Tilstandskontroll av vannledningsnett ART - Acoustic Resonance Technology. Breivoll Inspection Technologies

Transkript

1 Tilstandskontroll av vannledningsnett ART - Acoustic Resonance Technology Hans Eilif Larsen Breivoll Inspection Technologies

2 Hovedpunkter Kundens problem Målemetode og målebetingelser Operasjonelt prinsipp Dataprosessering Oppløsning, følsomhet & pålitelighet Verifisering av resultater Praktiske erfaringer

3 Bakgrunn og historie > Acoustic Resonance Technology (ART) FOU-Prosjekt ART for vann rørsinspeksjon PS1 (prototype) Finansiering av videreutvikling og kommers. fase Utviklingsprosjekt PS2 Kommersiell PipeScanner Resultater verifisert av DNV.!Start kommersielle inspeksjoner Videreutviklingsprosjekter Forbedret PipeScanner og algortimer Det Norske Veritas (DNV) satser tungt og utvikler ART Breivoll inngår lisensavtale med DNV, og driver fram prototypeprosjekt med DNV og pilotkunder Flere utviklingspartnere og leverandører Resultater akseptert av pilotkunde

4 Utfordringer for VA bransjen Mange gamle rør Mange lekkasjer og brudd (For) lav rehabiliteringstakt Individuelt forfall Renovere riktige rør Prioritering av ressurser Valg av rehabiliteringsmetode Tidspunkt Holde på vannkvaliteten

5 VA bransjen har behov for: Nye (inspeksjons)metoder Nye verktøy Bedre oversikt over ledningsnettet og Bedre oversikt over ledningsnettet og grunnlag for beslutninger

6 Nytt verktøy og ny metode: Pipescanner (PS2) Sentreringsmekanismer Kamera Elektronikkmodul Lengde: 1,86m Vekt: 30kg ART-modul transdusere

7 Årets ingeniørbragd 2007

8 Målemetode Innvendig inspeksjon Tykkelsesestimater basert på ART Acoustic Resonance Technology Bredbåndstransducere 64 transducere (8x8) Bredbåndspuls sendt normalt på rørvegg Algoritme for å detektere resonanser som basis for tykkelsesestimat

9 Inspeksjonsbetingelser Vannfylte metalliske rør dim: mm Tykkelsesområde 2.5mm 25 mm Ett lag (ikke sementmørtellag) Sentrering av PipeScanner i røret Fremkommelighet Usikkerheter Inntil 400 m i en inspeksjonsretning Ikke bend over 11 grader for Ø300 mm Ikke gjengrodd til diameter <200 mm Luft i røret Skanner ute av senter Bend/avvinklinger Ventiler Store rustknoller; høyere enn ca 30 mm

10

11

12 Måleteknisk Oppløsning (Radielt og i lengderetning) Sensitivitet / følsomhet Nøyaktighet Sannsynlighet for riktig deteksjon Probability of Detection (PoD) Sannsynlighet for feil deteksjon Probability of False Detection (PFD)

13 Oppløsning 2D Transducer Åpningsvinkel 9 grader Fotavtrykk ca 15 mm (for 300 mm rør) Varier med frekvens og avstand til rørvegg Radielt 64 transducere Hor.linjer 360/64=5.6 grader Ca 15 mm på Ø300mm Midling ved transducerfeil

14 Oppløsning lengderetning Lengderetning (inspeksjonsretning) Vinsjehastighet Skuddhastighet (og/eller lagringshastighet) Typisk 30 Hz / 10 cm/s 3 skudd/cm pr transducer Max systemskuddrate er 50Hz (totalt 50x64 skudd pr sek) Medianfiltrering pr transducer pr cm Pixelbredde = 1 cm (1 skudd pr cm) 100 x 64 = 6400 pixler pr m

15 Tykkelsesoppløsning (nøyaktighet) Begrenset av resonansfrekvenskomponenter som tas med i beregningen Lydhastighetsusikkerhet ca 3% Benytter standardverdi basert på materialtype SJG 4600 m/s SJK 5150 m/s Lydhastighetsvariasjon pga materialvariasjon i samme rørsegment ca 3% Vanskelig å beregne nøyaktighet eksakt Verifikasjonsstudie

