Intelligente Molche von großer Bedeutung für die Erkennung von Pipeline-Problemen

Eine dieser Methoden zur Erkennung von Schwachstellen ist das sog. „Pipeline Pigging“, d. h. der Einsatz von Molchen in Pipelines. Die unter der englischen Bezeichnung „Pigs“ bekannten Geräte werden dazu verwendet, Wartungsarbeiten an Pipelines auszuführen, ohne dass dabei der Transport von Flüssigkeiten unterbrochen wird.

Warum „Pigs“? Es gibt verschiedene Erklärungen, warum diese Wartungsgeräte im Englischen „Pigs“ genannt werden. Manche behaupten, dass „Pig“ die Abkürzung für „Pipeline Inspection Gauge“ bzw. „Pipeline Intervention Gadget“ ist.

Eine andere Erklärung lautet, dass die ursprünglich aus mit Draht umschlungenem Stroh bestehenden „Pigs“, die zum Reinigen verwendet wurden, beim Bewegen durch das Rohr ein Geräusch verursachten, das dem Quieken eines Schweins ähnelte.

Es gibt verschiedene Arten von Molchen, von Schaumstoff-Molchen, die durch Rohrleitungen befördert werden, um ihren Innendurchmesser zu messen, sie zu reinigen oder zu trocknen, bis zu Inline-Inspection-Molchen, darunter intelligente Molche, die verschiedene Bereiche der Pipeline überprüfen können.

Der erste intelligente Molch, der 1961 von Shell Development in Betrieb genommen wurde, konnte die Dicke der Wände der Pipeline messen und aufzeichnen. Er nutzte elektromagnetische Felder (EMF), um die Wände „abzutasten“ und ihre Unversehrtheit zu überprüfen. 1964 setzte Tuboscope das erste kommerzielle Instrument ein, das das magnetische Streuflussverfahren (MFL) nutzte, um den unteren Teil der Pipeline zu untersuchen. Das System verwendete eine Blackbox, ähnlich jener, die in Flugzeugen zur Aufzeichnung von Daten zum Einsatz kommt.

Moderne intelligente Molche sind hoch entwickelte Instrumente, die Elektronik und Sensoren enthalten, die verschiedene Arten von Daten während ihres Wegs durch die Pipeline sammeln. Sie unterscheiden sich je nach ihrem Verwendungszweck hinsichtlich der Technologie und Komplexität.

Die Elektronikkomponenten im Molch sind versiegelt, um ein Auslaufen der Pipelineflüssigkeit zu verhindern. Die Flüssigkeiten reichen von stark basisch zu stark säurehaltig und können unter hohem Druck stehen bzw. sehr heiß sein. Die Energie für die Elektronik wird gewöhnlich von integrierten Batterien geliefert, die ebenfalls versiegelt sind.

Mit unserem DKE Newsletter sind Sie immer top informiert! Monatlich ...

• fassen wir die wichtigsten Entwicklungen in der Normung kurz zusammen
• berichten wir über aktuelle Arbeitsergebnisse, Publikationen und Entwürfe
• informieren wir Sie bereits frühzeitig über zukünftige Veranstaltungen

Intelligente Molche können eine Vielzahl von hoch entwickelten Inspektionen durchführen, während sie parallel die Pipeline reinigen.

Die jeweils zum Einsatz kommende Technologie hängt davon ab, welche Aufgabe zu erledigen ist und wie der Molch beschaffen ist. Lochfraß und Korrosion, Risse und Defekte in den Schweißnähten in Pipelines aus Stahl bzw. Eisen werden häufig bei der Verwendung von MFL-Molchen entdeckt. Weitere intelligente Molche nutzen elektromagnetische, akustische Wandler, um Defekte in den Rohren zu erkennen. Dann gibt es sog. Calliper-Molche, die die Rundheit der Pipeline messen können, um Bereiche zu identifizieren, in denen Deformierungen zu finden sind. Einige intelligente Molche nutzen eine Kombination verschiedener Technologien, wie MFL und Calliper, in einem Instrument. Molche, die akustische Resonanzverfahren nutzen, wurden ebenfalls getestet.

Während der Molch seine Arbeit erledigt, kann er aufgrund der Entfernung unter der Erde bzw. unter Wasser und/oder aufgrund des Materials, aus dem die Pipeline besteht, nicht direkt mit der Außenwelt kommunizieren. So verhindern beispielsweise Pipelines aus Stahl jegliche Funkkommunikation nach außen. Der Molch zeichnet seine eigenen Bewegungen während der Reise auf. Das kann über Kilometermesser, Neigungssensoren mit Gyroskop-Korrektur und andere Technologien geschehen.

Mit Sensoren ausgestattete Oberflächeninstrumente, die häufig mit GPS ausgestattet sind, erfassen und übermitteln die Zeit und den Ort des Molchs über akustische, magnetische oder Funkübermittlung. Der Molch selbst kann das GPS nicht nutzen, da das Metallrohr die Satellitensignale blockiert.

Nach Beendigung der Fahrt durch das Rohr werden die Daten der externen Sensoren mit den Evaluierungsdaten der Pipeline, die der Molch gesammelt hat, kombiniert, um eine standortspezifische Schadenskarte („Defect Map“) und -beschreibung zu liefern. Die gesammelten Daten liefern Informationen über den Ort und die Schwere des Schadens, was es Reparaturteams ermöglicht, schnell zu handeln. Regelmäßige Molchfahrten durch die Pipeline helfen, Schäden früh zu erkennen und zu reparieren, sodass es gar nicht erst zu einem Leck oder Umweltschäden kommt.

