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在数据湖中畅游:有效分析管道记录差异
2020年03月04日    阅读量:2143    新闻来源:行业资讯在线 houshionline.com  |  投稿

他管道行业正与基础设施老化,与20世纪80年代以前建造的美国现有管道的约三分之二。这给管道资产数据的分析和决策提出了挑战。


对于当今建造的管道,技术提供了有效而高效的布线和设计机制,调查级数据收集技术可捕获每条焊缝的准确位置和特性,而用于存储此数据的基于标准的数据格式均有助于我们建立在数据库系统中可靠,准确地表示管道涂料在线coatingol.com。  


我们还拥有功能强大的工具,可以有效管理必要的数据量,以保留管道系统的精确数字双胞胎。通过这些方法收集的完整,准确和可追溯的数据可通过分析和决策提供信心。  


但是,我们今天依赖的大多数管道数据不是以这些标准获取的。用于管理三分之二以上运行中管道的数据已从对齐表中进行了数字化处理,并根据这些系统的历史记录和个人知识进行了汇总。  


而且,大多数数据不是以符合当前标准的严格方式收集的。这造成了对数据不足,不准确和不完整的勉强接受。这些“未知”降低了对我们的管道数据系统做出的决策的信心,并导致组织放弃了将这些数据用于完整性管理实践。


这给我们的行业带来了挑战–对关键资产数据缺乏信心。我们必须对管道数据充满信心,我们必须努力使这些数据更加完整,健壮和准确。


当前状态  


在过去的二十年中,管道传输行业一直在数字化地理信息系统(GIS)中的纸质记录,并创建记录的管道系统。这项工作虽然有效地创建了资产的GIS表示,但导致数据无法满足日益复杂和严格的监管环境的准确性要求。


通过提议的规则制定(NPRM)49 CFR 192,PHMSA强制要求数据在高影响区域中的位置精度为地理位置的±5英尺,对其他天然气和危险液体管线的位置精度为±50英尺。拟议的规则制定还根据提交的要求增加了更多的属性/身体特征。  


结果,许多操作员开始着手艰巨的过程来校正管道中心线的空间精度,检查管线上特征的位置以及验证描述管道和相关特征的特性。


幸运的是,存在一种方法,该方法可生成精确的管道位置,产生管道的物理特征,并通过现代的在线检查过程来捕获特征在线路上的位置。一旦捕获并处理了这些数据,便可以将其与现有管道数据库进行比较,并提供分析以显示操作员的管道记录与在线检查结果之间的差异。  


此过程称为“差异分析”。目的是根据管道中心线的位置和管道上的特征,以管道的特征及其特征为基础,增加代表复杂管道网络的数据的可信度。差异分析是通过将在线检查技术,软件分析和主题专业知识相结合来实现的。  


差异分析  


简单地说,差异分析是比较两个表面上适用于同一细分市场的数据集的过程,以识别相似之处和差异,确定差异区域的优先级并调查不一致性。


尽管预期结果是用更准确的数据补充或修改记录系统,但必须指出的是,在完成彻底调查之前,不建议将在线检查期间收集的数据引入记录系统。  


所有数据都必须对齐并进行空间和线性分析。必须对差异进行彻底调查,以得出结论可为补充或覆盖现有管道数据提供最高可信度的结论。然后将差异传达给操作员,我们将在其中进行调查,确认并将更改提交回记录系统。


正确执行彻底分析的方法可以分为以下几个阶段:  


  1. 数据采集

  2. 数据准备

  3. 分析和报告

  4. 运用结果


数据采集


差异分析从对管道进行在线检查开始,以获取有关管道位置,管道定义属性的各种数据以及管道上的各种特征,以提供管道和特征的完整表示在线上。


使用补充技术,内部映射单元(IMU),地上标记(AGM)的放置以及数据的后处理,可以生成准确的管道中心线。IMU技术内置于在线检查工具中,并在通过管道导航时检测在线检查工具的变形。  


此过程会产生线性精确的中心线,该中心线可能不是地面上管道的空间精确表示。当针对调查级AGM放置校正此数据时,可以将在线检查中心线校正到已知点,并生成管道位置的准确表示。  


在线检测工具上部署的传感器旨在检测腐蚀,凹痕和裂缝等缺陷。这些传感器当然会在管壁厚度变厚时(例如在锻造弯头处),如果有出水口(局部无管壁),厚度突然突然增加(法兰)时接收信号。  


多年的经验和测试教会了数据评估人员如何识别数据中的这些共同特征。可以从信号强度和样式中识别出多种特征类型。这包括不同的组件类型(阀门,三通,水龙头,法兰)以及其他元素(水龙头,套管,套筒,支架)。


