ما اختبارات التسرب في نظام الوقود التي ينبغي أن يجريها مصنع لمجموعات التوليد بالهيدروجين المنتج من الميثانول؟

يجب أن يجمع مصنع مجموعات توليد الكهرباء العاملة بالميثانول والهيدروجين بين اختبار إحكام الدائرة السائلة، واختبار ثبات الضغط في جانب الغاز، وتحديد مواضع التسرب بدقة، وفحص مقاعد الصمامات، والتحقق أثناء التشغيل. يجيب كل اختبار عن سؤال مختلف. يمكن لمقياس الضغط أن يكشف فقدان الضغط في جزء معزول، لكنه لا يحدد الوصلة التي يتسرب منها الغاز، ولا يثبت أن صمام الوقود المغلق محكم من الداخل.

يجب أن تتبع خطة الاختبار ترتيب الوقود الفعلي. فالمصلح العامل بالميثانول الذي يغذي خلية وقود يختلف عن نظام يزوّد محركًا بغاز غني بالهيدروجين. حدّد مسار تغذية السائل، والمصلح، ومعدات تكييف الغاز، وأنابيب إمداد الوقود، ووصلات التطهير قبل اختيار حدود الاختبار. أدرج كل مكوّن مركّب يمكن أن يسرّب الوقود أو يسمح بدخوله إلى حيز غير مقصود.

حدّد حدود الاختبار ومعايير القبول أولًا

استخدم مخطط الأنابيب لتقسيم النظام إلى أقسام ذات تصنيفات ضغط متوافقة. قد تكون للخزانات والمضخات والمصلحات والمرشحات والمنظمات ومعدات الوقود اللاحقة حدود مختلفة. اعزل المكونات التي لا تتحمل ضغط الاختبار المطبق على القسم، ووثّق كيفية فحص تلك المكونات ووصلاتها النهائية على نحو منفصل.

يؤدي اختبار مقاومة الضغط واختبار التسرب غرضين مختلفين. يقيّم اختبار المقاومة السلامة الإنشائية لحدود الضغط وفق إجراء محدد. أما اختبار الإحكام فيقيس التسرب أو يكشفه في ظروف محددة. ولا يعني اجتياز أحد الاختبارين تلقائيًا استيفاء متطلبات الآخر. تجنّب تطبيق معامل ضغط عام على نظام الوقود المركّب بالكامل.

تعتمد متطلبات معدات الضغط وغاز الوقود والكهرباء والتركيب المعمول بها على تكوين المعدات ووجهة استخدامها. حوّل هذه المتطلبات وحدود المكونات وتقييم مخاطر التصميم إلى إجراء مكتوب يشمل ما يلي:

• وسط الاختبار والضغط ونطاق درجة الحرارة وحدود العزل.
• مدة الاستقرار ومدة القياس ودقة الأجهزة.
• التغير المسموح به في الضغط أو معدل التسرب، مع تحديد الوحدات بوضوح.
• طريقة الكشف الموضعي عن التسرب والحساسية المطلوبة لها.
• حدود قبول منفصلة للتسرب الخارجي وتسرب مقعد الصمام.

يجب تحديد المقصود بعبارة «عدم وجود تسرب» من خلال القياس. فعدم ظهور سائل، وعدم تكوّن فقاعات متزايدة، وعدم تجاوز استجابة الجهاز حدًا محددًا، هي معايير قبول مختلفة. ويجب أن تكون حساسية الكاشف كافية لمعدل التسرب المسموح به.

افحص دائرة الميثانول السائل قبل إدخال الوقود

ابدأ بفحص التجميع: توافق المواد، واختيار الأختام، ومسارات الخراطيم، وتجميع الوصلات، وحالة اللحامات، والدعامات، وإمكانية الوصول إلى الوصلات. وينبغي التحقق من توافق الميثانول مع اللدائن المرنة ومواد منع التسرب وسوائل الاختبار، فضلًا عن الأجزاء المعدنية. فقد تحتوي وصلة تبدو سليمة على مانع تسرب غير مناسب يتدهور بعد تعرضه للوقود.

أجرِ أي اختبار مقاومة مطلوب باستخدام الإجراء المعتمد هندسيًا. وبوجه عام، تخزّن اختبارات السوائل طاقة أقل من الاختبارات الهوائية، لكن يجب أن يكون سائل الاختبار مناسبًا للمعدات. فقد يسبب الماء تلوثًا أو تآكلًا أو مشكلات في التجفيف في بعض مجموعات المصلحات ومعالجة الوقود. يجب تتبّع جميع السدادات المؤقتة والمكونات المعزولة والخطوط المفصولة حتى إعادتها إلى وضعها التشغيلي.

