مدیریت دارایی مبتنی بر شرایط مبتنی بر سیستم اطلاعات جغرافیایی شبکه توزیع گاز: مطالعه موردی شاهدره، لاهور پاکستان

مصرف جهانی انرژی 56 درصد افزایش یافته است، از 524 کوادریلیون Btu در سال 2010 به 820 کوادریلیون Btu در سال 2040. افزایش تقاضا در مصرف انرژی توسط منابع مختلف تجدیدپذیر و غیر قابل تجدید مانند نفت، گاز طبیعی، برق، هسته ای و غیره تامین می شود. گاز یکی از مهمترین منابع انرژی است. SNGPL یک شبکه خطوط لوله گاز به طول 94263 کیلومتر را مدیریت می کند که تقریباً بخش شمالی پاکستان را پوشش می دهد. در این مقاله ما استفاده از تکنیک‌های مدیریت نگهداری مبتنی بر شرایط (CBM) با سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) را برای مدیریت دارایی یک شبکه توزیع گاز SNGPL ارائه کرده‌ایم. نظارت مستمر و به‌روزرسانی داده‌های دارایی نشان می‌دهد که دارایی‌ها در کجا قرار دارند و کدام نیاز به تعمیر و نگهداری دارد یا کدام یک در شرایط بحرانی قرار دارد.

کلید واژه ها:

مدیریت دارایی، توزیع، شبکه خط لوله، GIS

1. مقدمه

با افزایش سریع جمعیت و رشد اقتصادی، مصرف انرژی جهان 56 درصد افزایش یافته است، از 524 کوادریلیون Btu در سال 2010 به 820 کوادریلیون Btu در سال 2040 [ 1 ]. تقاضای جمعیت در مصرف انرژی توسط منابع تجدیدپذیر و غیر قابل تجدید متفاوتی مانند گاز طبیعی، خورشید، باد، زیست توده، نفت، زغال سنگ، برق، هسته ای و منابع دیگر برآورده می شود [ 2 ]. گاز طبیعی به طور گسترده در واحدهای تجاری، خانگی و صنعتی و وسایل نقلیه استفاده می شود [ 3 ]. با افزایش تقاضا برای انرژی [ 4 ] [ 5 ]، شرکت های انرژی باید دارایی ها را به طور کارآمد مدیریت کنند.

مدیریت دارایی فرآیندی سیستماتیک برای نگهداری، ارتقاء و بهره برداری دارایی های فیزیکی به صورت مقرون به صرفه است [ 6 ]. تحقق ارزشمند و مقرون به صرفه دارایی ها مستلزم یک رویکرد منظم است که سازمان را قادر می سازد تا جایگاه خود را به حداکثر برساند و از طریق مدیریت دارایی ها در کل چرخه عمر، شروع به ارائه اهداف استراتژیک خود کند [ 7 ]. به عبارت دیگر، یک مکانیسم کاری لازم است به گونه‌ای اجرا شود که امکانات مدیریتی را برای چرخه عمر دارایی سالم به شرکت‌ها ارائه دهد تا بتواند با کمترین هزینه مالکیت، سطح مطلوبی از قابلیت اطمینان را برآورده کند [ 8 ].

مدیران دارایی قبل از اینکه بتوانند سازمان خود را در قبال تصمیمات هوشمندانه مسئول بدانند به مجموعه داده های غنی و دقیق نیاز دارند [ 9 ]. با این حال، مدیران سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) به داده‌های مکانی دقیق نیاز دارند تا تصمیم بگیرند که آیا هر دارایی یا سیستم خاصی را در شبکه تعمیر کنند یا تعمیر کنند یا در مقابل خرابی اجرا کنند . کار مدیریت دارایی بالغ به برنامه های سرمایه گذاری اجازه می دهد تا به سرعت به روشی موثر و شفاف رسیدگی شوند [ 11 ]. مدیریت دارایی می تواند تصمیمات خرید جامع تری، طرح های عملیاتی و برنامه ریزی تعمیر و نگهداری را برای بهبود بازده سرمایه گذاری ارائه دهد [ 12 ].