在线检查运行之后,将处理数据,并生成管道理货清单以提供管道中所有已记录特征的报告。这些特征被分类为适当的特征类型(阀门,三通等),并在沿线的特定点进行标识。  


检查还将识别某些组件并将其分配给其他组件。例如,在使用基于MFL或UT的检查时,将为管道和弯头分配壁厚值,而在使用更先进的检查技术时,还会增加材料强度和管道等级。  


资料准备


一旦收集了数据集并将其格式化为互补结构(通常在GIS测量的中心线和管道计数报告中)后,便会在在线检查数据和操作员的源数据集之间进行对齐。  


对齐方式集中于管道的线性表示和管道上的特征。该过程涉及建立控件以识别和链接两个数据集之间的相似特征,并且集中在已知数据点上,例如阀与阀的匹配。 设置公差是为了允许ILI中心线和操作员提供的中心线之间有合理的差异。  


建议在空间上进行数据库对齐,这是在数据中进行改进的第一步,因为它可以直观地“校正”数据集之间的任何不一致之处。它还提供了对管道分类的验证,稍后将在确定差异区域的优先级时提供权重


一旦执行了对齐并验证了对齐,就可以合理地保证管道上的定位与记录系统互补并且可以开始分析。


分析,报告  


如果已经通过精确的测量进行了在线检查并且放置了AGM,则IMU提供3D管道中心线表示。该管道中心线表示形式将转换为GIS功能,从而可以根据操作员的源功能进行进一步分析。


将IMU生成的管道中心线与源中心线(当前管道表示形式)进行比较,并进行以下评估:  


  1. 空间上重合:IMU生成的中心线和源数据在已建立的公差范围内的区域。

  2. 空间差异:IMU生成的中心线和源数据大于已建立的公差的区域。


值发散的每个区域都记录为空间差异区域。图1 展示了空间差异区域。


对于在线检查工具可以识别的管道上的每个特征(阀门,套管等),这些特征的线性位置在管道计数报告中记录。将这些值与源数据集进行比较,以获取特征的开始和结束位置,以及某些特征的某些属性(例如,螺纹直径)。


分析将查找源或比较数据集中存在的数据,然后标识每个要素的开始和结束度量。当在两个数据集中都识别出相同特征时,也将比较开始和结束度量。这允许评估特征的存在以及在线上特征位置的准确性。  


属性分析包括研究管道的定义特征,包括管道直径,壁厚,管道类型(焊接或无缝),接缝长度,屈服强度和抗拉强度,并确定承接点,阀门类型,直径等。  


将操作员提供的预期特征总计与ILI运行收集的数据进行比较,并评估材料差异细节。为操作员提供了新颖的差异类型,可以逐个管道地进行报告。属性分析提供了对材料的评估,以补充空间和线性位置比较。


用人结果  


差异分析可为管道数据库中存储的数据质量提供有价值的见解。通过分析提供的结果,使操作员可以确定最关注的领域,为进一步分析提供基准,并根据已知数据点衡量进度,从而参与系统的数据质量改进计划。  


为了评估差异的严重程度,对不一致性的优先级和等级是通过构建图表,纸质记录,主题专业知识和其他调查来验证结果来进行排序的。  


最终,操作员希望通过更准确,更具竞争力和经过验证的管道资产表示来更新管道数据库,操作员可以继续通过全面分析评估差异区域以验证发现。管道运营商已使用分析结果来深入了解其管道数据的完整性,并开始提高数据质量,准确性和可信度。


一家大型天然气传输运营商目前正在使用该分析进行中心线验证,以解决其管道GIS中已知的空间误差。结合使用它们管理的管道累积里程以及在何处集中精力的知识,他们可以分解和管理看似不可克服的任务,以提高管道记录的空间准确性。  


生成了空间差异报告,为客户提供了三个明显的好处:


  • 有限的关注区域列表,通过优先研究和验证区域,同时遵守内部数据校正流程,可以节省大量时间  

  • 视觉确认已知空间偏差区域

  • 最近的在线检查生成的中心线,在整个中心线校正过程中充当视觉确认


客户确定的另一个好处是,团队对数据进行更正的信心增强了。借助在线检查提供的准确的中心线以及内部确定的验证流程,数据管理团队可以更加确信对数据所做的更改是准确的。


材料特性  


差异分析的另一个示例是,根据提议的有关材料特性法规的更改,使用ILI进行材料特性验证。ROSEN开发了RoMat PGS服务,以支持操作员建立可追溯,可验证和完整的材料属性记录。