Da viele dieser Molche in Öl- bzw. Gaspipelines verwendet werden, ist es von größter Wichtigkeit, dass sie die sehr strikten Anforderungen einhalten, die in Normen und Spezifikationen festgelegt sind, insbesondere in den internationalen IEC-Normen, die vom technischen Komitee IEC/TC 31 (DKE/K 241), Betriebsmittel für explosionsgefährdete Bereiche, entwickelt werden.

Im Rahmen von IEC 60079, der internationalen Normenreihe zu explosionsgefährdeten Bereichen, hat IEC/TC 31 mehrere internationale Normen erarbeitet, die allgemeine Anforderungen sowie Prüfanforderungen für verschiedene Arten von Molchen, darunter magnetische und Ultraschall-Molchmelder, Molch-Ortungssysteme und intelligente Molchsysteme, abdecken.

Dazu gehören:

• IEC 60079-0:2017, Explosionsgefährdete Bereiche – Teil 0: Betriebsmittel – Allgemeine Anforderungen
• IEC 60079-1:2014, Explosionsgefährdete Bereiche – Teil 1: Geräteschutz durch druckfeste Kapselung „d“
• IEC 60079-11: 2011, Explosionsgefährdete Bereiche – Teil 11: Geräteschutz durch Eigensicherheit „i“
• IEC 60079-26:2014, Explosionsgefährdete Bereiche – Teil 26: Betriebsmittel mit Geräteschutzniveau (EPL) Ga

Expertengremium DKE/K 241 Schlagwetter- und explosionsgeschützte elektrische Betriebsmittel

Das Expertengremium DKE/K 241 mit seinen Arbeitskreisen beschäftigt sich mit dem Erarbeiten der Bestimmungen und Richtlinien für die Ausführung von Betriebsmitteln für den Einsatz in ExI und ExII-gefährdeten Bereichen für alle Zündschutzarten.

Die normungstechnischen Arbeiten gliedern sich dabei in einen allgemeinen Teil sowie in Zusatzteile entsprechend den einzelnen Zündschutzarten.

Wie bei jedem anderen Produkt auch reicht es nicht aus, Molche im Einklang mit den internationalen IEC-Normen zu gestalten und zu konstruieren. Um nachzuweisen, dass ein Molch sämtliche Anforderungen erfüllt, die in entsprechenden Normen festgelegt sind, und in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden kann, muss er ein Prüfungs- und Zertifizierungsverfahren durchlaufen.

Hier kommt IECEx (IEC System for Certification to Standards Relating to Equipment for Use in Explosive Atmospheres), das IEC-System zur Zertifizierung von Geräten, die in explosionsgefährdeten Bereichen zum Einsatz kommen, ins Spiel. Ein IECEx-Zertifikat ist wie ein Ausweis für die Hersteller von Ex-Geräten.

Es liefert einen eindeutigen Beleg dafür, dass internationale Normen tatsächlich erfüllt werden. Es bestätigt, dass das entsprechende Gerät das erforderliche Schutzniveau hat. Es versichert, dass Produkte, die ein IECEx-Zertifikat haben, die Normen erfüllen, die in diesem Zertifikat aufgeführt sind.

Für die Beurteilung und Zertifizierung der Beschäftigten, die in potentiell gefährlichen Bereichen arbeiten, hat IECEx ein System zur Zertifizierung der Kompetenz der Beschäftigten entwickelt.

Das IECEx Certificate of Personnel Competence (CoPC) liefert Unternehmen einen unabhängigen Beleg dafür, dass die Inhaberin bzw. der Inhaber des Zertifikats über die erforderlichen Qualifikationen und Erfahrungen sowie das nötige Wissen verfügt, um bestimmte Aufgaben an elektrischen Betriebsmitteln auszuführen, die sich in gefährlichen Bereichen befinden, und in der Lage ist, die internationalen Normen der IEC zu explosionsgefährdeten Bereichen umzusetzen. Das kann besonders für Personal von Auftragnehmern wichtig sein.

Hersteller und Endnutzer, die sich auf die IECEx-Systeme für die Prüfung und Zertifizierung von Ex-Geräten verlassen und dafür sorgen, dass ihre Beschäftigten die erforderlichen Schritte durchlaufen, um ein CoPC zu erhalten, haben diese zusätzliche Sicherheit, die von entscheidender Bedeutung ist. Sie wissen, dass sie unter den bestmöglichen Bedingungen arbeiten und die Risiken, die im Ex-Bereich existieren, so gering wie möglich halten.

Sämtliche IECEx-Zertifikate, inklusive CoPC, sind über das Online-Zertifikatssystem der IECEx verfügbar.

Redaktioneller Hinweis:

Der englischsprachige Originalartikel erschien erstmals auf etech.iec.ch in der Ausgabe 04/2020.
Zu finden unter: https://etech.iec.ch/issue/2020-04/smart-pigs-essential-to-the-detection-of-pipeline-problems

Die im Text aufgeführten Normen und Standards können Sie beim VDE VERLAG erwerben.

Industry befasst sich mit Systemen und Produkten aus dem industriellen Bereich. Zentrales Thema ist beispielsweise zunehmend die Automation, da es in Zukunft verstärkt zu einem intelligenten Austausch zwischen Maschinen und Objekten kommt. Weitere Inhalte zu diesem und anderen industriellen Fachgebieten finden Sie im