्रकार का “पूर्ण-फाइबर-आधारित निष्क्रिय उपकरण” है। यह प्राकृतिक गैस पाइपलाइनों की ऑनलाइन निगरानी करने में सहायक है। इस सेंसिंग तकनीक में मुख्य रूप से “लंबी तरंगदैर्घ्य वाले मॉड्यूलेशन विधि” का उपयोग किया जाता है; ऐसा करने से प्रकाश-तीव्रता के प्रभावों एवं फाइबर-आधारित सेंसिंग में होने वाली अस्पष्टताओं से बचा जा सकता है। चूँकि क्वासी-डिस्ट्रिब्यूटेड फाइबर ऑप्टिक ग्रेटिंग्स, विस्तृत क्षेत्रों में संकेतों का पता लेने हेतु उपयुक्त होती हैं; इसलिए पाइपलाइनों के साथ एक ऑप्टिक केबल लगाया जा सकता है। FBG को सेंसर के रूप में उपयोग करके, गैस पाइपलाइनों में होने वाले तनाव संबंधी संकेतों को प्राप्त किया जा सकता है। इन संकेतों के विश्लेषण एवं संसाधन के माध्यम से, गैस पाइपलाइनों में लीकेज होने वाले स्थानों का पता लिया जा सकता है। वितरित फाइबर ऑप्टिक सेंसरों का लाभ यह है कि सेंसिंग फाइबर पर मौजूद कोई भी बिंदु संवेदनशील होता है; इससे निरंतर जानकारी प्राप्त की जा सकती है। लीक होने वाली जगह का सटीक पता लगाया जा सकता है; सटीकता बहुत अधिक है। यह दूरी पर भी संकेतों का पता ले सकता है, एवं इसकी संवेदनशीलता भी बहुत अधिक है। हालाँकि वितरित फाइबर ऑप्टिक डिटेक्शन विधि में कई लाभ हैं, फिर भी कुछ ऐसी समस्याएँ हैं जिनका तुरंत समाधान आवश्यक है। (1) लीक होने वाले स्थान से आने वाले ध्वनि-संकेतों का प्रकाश पर पड़ने वाला प्रभाव।
(2) फाइबर ऑप्टिक की ध्वनि-संकेतों के प्रति संवेदनशीलता।
(3) फाइबर ऑप्टिक की आवरण सामग्री का अवक्षय।
(4) संकेतों के विश्लेषण हेतु उपयोग किए जाने वाले एल्गोरिथमों से संबंधित समस्याएँ।
(5) प्रकाश-मार्ग में प्रकाश-तीव्रता में होने वाली कमी। वर्तमान में हमारे देश में फाइबर ऑप्टिक्स के उपयोग से लीकेज का पता लेने संबंधी अनुसंधान अभी शुरुआती चरण में ही है। गैस पाइपलाइनों में होने वाले अधिकांश लीकेज छोटे पैमाने के ही होते हैं; ऐसी स्थितियों में OTDR तकनीक कुछ भी नहीं कर सकती। इसके अलावा, व्यापक स्तर पर फाइबर ऑप्टिक्स के उपयोग की स्थिति में सामग्री के जीवनकाल, उसकी लागत आदि को भी ध्यान में रखना आवश्यक है। इसलिए, वितरित फाइबर ऑप्टिक संवेदन तकनीक के विकास हेतु अभी भी बहुत संभावनाएँ मौजूद हैं। 2.5 गंध-संवेदकों का उपयोग लीकेज का पता लेने हेतु – गंध-संवेदक तकनीक में, संवेदकों का उपयोग प्राकृतिक गैस में मौजूद रासायनिक घटकों की प्रतिक्रिया जानने हेतु किया जाता है; इससे प्राप्त संकेतों का विश्लेषण करके यह पता लिया जाता है कि पाइपलाइनों में कहीं लीकेज तो नहीं है। सूंघने वाले सेंसरों को पाइपलाइनों पर निश्चित दूरी पर लगाकर एक सेंसर नेटवर्क बनाया जा सकता है; इससे पाइपलाइनों की वास्तविक समय में निगरानी की जा सकती है। जब गैस लीक होती है, तो सेंसर तुरंत प्रतिक्रिया देते हैं। लेकिन वर्तमान में इस तकनीक पर अनुसंधान अभी शुरुआती चरण में है; यह अभी एक अपरिपक्व तकनीक है, इसलिए इसका उपयोग उत्पादन में अभी नहीं किया जा रहा है। 2.6 स्मार्ट कंडक्शन-रोधी परतों की जाँच हेतु तकनीक
