پایش سلامت خطوط لوله تحت فشار به روش عددی اجزاء محدود

Abstract

آب اساسی‌ترین نیاز انسان برای ادامه‌ی حیات است؛ از این رو شناسایی نشت و شکستگی در خطوط انتقال آب یکی از ضرورت‌های اجتناب‌ناپذیر برای مجریان در پروژه‌های آبرسانی است. عوامل مختلفی مانند بارهای ترافیکی، لرزه‌ای، افزایش فشار آب در زمان کاهش مصرف، خوردگی جدار لوله از بیرون توسط خاک در آسیب‌دیدگی خطوط انتقال نقش دارند. برای تشخیص نشت و پایش آن به طور کلی می‌توان روش‌های شناسایی را به دو دسته مخرب و غیر مخرب تقسیم نمود که هر یک پارامترهای مشخصی را از جمله فشار سیال، امواج صوتی نشت، موج منتشرشده ناشی از ایجاد جریان گذرا، میرایی، کرنش و ... را مورد بررسی قرار می‌دهند. در این مقاله انواع روش‌های نشت‌یابی هیدرولیکی و غیر هیدرولیکی معرفی شده‌است و مدل عددی از مقطعی از لوله آب تحت فشار به روش Dynamic Implicit در نرم افزار ABAQUS مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که روش‌های مبتنی بر اندازه‌گیری پارامترهای هیدرولیکی هزینه‌ی کمتری و دقت مناسبی دارند چرا که در محدوده ایجاد آسیب با تغییر در خصوصیات سیال تا اولین سنسور، پارامترهای مورد نیاز ناشی از نشت را مورد بررسی قرار می‌دهد، می‌توان متوجه محدوده خرابی شد؛ اما روش‌های مبتنی بر اندازه‌گیری پارامترهای غیر هیدرولیکی همچون میرایی، سختی، کرنش، نشست و یا جابجایی و ... به صورت نقطه‌ای فقط محدود به مکانی که سنسور در آن محدوده قرار گرفته است می‌شوند، که دقت بسیار بالاتری در شناسایی آسیب دارند و مفهوم پایش سلامت را به درستی می‌توان برای این روش قائل شد؛ چرا که قبل از ایجاد خرابی می‌توان متوجه آسیب در سیستم شد. شایان ذکر است که نویزهای موجود در برداشت اطلاعات توسط سنسورها که تحت تاثیر عوامل خارجی نیز می‌باشند و ممکن است در برداشت اطلاعات خطا ایجاد کنند، یکی از خلاء های موجود در تحقیقات در این شاخه است.