GIS شروع به ارائه پتانسیل خود برای پشتیبانی از مدیریت سازمانی می کند و این پلتفرم در نظر گرفته شده است تا یک نمایش فضایی صحیح و گرافیکی از شبکه را ارائه دهد که به پایگاه های داده مرتبط دارایی ها، ویژگی ها و مشتریان مرتبط است [ 13 ]. GIS به عنوان یک فناوری بسیار قدرتمند ظاهر شده است [ 14 ] زیرا به کاربران اجازه می دهد داده ها و روش های خود را به روش هایی که از اشکال سنتی تجزیه و تحلیل جغرافیایی پشتیبانی می کند، مانند تجزیه و تحلیل پوشش نقشه [ 15 ] یکپارچه کنند. GIS به حفظ دانش دارایی کمک می کند که امکان استفاده بهتر از ظرفیت موجود مانند اندازه، فشار و مقدار ورودی گاز در ایستگاه ها را فراهم می کند و استفاده از زیرساخت های خط لوله موجود را قبل از شروع ساخت جدید گران قیمت ممکن می سازد [ 16 ].

گاز طبیعی از طریق سیستم انتقال و توزیع [ 17 ] منتقل می شود . شکل 1 سیستم توزیع گاز را نشان می دهد، یک سیستم توزیع گاز معمولی متشکل از دارایی هایی مانند لوله های اصلی تغذیه، لوله های اصلی تغذیه، لوله های سرویس، شیرها، کاهنده ها و دستگاه های تنظیم کننده برای کنترل و تنظیم جریان گاز، و علاوه بر این، اتصالات و اتصالات مورد نیاز است. لوله ها و کنتورهای مختلف را برای اندازه گیری ورودی و خروجی گاز به هم وصل کنید [ 18 ] .

Sui Northern Gas Pipelines Limited (SNGPL) یک شرکت اصلی توزیع و انتقال در پاکستان با 4,585,371 مصرف کننده است. فعالیت های توزیعی که 2650 شهر اصلی را به همراه روستاهای مجاور در پنجاب و خیبر پختون خواو پوشش می دهد از طریق 13 دفتر منطقه ای سازماندهی شده است. سیستم توزیع شامل 94263 کیلومتر خط لوله است [ 19 ].

تکنیک های مدیریت دارایی

دارایی ها زمانی بهتر مدیریت می شوند که شرایط، نگهداری و سابقه نصب آنها به طور موثر مدیریت شود. تکنیک های مدیریتی مختلف مانند استراتژی های تعمیر و نگهداری، تعیین شرایط جزء، شبیه سازی دارایی و رویکرد تحلیل آماری خطا [ 20 ] را می توان دنبال کرد. شکل 2 نمای کلی برخی از تکنیک های نگهداری مختلف را نشان می دهد. نگهداری مبتنی بر شرایط (CBM) عمدتاً از تکنیک‌های آزمایش غیر مخرب، بازرسی بصری، تاریخچه تعمیر و نگهداری و داده‌های عملکرد برای ارزیابی وضعیت دارایی استفاده می‌کند [ 21 ] [ 22 ]. این نیاز به ابزار دقیق تجهیزات و بررسی تدریجی دارایی دارد [ 23 ].

ساده ترین روش تعمیر و نگهداری، تعمیر و نگهداری اصلاحی است، تنها زمانی مورد نیاز است که خرابی دارایی رخ دهد [ 24 ]. معمولاً تعمیر و نگهداری اصلاحی یک اقدام تعمیر و نگهداری برنامه ریزی نشده است که اساساً از نیازهای تعمیر و نگهداری غیرقابل پیش بینی تشکیل شده است که نمی توان از قبل برنامه ریزی کرد [ 25 ]. کوتاه کردن طول عمر دارایی و افزایش هزینه کار تعمیر از اشکالات عمده تعمیر و نگهداری اصلاحی است [ 26 ]. عملیات نگهداری مبتنی بر زمان بر روی دارایی در یک زمان برنامه ریزی شده بدون توجه به شرایط واقعی آن انجام می شود [ 27] . روش تعمیر و نگهداری متمرکز بر قابلیت اطمینان (RCM) از تعمیر و نگهداری پیشگیرانه، تعمیر و نگهداری پیش‌بینی‌کننده، نظارت در زمان واقعی، اجرا تا خرابی و نگهداری پیشگیرانه به روشی یکپارچه برای ارائه راه‌حل کارآمدتر برای مدیریت دارایی استفاده می‌کند [ 28 ]. با این حال، منابع زیادی را مصرف می کند که ممکن است هزینه را با توجه به زمان افزایش دهد. SNGPL از سیستم مدیریت مبتنی بر شرایط به عنوان ابزاری موثر در منابع اقتصادی استفاده می کند.