使用RoMat PGS,可以为每条管道定义强度值,并沿着检查的截面弯曲,以及其他定义的特征,包括管道直径,壁厚,管道类型(焊接或无缝)和接缝长度。  


使用ROSEN的Pipeline DNA方法对这些数据集进行组合和分析,可以将所有管道和折弯分组为具有共同特性和特征的“种群”。考虑到总体中管道的强度分布,可以将单个强度等级分配给每个总体,从而复制可从制造记录中获得的信息。


通过添加到标准磁通量泄漏在线检查工具中的专有传感器来提供该服务。通过对齐,操作员可以将管道各段的物料记录与在线检查的结果进行比较。  


在检查之前,操作员将提供一个提示,详细说明预期的管道特性,包括管道等级。通过与该清单和操作员的数据源进行比较,作为差异分析,RoMat PGS服务为操作员提供了几种新颖的差异类型,可以逐个管道地进行报告。这些差异类型包括:


  • 屈服强度值低于操作员预期的指定最小屈服强度(SMYS)的单个管道或折弯

  • 屈服强度值与周围人口不符的单个管道或折弯

  • 分配强度等级低于操作员预期的SMYS的人群

  • 预期只有一个的多个人口(或者相反,人口少于预期)

  • 人口的空间排列或边界。


在发现差异并沿管线段定位后,操作员可以结束材料属性验证并重新创建可追溯,可验证和完整的材料文档。


如果记录随着时间的流逝而丢失,那么操作员可能会错误地假定已知管道内的所有填充物或管道等级。图3 中显示了一个示例,其中识别出意外的管道数量,并以低于先前假定的SMYS的强度值和指定等级进行报告。


绘制每个管道的屈服强度值(y轴)与距离(x轴)的关系,并用颜色标记点,以表示不同数量的管道。橙色线代表客户端提供的SMYS值。


由于RoMat PGS报告了检查部分中每个管道的强度,因此根据距离和XYZ映射清楚地定义了该总体的确切范围。  


因此,操作员能够使用卫星图像调查这种差异的位置,以确定例如是否落在严重后果区域。然后,可以针对此人群进行挖掘,以进一步调查差异或根据需要在确定的区域内进行补救工作。


即使在有原始记录且记录了管道等级的部分中,也可能存在异常值。由于多种原因,可能会出现异常情况,例如可追溯性问题,制造过程中的异常情况,以及随着时间的流逝丢失了文档的施工后变更或管道维修。  


由于RoMat PGS报告了检查区域内每个管道的强度值,因此可以可靠地识别异常值。图4 说明了圈出的管道超出假定的SMYS值的位置,但相对于周围人口而言却是离群值。  


通过测量总体中每个管道的强度值,可以建立强度分布。在管道制造中,每条管道的实际强度值倾向于遵循正态分布,这反映在ILI数据中。对于包含异常值的总体,将由ILI确定的强度分布绘制为直方图,并拟合正态曲线(图5)。  


使用拟合的法线曲线的参数,报告的屈服强度为54 ksi 的管道与总体相比是明显的统计异常,因此,确定的差异需要进一步研究。知道管道中所有此类差异的位置及其属性后,操作员可以在沿管道路线的位置范围内考虑差异的大小,从而确定并确定采取进一步措施的优先级。


结论  


数据是我们行业的支柱。从管理管道的完整性,优化操作以及确保法规遵从性来看,对完整而准确的数据系统的需求从未如此重要。利用这种方法来增加对数据的信心,为操作员提供了一种可管理的方法来分析和改善其记录系统。  


为了增加对管道数字表示形式的信心,必须进行彻底的检查,数据分析和比较,以识别,调查和解决差异。NIMA完整性管理软件促进了多个数据集的对齐和核对,然后可以将其存储在整合的系统中。  


对齐ILI清单后,可以使用给定差异类型的软件生成自动差异清单,并在图表和卫星图像上直观显示,以方便操作员进行解释。操作员可以使用可视化依据来分析管线路线中的类别差异,并为可能构成完整性威胁的差异类型创建优先级优化的评估程序。


合并修订或日期控制功能意味着可以在确认或纠正差异后更新差异列表,并在软件中维护相关文档或报告并将其链接到管道中的特定位置。借助这些工具和分析结果,操作员可以开始在其记录系统内重建信心,以支持其完整性管理,风险缓解和监管报告程序。宝洁


致谢:本文基于在休斯敦举行的Clarion技术会议和Tiratsoo技术组织的2019年2月管道清管和完整性管理会议上的演讲。

参考:Slater和Ollie Burkinshaw,《 ILI在MAOP验证过程中的作用》,PPIM 2019,休斯敦,2019年。

国家管道制图系统操作员标准手册DRAFT随信息收集2137-0596一起提供。



标签:行业资讯今日头条化工应用精细化学品仪器设备石油化工
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