في اختبارات الإحكام الإنتاجية، يمكن أن يساعد استخدام وسط غير قابل للاشتعال ومتوافق على كشف تسربات التجميع قبل شحن الميثانول. وقد يناسب اختبار الضغط بالنيتروجين الجاف بعض الأقسام، بشرط التحكم في مخاطر الاختبار الهوائي وحدود الضغط والتهوية ومخاطر إزاحة الأكسجين. اعزل مصدر الضغط أثناء القياس؛ إذ قد يعوّض المنظم المتصل الفاقد ويخفي التسرب.

أتبِع ذلك بفحص سائل مضبوط حيثما يقتضيه إجراء الإطلاق. افحص أختام المضخات، وأوعية المرشحات، والمصارف، ووصلات قياس المستوى، والخطوط المرنة، ووصلات الجرعات في ظروف التشغيل المقصودة. استخدم وسائل احتواء وفحص مناسبة؛ فالرائحة ليست معيارًا للقبول. وقد لا يكشف الاختبار الساكن وحده عن تسرب ختم المضخة الذي لا يحدث إلا أثناء دورانها.

إذا كان أي قسم يعمل تحت الشفط، فقيّم أيضًا احتمال التسرب إلى الداخل. فقد تسمح وصلة جافة أثناء فحص الضغط الإيجابي بدخول الهواء أثناء التشغيل. استخدم اختبار تفريغ أو اختبارًا تشغيليًا مؤهلًا ومناسبًا لذلك القسم.

اجمع بين اختبار ثبات الضغط والكشف الموضعي في جانب الغاز

يفيد اختبار ثبات ضغط الغاز في الفحص الأولي لمجموعة معزولة، لكن تغيرات درجة الحرارة قد تطغى على إشارة الضغط الناتجة عن تسرب صغير. يبرد الغاز بعد التعبئة، بينما قد ترتفع حرارة المعدات المحيطة أثناء الاختبار. كما قد تتمدد الخراطيم المرنة، فتسبب انخفاضًا أوليًا في الضغط.

اترك الضغط يستقر قبل تسجيل ضغط البداية. سجّل درجة حرارة الغاز متى أمكن، وراعِ الضغط الجوي عند تفسير قراءات المقياس، واختر أجهزة تناسب التغير المتوقع. ويؤثر حجم الاختبار في النتيجة: فالتسرب نفسه يُحدث انخفاضًا أصغر في الضغط ضمن حجم أكبر. ولا يمكن اعتماد مدة اختبار مناسبة لأنبوب قصير تلقائيًا لتأهيل مجموعة وقود كاملة.

يحدد الكشف الموضعي مصدر التسرب، ويوفر حساسية قد لا يتيحها مقياس الضغط. اختر الطريقة وفقًا للمجموعة:

• محلول فقاعات متوافق: مفيد للوصلات المضغوطة التي يسهل الوصول إليها. حدّد مدة المراقبة، وافحص تكوّن فقاعات متزايدة، وأزل البقايا عند الحاجة. وهو أقل ملاءمة للوصلات المخفية أو حدود التسرب المنخفضة جدًا.
• اختبار التتبّع بالهيليوم: مفيد عندما تتطلب حدود القبول الأشد أو المناطق التي يصعب الوصول إليها طريقة أكثر حساسية. حدّد تركيز غاز التتبّع، والتحكم في الخلفية، وتقنية أخذ العينات، والاستجابة المعايرة.
• الكشف عن الهيدروجين: مفيد أثناء التشغيل الأولي الخاضع للضبط أو عند اتباع إجراء معتمد لاستخدام غاز التتبّع. اختر كاشفًا مناسبًا لتركيب الغاز وظروف الاختبار.

لا تستبدل غاز اختبار بآخر من دون تأهيل الطريقة. فخصائص الغاز والضغط وسلوك الأختام واستجابة الأجهزة تؤثر في النتيجة. ويتطلب تفسير قياس الهيليوم على أنه معدل تسرب هيدروجين مسموح به أساسًا هندسيًا.

قد يحتوي الغاز المعاد تشكيله والغني بالهيدروجين أيضًا على أول أكسيد الكربون وغازات أخرى. لذلك يجب أن يراعي الكشف مخاطر المجرى الفعلي؛ فقراءة الغاز القابل للاشتعال وحدها لا تثبت التحكم في التعرض للمواد السامة.

