Pressure Sensing in Vicinity of Leaks for Leak Detection. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.
|
PDF (Pressure Sensing in Vicinity of Leaks for Leak Detection)
Full_thesis_Submitted_version.pdf Download (4MB) | Preview |
Arabic Abstract
يعتبر التسريب هو اكبر مساهم فى كمية المياه المفقودة فى انابيب شبكات التوزيع و يحدث التسريب في انابيب المياه نتيجة لأسباب عدة منها تلف الانابيب وسوء التصميم والتركيب وأيضا بسبب انهيار الوصلات والتآكل فى الانابيب إضافة الى عوامل اخرى. من أجل توفير الماء المفقود نتيجة تأخر الكشف عن التسريبات في خطوط الأنابيب، فقد تم دراسة تقنية كشف لا صوتية لمراقبة الانابيب من الداخل بحيث تلغى تداخل العوامل البيئية مع آلية الكشف المستخدمة و دقتها مثل الضوضاء على سبيل المثال. فى هذة الرسالة , تمت دراسة تجريبية معملية وعددية لتغير الضغط فى المناطق المجاورة للتسريبات من داخل الانابييب حيث تم بناء أنموذج عددى ثلاثى الابعاد لمحاكاة التدفق المضطرب فى الانابيب مع وجود فتحات تسرب صغيرة فى الانبوب (أقل من 1 في المائة من معدل التصرف الاجمالى للانبوب) اسطوانية الشكل لدراسة خصائص و تحديد الخصائص التى تؤثر على الضغط والتسارع في المناطق المجاورة للتسريبات حيث استخدمت الدراسة التجريبيه والعدديه للتحقق من فعالية استخدام تغير الضغط كآلية لكشف التسريب فى الانابيب. أوضحت المقارنة بين النتائج المعمليه والعدديه وجود توافق جيد مع انحراف محدودة (حوالى 30% ) عن النتائج المعمليه فى بعض الحالات وفى جميع الحالات يتغير فرق الضغط المقاس بالقرب من مكان التسريب بشكل الدالة الأسية (مثلا من فرق ضغط 30 رطل/بوصة مربعة عند جدار الانبوبه الى 0 عند مسافات بعيداً عن الجدار الى منتصف الانبوب) من أجل إختبار هذه الطريقه عدديا عند ظروف السريان النمطية تم دراسة تغيير سرعة التدفق فى الأنبوب ما بين 0.5 الى 2 متر/ثانية وقد وجد أن زيادة سريان المائع لها تاثير ايجابى – إن وجد - على فرق الضغط المقاس بجوار التسريبات. لذلك هذه الطريقة يمكن استخدامها لمراقبة الانابيب تحت ظروف التشغيل وباﻹضافة إلى ذلك، أعيد تصميم الوحدة النمطية المتنقلة مع استخدام وحدة الدفع المروحية و الوحدة الدوارة المعزولة للعمل تحت ضغوط عالية.
English Abstract
Leaks account for the largest amount of water lost in distribution pipelines. Cause of leakages in water pipelines ranges from the damage on pipes to improper designs and installations of water pipe networks. Also, leaks are results of failure in joint, corrosion in pipes, overtime deterioration of pipes amongst others. In a quest for saving the amount of water loss due to delayed detection of leaks in pipelines, a non- acoustic, in-pipe monitoring technique is sought. This eliminates the interference of the environmental factors such as noise with the detection mechanism. The present work is on experimental and numerical investigation of pressure variation within the vicinities of leaks. Three-dimensional CFD turbulent flow calculations were used to investigate the flow characteristics close to simulated small cylindrical leaks (<1% of the total flow) in a typical water distribution pipelines. In which pressure related characteristics and acceleration were identified to change greatly in the vicinities of leaks. The experimental and numerical works were carried out to investigate the effectiveness of using differential pressure as sensing component in an in-pipe detection mechanism. The comparison between the computational and experimental results gave a good agreement with deviation limited to 30% of the experimental result. In all the cases, the differential pressure reduces exponentially from the line pressure, 30 psi, at the wall of the pipe to 0 psi at distances away from the wall. In order to test the method against flow condition numerically, the flow velocity of a typical pipe was varied between 0.5m/s and 2m/s. The pipe flow increase has positive, if any, significant on the measurable value of differential pressure within the vicinities of the leaks; therefore the method can be used for monitoring pipe under operation. In addition, mobility module was redesigned with incorporation of propeller propulsion unit and high pressure rotary seal.
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Subjects: | Environmental Civil Engineering Mechanical |
| Department: | College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering |
| Committee Advisor: | Ben-Mansour, Rached |
| Committee Members: | Habib, Mohamed A. and Khalifa, Atia E. |
| Depositing User: | SUARA KABI ADEWALE (g201004380) |
| Date Deposited: | 20 May 2013 11:50 |
| Last Modified: | 01 Nov 2019 15:38 |
| URI: | http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/138892 |