المجلة الدولية للعلوم والتقنية

International Science and Technology Journal

ISSN: 2519-9854 (Online)

ISSN: 2519-9846 (Print)

DOI: www.doi.org/10.62341/ISTJ

مجلة علمية محكّمة تهتم بنشر البحوث والدراسات في مجال العلوم التطبيقية، تصدر دورياً تحت إشراف نخبة من الأساتذة

Computational Study to Evaluate Vibration-Based Leak Detection Approach in Crude Oil Pipeline System

الملخص
على مدى السنوات القليلة الماضية، كانت طريقة الكشف عن التسرب القائم على الاهتزاز (VBLD) في أنظمة خطوط أنابيب المياه موضوعًا للتركيز البحثي. تم تصنيفه كطريقة فعالة للكشف المبكر عن التسرب وخيار أفضل للمراقبة مقارنةٌ بالفحص الفني. هذه الطريقة VBLD باستخدام أنابيب مياه صغيرة في التجارب المعملية .المشروع الحالي (Computational Study ) هذه الطريقة حسابيا و دالك بإستخدام الطرق الرياضية العددية في الأنابيب ذات قطر كبير في قطاع النفط و الغاز . تم ربط ديناميكيات الموائع الحسابية (CFD) التي تستخدم نموذج إجهاد رينولدز (RSM) باستخدام نهج أحادي الاتجاه مع تحليل العناصر المحدودة (FEA) لمحاكاة تفاعل هيكل مع الموائع (FSI). كان هناك العديد من السيناريوهات التي تم فحصها وهي الأنبوب في حالة التشغيل العادي (بدون تسرب) وفي التشغيل غير الطبيعي (مع وجود تسربات). تمت دراسة ثلاثة تسريبات مختلفة الشدة صغيرة ومتوسطة وكبيرة على التوالي. تم الحصول على جميع قياسات الاهتزاز لهذه السيناريوهات المذكورة ومقارنتها ببعضها. تشير النتائج إلى أن قياس الاهتزاز يزداد مع توسع حجم التسرب. هده الطريقة (VBLD) قادرة على الكشف عن التسربات لحالات المختلفة. يعد هذأ النموذج الحسابي (FSI) الذي تم تطويره في الدراسة الحالية مفيدًا لتصميم مزيد من التجارب المتعلقة بخط الأنابيب. توفر نتائج هذا البحت بعض قياسات الاهتزاز المختلفة التي يمكن استخدامها في دراسة حالات مماثلة.
Abstract
Over the last few years, Vibration-based leak detection (VBLD) method in water pipeline systems has been a subject of research focus. It is identified as an effective method for early leak detection and better choice for monitoring than inspection. Previous publications experimentally investigated VBLD method for small scale water pipeline systems. The current project computationally investigates this method for a large-scale crude oil pipeline system. Computational Fluid Dynamics (CFD) employing Reynolds Stress Model (RSM) was coupled using one-way approach with Finite Element Analysis (FEA) to simulate the Fluid-Structure Interaction (FSI). There were several case scenarios investigated namely the pipe in normal operation (without leak) and in abnormal operation (with leaks). Three different leaks with different severities, small, medium and large respectively were studied. The vibration measurements for these mentioned scenarios were all obtained and compared. The results indicate that vibration measurement increases as the leak size expands. The VBLD is found capable of detecting leakages with different damage severities. The FSI model developed in the current study is useful to design further experiments related to pipeline FSI. The findings provide some different vibration measurements that can be used for validation and verification for similar case studies.