“स्मार्ट कंडक्शन-रोधी परत” विधि में, गैस पाइपलाइनों की कंडक्शन-रोधी परतों में एक चोरी-रोधी संवेदक प्रणाली जोड़ी जाती है। यदि कहीं लीकेज होता है, तो इससे कंडक्शन-रोधी परत क्षतिग्रस्त हो जाती है। कंडक्शन-रोधी परत सही है या नहीं, इसका पता प्रणाली के विरोधक मान से लिया जा सकता है। इस परीक्षण विधि के लाभ हैं: (1) उच्च संवेदनशीलता, (2) उच्च स्थिति-निर्धारण सटीकता, (3) डेटा संचरण एवं सेंसिंग हेतु कम लागत, (4) सिस्टम को आसानी से पुनः सक्रिय किया जा सकता है। नुकसान यह है: (1) यह परीक्षण विधि पर्यावरणीय कारकों से काफी प्रभावित होती है; तापमान एवं आर्द्रता में होने वाले परिवर्तनों के कारण विद्युत-प्रतिरोध में परिवर्तन हो सकता है, जिससे गलत चेतावनियाँ दी जा सकती हैं। (2) सिस्टम को इंस्टॉल करने हेतु अधिक लागत आती है। 2.7 पाइपों में ध्वनि तरंगों के आधार पर लीकेज जाँच तकनीकें: पिछले कुछ वर्षों में, ध्वनि तरंगें अपनी विशिष्ट संकेत-विशेषताओं के कारण पाइपों में लीकेज जाँच संबंधी अनुसंधानों में महत्वपूर्ण भूमिका निभा रही हैं। अध्ययनों से पता चला है कि पाइपलाइनों में लीकेज के कारण उत्पन्न होने वाले कम-आवृत्ति वाले संकेत, पाइपलाइनों के भीतर लंबी दूरी तक फैल सकते हैं; एवं इन संकेतों की विशेषताएँ, परिचालन संबंधी व्यवधानों के कारण उत्पन्न होने वाले संकेतों की विशेषताओं से भिन्न होती हैं। पिछली शताब्दी के 90 के दशक में ही, जॉली एवं अन्य वैज्ञानिकों ने ध्वनि तरंगों का उपयोग करके पाइपलाइनों में होने वाले लीकेज का पता लगाया था। वाहुआ एवं उनके सहयोगियों ने वर्ष 2009 में ध्वनि-तरंगों के आधार पर गैस पाइपलाइनों में लीकेज का पता लेने एवं उसका स्थान निर्धारित करने हेतु एक प्रणाली विकसित की; इस प्रणाली से बेहतरीन परिणाम प्राप्त हुए। पाइपों में होने वाले लीकेज का पता लेने हेतु उपयोग किया जाने वाला सिद्धांत यह है – पाइपों के ऊपर एवं नीचे स्थित ध्वनि-सेंसरों द्वारा एकत्र किए गए ध्वनि-संकेतों का विश्लेषण करके यह निर्धारित किया जाता है कि क्या पाइपों में लीकेज है या नहीं। प्रयोगों में पाया गया कि इस विधि में स्थान निर्धारण हेतु उच्च सटीकता है; इसकी विधि सरल है, एवं यह सूक्ष्म लीकेजों का भी पता ले सकती है। लेकिन वास्तविक कार्य-वातावरण में, अधिक शोर के कारण इसकी सटीकता प्रभावित हो जाती है। इसके अलावा, लंबी पाइपलाइनों की जाँच हेतु भी यह विधि उतनी प्रभावी नहीं है। इसी कारण इसका अभी तक वास्तविक कार्य-वातावरण में व्यापक उपयोग नहीं किया गया है। 