16 Følsomhet / sensitivitet (tykkelse) Avhengig av å ha tydelige (nok) resonanstopper (høy nok S/N) S/N begrenset av Spredning i ru/ ikke-normale overflater Noe dempning i rustknoller Akustisk støy Kvantiseringsstøyen er ubetydelig Benytter signalstyrke til å avgjøre sannsynlighet for pålitelige resonanser Systemspesifikk terskel Grå områder angir signalstyrke under terskel Ingen tykkelsesangivelse Korrelsasjon med korrosjonsområder

17 Pålitelighet PoD Ønskes så høy som mulig PFD Estimator benytter à priori-informasjon (min/maxgrenser) Ønskes så lav som mulig 1. Resultat tynnere enn virkelig tykkelse ( ulv-ulv ) 2. Resultat tykkere enn virkelig tykkelse Grå områder (angir FOR lav signalstyrke) Høyest mulig PD lavest mulig PFD

18 Tekniske resultatparametere fra ART-prosessering For hvert akustiske skudd prosesseres: Tykkelse [mm] Estimat basert på ART Distanse [mm] Avstand fra transduseroverflate til objekt som gir størst akustisk refleksjon (amplitude) Amplitude [%] Max amplitude av mottatt signalstyrke målt i utslag av AD-converter Indikator for sannsynlighet for utvendig korrosjon Confidence Level Indikator med sannsynlighet for at tykkelsesestimatet er riktig

19 Verifiseringsrør grått støpejern oppgravd Foto, optisk referansemåling og ART

20 Indikasjon på innvendig/utvendig korrosjon B1-2 Outside Pitting indication plot B1-2 Inside

21

22 BIT testlab Vannfyllt Tilsvarende som inspeksjon ute i felt (bortsett fra vann på utsiden i stedet for jordmasser) Rørlengder opp til 5 m og Ø800 mm Benytter samme måleoppsett som i felt

23 Identifisering i rørledning

24 Hva vi kan se av våre måleresultater Tykkelsesvariasjon * (Plot of Thickness) Innvendig/utvendig indikasjon * (Inside/outside plot) Ventiler (Plot of Thickness/Distance) Skjøter (Plot of Thickness) Avgreininger (Plot of Distance) Flenser (Plot of Distance) Bend/rørknekk; vinkel og retning (Plot of Distance) Rustknoller/sedimenter (Plot of Distance) Produksjonsvarians varierende godstykkelse radielt eller i lengderetning (Plot of Thickness/Distance) Leggeskader på hunndel i skjøt (Plot of Distance) Luft i røret kan være indikasjon om feil (Plot of Thickness/Distance) *) Foreløpig i pilottest ikke verifisert tilstrekkelig

25 Hva vi kan finne i våre plott? Skjøt, ventil, T(gren), bend, lav tykkelse, produksjonsvarians T-rør Ventiler Produksjonsvarians Skjøt Bend

26 Produkt: Tilstandsrapporten Gjenværende godstykkelse Indikasjon av restlevetid Rehabiliteringsområde Innvendig topografi Hvor ligger hva i røret kummer, ventiler og avgreininger Anleggskontroll Bend og skjøter Innvendig/utvendig korrosjon

27 Kundenytte Bedre oversikt over ledningsnettet Risikovurdering (ta de dårligste rørene) Tiltak før en lekkasje oppstår - proaktiv Redusere lekkasjer i fremtiden Rehabilitere rett område rett metode Optimalisere ressursbruken og planlegge bedre Koordinere tiltak med avløp vei el fiber Renovere delstrekninger Bedre vannkvalitet

28 Erfaringer Innslusing inn i røret er en utfordring Vann som fremdrift ikke alltid mulig Ledningseier ofte ikke klar over hvilke type rør som ligger i bakken (årstall, materialtype, tykkelse) Oppdager ofte (for kunden) ukjente reparasjoner Store rustknoller og begroing av og til begrensning for fremkommelighet Rørene har stor produksjonsvarians

29 BIT videre utvikling Kort sikt Inspeksjonsutstyr for rør med OD på 400 mm (2009) Rør med sementmørtelforinger (multilayer) (2009) Utvikle Pipe Analysis and Report System Operasjonelt Inspeksjon uten bruk av vannstrøm (Thruster testes nå) Innslusing gjennom standard-t Passere bend >22 grader Utstyr for å inspisere rør med OD > 400 mm

30 NæringsPhD Forskningsrådets første nærings-phd ble i mai 2008 tildelt Breivoll Inspection Technologies

31 Takk for oppmerksomheten