Erschienen am: 20.08.2018, Ausgabe SPS-MAGAZIN 8 2018

Thermografie zur Leckerkennung bei Öl- und Gas-Pipelines

Alles dicht?

Die Integrität von hunderte Kilometer langen Öl- oder Gas-Pipelines zu überwachen, klingt zunächst nach einer großen Herausforderung. Der kanadische Videoanalyse-Spezialist IntelliView hat daher unter Verwendung einer Wärmebildkamera eine intelligente Kameralösung entwickelt, die eine automatische Fernüberwachung von Ölpumpstationen auf Lecks ermöglicht.


Obwohl Pipelines nach wie vor zu den sichersten Erdöl-transportmethoden gehören, lässt sich das Entstehen unbeabsichtigter Lecks nicht vollständig vermeiden. Menschliche Fehler während der Wartung, Sabotage, Korrosion sowie alternde Rohrleitungen oder Anschlüsse sind Faktoren, die Lecks verursachen können. Zu den besonders anfälligen Bereichen der Pipeline-Infrastruktur gehören Steuerventile, Molchsende-/ -empfangsschleusen, Messinstrumente und Manometer. Obwohl bei Pipelines oftmals zunächst nur kleine Lecks entstehen, kann deren zu späte Erkennung und Lokalisierung zu schweren Folgeschäden führen. Für Öl- und Gasunternehmen kann eine zu späte Leckerkennung wirtschaftliche Schäden in Millionenhöhe verursachen und gleichzeitig ihren Ruf und die Umwelt schädigen.

Rechtzeitige Leckageerkennung

Um diese Verluste zu vermeiden, verfolgen viele Pipeline-Betreiber inzwischen einen proaktiveren Ansatz, um die Sicherheit ihrer Infrastruktur zu gewährleisten und besonders gefährdete Bereiche vor potenziellen Lecks zu schützen. In der Regel entscheiden sich die Betreiber bei der Leckerkennung für einen mehrschichtigen und multitechnologischen Ansatz. Zu den herkömmlichsten Leckerkennungsmethoden gehören bemannte und unbemannte Luftfahrzeuge (Drohnen), die bodengestützte Überwachung, Scada-Systeme zur Fernüberwachung aus einer Leitstelle sowie andere computerbasierte Pipeline-Überwachungssysteme. Obwohl sich in den Anlagen eine Vielzahl verschiedener Sensoren installieren lässt, die bei der Leckerkennung und -überwachung helfen, kann sich die rechtzeitige visuelle Verifizierung eines Alarms bei abgelegenen Anlagen wie Pumpstationen und Molchschleusen manchmal als eine schwierige Herausforderung erweisen. "Pumpstationen sowie Molchsende- und -empfangsstationen stellen eine einzigartige Herausforderung dar, da aus diesen Komponenten in der Regel nur sehr geringe Flüssigkeitsmengen entweichen und dabei viele spezielle Punkte überwacht werden müssen, an denen sich Lecks bilden können", sagt Chris Beadle, VP Sales und Marketing bei IntelliView. "Deshalb muss eine effektive Technologie die Infrastruktur nicht nur hinreichend abdecken und eine annehmbare Erkennungsgenauigkeit bieten, sondern auch eine minimale Fehlalarmquote aufweisen." Die externen und internen Leckerkennungsverfahren, die heute häufig in der Branche eingesetzt werden, wurden vorrangig zur Überwachung der Hauptrohrleitungen, aber nicht von Pumpstationen und Molchschleusen entwickelt. Ventile und Pumpen können akustische kabelbasierte Sensoren beeinträchtigen, Glasfaserkabel lassen sich jenseits der Hauptrohrleitungen nur eingeschränkt und nicht durch Ventile und Pumpen verlegen, und der Geräuschpegel des Lecks könnte zu niedrig sein, damit das System einen Alarm auslöst. Außerdem sind diese Technologien nicht dazu in der Lage, ein visuelles Bild des Lecks zur Verifizierung zu übermitteln, sodass immer ein Einsatzteam entsandt werden muss, um den Alarm zu überprüfen.