2.8 गैस इमेजिंग विधि से लीकेज का पता लेना – गैस इमेजिंग विधि में, ऑप्टिकल तकनीकों का उपयोग करके यह जाँचा जाता है कि गैस को छवियों में परिवर्तित करना कितना कठिन है; इसके आधार पर ही यह निर्धारित किया जाता है कि पाइपलाइनों में कहीं लीकेज तो नहीं है। यह तकनीक, न केवल जमीन के ऊपर स्थित गैस पाइपलाइनों में होने वाले लीकेज का पता ले सकती है, बल्कि भूमिगत गैस पाइपलाइनों में होने वाले लीकेज का भी पता ले सकती है। 2.9 फील्ड-सिग्नेचर विधि – इसका मूल नाम “फील्ड-सिग्नेचर मेथड” है; संक्षेप में इसे FSM कहा जाता है। यह तकनीक न केवल पाइपों में होने वाले लीकेज का पता लगा सकती है, बल्कि पाइपों में लीकेज होने से पहले ही उनमें होने वाले क्षरण की मात्रा, तथा दरारों या अन्य छोटे-मोटे नुकसानों का भी पता लगा सकती है। इसका सिद्धांत यह है कि जब धारा पाइप में प्रवाहित होती है, तो वहाँ एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न होता है। इस विद्युत क्षेत्र की एक विशिष्ट “छाप” होती है; इसे ही “क्षेत्र-चित्र” कहा जाता है। विद्युत क्षेत्र संबंधी आंकड़ों में होने वाले परिवर्तनों के आधार पर, पाइपलाइनों में होने वाले क्षति एवं लीकेज का निर्धारण किया जाता है। यह तकनीक, पाइपलाइनों में होने वाले क्षय की मात्रा का पता लेने में सहायक है। इसकी संवेदनशीलता उच्च है, एवं इसका अन्वेषण क्षेत्र भी व्यापक है; इसलिए यह लंबी दूरी तक फैली पाइपलाइनों की जाँच हेतु उपयुक्त है। निष्कर्ष: जैसे-जैसे दुनिया में तेल के भंडार कम होते जा रहे हैं, एवं ऊर्जा की मांग बढ़ती जा रही है, प्राकृतिक गैस निश्चित रूप से भविष्य में प्रमुख ऊर्जा स्रोत बन जाएगी। प्राकृतिक गैस पाइपलाइनों में लीकेज की जाँच करना बहुत ही महत्वपूर्ण है। टेक्नोलॉजी की प्रगति एवं विकास के साथ, भविष्य में रिस ढूँढने हेतु उपयोग किए जाने वाले तरीके और अधिक कृत्रिम बुद्धिमत्ता-आधारित होते जाएँगे; साथ ही, उपकरणों की संवेदनशीलता की आवश्यकता भी लगातार बढ़ती जाएगी। विभिन्न परीक्षण विधियों का संयुक्त उपयोग, किसी एक विधि की कमियों को दूर करने में मदद करता है; इससे पाइपलाइनों में लीकेज ढूँढने संबंधी तकनीक और अधिक प्रभावी बन जाती है प्राकृतिक गैस की लंबी दूरी तक ले जाने वाली पाइपलाइनों में होने वाले छोटे-छोटे रिसावों का पता लगाना एवं उनका स्थान निर्धारित करना, आने वाले सम विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, पाइपलाइनों में लीकेज ढूँढने हेतु कई नई तकनीकों का उपयोग किया जा रहा है; इससे गैस पाइपलाइनों में होने वाले लीकेज संबंधी अनुसंधानों में नई गति आएगी।