اختبر مقاعد الصمامات والحواجز الداخلية بشكل منفصل

لا تكشف فحوص الإحكام الخارجي ما إذا كان الوقود يمر عبر صمام إغلاق مغلق. اختبر صمامات العزل الآمنة عبر مقاعدها، باستخدام اتجاه الضغط وفارق الضغط المحددين. وقِس التسرب في الجانب اللاحق للصمام باستخدام طريقة تدفق أو ارتفاع ضغط معتمدة أو طريقة مكافئة، مع ضبط حجم الحيز اللاحق ودرجة حرارته.

عند تركيب صمامي إغلاق وفتحة تنفيس بينهما، تحقّق من كل صمام ومسار التنفيس على حدة. فقد يخفي اختبار ضغط مجموعة الوقود بالكامل تسرب أحد المقاعد خلف صمام آخر محكم الإغلاق.

تحتاج المنظمات وصمامات عدم الرجوع وصمامات التطهير والممرات الالتفافية أيضًا إلى فحوص تناسب وظائفها. وفي المصلحات والمبادلات الحرارية، قيّم احتمال التسرب بين ممرات المعالجة عندما ينطوي التصميم على هذا الخطر. ولا يستطيع اختبار الاستنشاق الخارجي إثبات بقاء الوقود منفصلًا عن دائرة ماء أو هواء أو تسخين مجاورة.

كرّر التحقق بعد التركيب والتشغيل الحراري

تدعم شهادات المكونات فحص الاستلام، لكن التجميع النهائي يضيف وصلات وأحمالًا ميكانيكية ووصلات جديدة. كرّر فحوص الإحكام ذات الصلة بعد التركيب داخل الحاوية وبعد أي إصلاح يفتح حدود نظام الوقود.

يؤثر تصميم الحاوية في سهولة الوصول للفحص وحركة الغاز. وتوضح مجموعة مولدات الغاز المعبأة في حاوية من نوع صامت بقدرة 1200kW Silent type Containerized Gas Generator Set، الطراز AMC1200NS، اعتبارات الحاوية والتحكم التلقائي في مجموعة مولدات الغاز المعبأة. ويتطلب استخدام الميثانول أو الهيدروجين تأهيلًا خاصًا لتصميم نظام الوقود؛ ولا يثبت تصنيف القدرة أو شكل الحاوية توافق الوقود.

أثناء التشغيل الأولي الخاضع للضبط، افحص النظام خلال بدء التشغيل والتشغيل المستقر والإيقاف والتبريد. فقد يؤدي التمدد الحراري إلى التأثير في الأختام، كما قد يحمّل اهتزاز المحرك الأنابيب غير المدعومة. أدرج فحصًا باردًا متكررًا عند الحاجة، لأن سلوك الوصلة قد يختلف بعد دورة حرارية.

تحقّق من وظائف الحماية بالتوازي مع هذه الفحوص. افحص استجابة الكاشف باستخدام غاز اختبار مناسب، وتشابكات التهوية، ومخرجات الإنذار، والعزل التلقائي للوقود، وشروط السماح بإعادة التشغيل. يختبر محاكاة الإشارة البرمجية منطق التحكم، لكنها لا تثبت أن المستشعر الفعلي يكشف الغاز. وبالمقابل، لا يثبت نجاح اختبار الكاشف إحكام نظام الوقود.

اجعل سجل الإطلاق أساسًا لقرار واضح

سجّل الرقم التسلسلي للوحدة، ومراجعة الرسم، وحدود الاختبار، وأوضاع الصمامات، والوسط والضغط ودرجة الحرارة، وفترة الاستقرار، والمدة، والنتائج، وتعريف أجهزة القياس. وفي اختبار التتبّع، أدرج التركيز ونتائج فحص المعايرة. حدّد الاستثناءات واحتفظ بما يثبت اختبار الوصلات النهائية بعد إزالة المعدات المؤقتة.

ينبغي أن تؤدي النتيجة غير المقبولة إلى العزل والإصلاح وإعادة اختبار القسم المتأثر. وأعِد فحص الوصلات المجاورة التي تأثرت بالإصلاح. إن إطالة الاختبار حتى تبدو القراءة مستقرة لا تعالج فقدانًا غير مفسر.

أطلق مجموعة المولدات عندما يتوفر لكل حدود الوقود دليل قبول قابل للتتبّع، ويكون تسرب الإغلاق الداخلي ضمن الحد المنفصل المقرر، ولا يكشف التشغيل عن أي تسرب لم يُحسم. وأفضل مستند للبدء هو رسم أنابيب محدد عليه بوضوح كيفية اختبار كل حد وما الذي يُعد نتيجة مقبولة.