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Kamerabasierte Erkennung

IntelliView Technologies Inc. (IVT) mit Sitz in Calgary ist ein führender Entwickler und Anbieter von intelligenten videoanalysebasierten Systemen für diverse industrielle Überwachungsanwendungen, die u.a. in der Öl- und Gas-, Sicherheits- und Bergbaubranche genutzt werden. "Die Herausforderungen der Pipeline-Betreiber sind uns bestens bekannt", sagt Beadle. "Deshalb wussten wir, dass ein kamerabasiertes Leckerkennungssystem eine ideale Lösung zur Überwachung unbemannter Pumpstation darstellen würde. Dank unserer gebündelten Kompetenz im Bereich der visuellen und wärmebildbasierten Kameratechnologien konnten wir eine effektive Methode zur Erkennung von sehr geringen, oberirdisch auslaufenden Flüssigkeitsmengen mit entsprechender Alarmauslösung innerhalb weniger Sekunden anbieten." Die Leckerkennungslösung DCAM Doppelkamera-Analysemodul (Dual Camera Analytic Module) vereint eine visuelle Kamera und eine Wärmebildkamera mit integrierten, selbst entwickelten Leckanalysefunktionen, drahtloser Konnektivität und automatischer Klimaregelung. Das DCAM-Modul kann aus einer Entfernung von bis zu 60m selbst kleinste Öllecks erkennen, aus denen lediglich 0,36 Kubikmeter Flüssigkeit pro Stunde austritt. Anhand vom Benutzer definierter Leckparameter analysiert die Software dann automatisch das Ereignis und generiert - wenn Sie dabei einen kritischen Zustand feststellt - eine Alarmmeldung mit einem Bild und Video zur sofortigen Verifizierung. IntelliView beschloss, die Wärmebildkamera A65 in ihr DCAM-System zu integrieren. Die kompakte IR-Kamera, die Wärmebilder mit einer Auflösung von 640x512 Pixeln erzeugt, erkennt selbst kleinste Temperaturunterschiede von lediglich 50mK. Die Serie bietet zehn Sichtfeldoptionen, die eine bessere Kontrolle des Messbereichs ermöglichen, und lässt sich unabhängig von den Wetterbedingungen bei Temperaturen von bis zu 60°C nutzen. "Die A65Sie ist eine komplett ausgestattete Kamera mit einer umfangreichen Auswahl an Objektiven und der Fähigkeit, absolute Temperaturen zu erkennen. Dadurch liefert sie uns entscheidende Informationen, die wir für unsere Analyse-Algorithmen verwenden können", so Beadle.

Intelligente Analysefunktionen

Das DCAM-System kann Lecks nicht nur anhand der Temperaturunterschiede erkennen, die von der Wärmebildkamera ermittelt wurden, sondern auch mittels intelligenter Analysefunktionen, welche die Flüssigkeitsbewegung und Leckgröße berücksichtigen. Die Ergebnisse führen zu einer äußerst niedrigen Fehlalarmquote. Die Analysefunktionen arbeiten mit einer Reihe von Algorithmen zusammen, die unerwünschte Ereignisse wie sich bewegende Fahrzeuge, Schnee, starken Regen, direkt einfallendes Sonnenlicht und Schattenwürfe herausfiltern. Ein weiterer Erfolgsfaktor des Systems ist seine Kombination aus visuellen und Wärmebildsensoren. Dadurch lassen sich die von der Wärmebildkamera erzeugten Alarmmeldungen stets vom Benutzer oder in der Leitstelle auf dem visuellen Videobild verifizieren. "Wir sind davon überzeugt, dass das IntelliView DCAM-System eine äußerst effiziente Methode ist, um die Sicherheit von oberirdischen Rohrleitungssystemen rund um die Uhr zu überwachen", sagt Beadle. "Es hilft den Organisationen nicht nur dabei, Lecks schneller zu erkennen und zu beheben, sondern auch beim Einsparen von Arbeitskräften und Kosten."

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