2. داده ها و روش ها

2.1. منطقه مطالعه

شاهادرا یک حومه شمالی (شهر) در ناحیه لاهور، پاکستان است. در سمت شمالی رودخانه راوی واقع شده است. جمعیت شهدرا 600000 نفر است که 4.8 درصد از کل جمعیت شهرستان را تشکیل می دهد. شاهده دارای صنایع کوچک بسیاری از جمله قالب سازی، فولاد، نساجی و نیروگاه حرارتی است. صنعت بیشتر به گاز طبیعی وابسته است. شکل 3 مرز منطقه مورد مطالعه را شرح می دهد. این شهر از 74˚14’12” تا 74˚18”44” طول جغرافیایی و از 31˚38˚37” تا 31˚36˚19” عرض جغرافیایی امتداد دارد.

2.2. منابع داده

روش کار از سه مرحله تشکیل شده است. در مرحله اول، تحلیل نیاز انجام می شود که در آن داده های مکانی و ویژگی های مورد نیاز شناسایی می شوند. اطلاعات با سیستم اطلاعات مکانی جمع آوری و دیجیتالی می شود. در مرحله دوم داده های ورودی تجزیه و تحلیل شده و به لایه های مربوطه تبدیل می شوند. دارایی های شبکه خط لوله توزیع به لایه های داده زیر نیاز دارد: i) لایه ایستگاه متر فروش. ii) لایه خطوط لوله. iii) لایه ایستگاه مرزی شهر; IV) لایه شیر. v) لایه کاهنده. vi) CP Station. در مرحله آخر خروجی فاز دوم بررسی شده و پیشنهادات لازم ارائه شده است.

داده های اصلی مورد نیاز برای آماده سازی پایگاه داده فضایی عبارتند از: 1) نقشه های طرح بندی توزیع. ii) داده های ویژگی شبکه خط لوله مرتبط. شبکه خط لوله توزیع به صورت دستی توسط نقشه های طرح بندی دست ساز مدیریت می شود. این موارد از بخش نقشه کشی Sui Northern Gas Pipelines Limited جمع آوری شده اند. این نقشه ها حاوی اطلاعات شبکه خط لوله است که شامل اطلاعات خط لوله، ایستگاه مرزی شهر، ایستگاه متر فروش، ایستگاه CP، کاهش دهنده و اطلاعات شیر ​​می باشد.

طرح‌های طرح‌بندی در قالب دیجیتال jpg اسکن و ذخیره می‌شوند. این نقشه ها با سیستم مختصات پیش بینی شده UTM ناحیه 43 با مبدأ WGS84 ارجاع داده می شوند. لایه های زیر با استفاده از نرم افزار GIS تهیه می شوند: الف) لایه ایستگاه متره فروش. ii) لایه خطوط لوله. iii) لایه ایستگاه مرزی شهر; iv) لایه شیر؛ v) لایه کاهنده. vi) ایستگاه CP با استفاده از ArcGIS 9.3. بررسی سیستم موقعیت یابی جهانی برای موقعیت جغرافیایی ویژگی های شبکه توزیع گاز انجام شده است. داده های مربوط به ویژگی های شبکه Pipeline از بخش توزیع جمع آوری می شود. داده های ویژگی در صفحات گسترده تهیه شده و با داده های مکانی یکپارچه می شوند.

2.3. چارچوب روش شناختی

معماری اصلی روش در شکل 4 ترسیم شده است با استفاده از رویکرد مدیریت نگهداری مبتنی بر شرایط نقشه‌های دست‌ساز متعارف و کتاب‌های ثبت دارایی‌های دستی منطقه مورد مطالعه از بخش توزیع SNGPL به عنوان مجموعه داده‌های اولیه به دست آمده است. نقشه‌های دستی ارجاع جغرافیایی شده‌اند که در آن خطوط لوله گاز، ایستگاه‌های مرزی شهر (TBS)، مکان‌های شیر، مکان‌های کاهش‌دهنده خط لوله، و سایت‌های حفاظت کاتدی (CP) شناسایی و در پایگاه داده‌های جغرافیایی برای تجزیه و تحلیل بیشتر شبکه و دارایی ذخیره می‌شوند. علاوه بر این، سوابق دارایی های دستی مانند خط لوله (قطر، طول، جریان الکتریکی در آمپر، ضخامت دیوار)، TBS (اندازه، نوع، رشد وحشی، حصار، تنظیم کننده ها، وضعیت کف، نکات نقاشی)، CP (مبدل ولتاژ AC به DC و وضعیت تنظیم کننده ها)، شیر (اندازه، رنگ آمیزی، تاریخ نگهداری، روانکاری ترک خوردگی) کاهنده (نوع، اندازه،

بررسی های مبتنی بر GPS برای اعتبارسنجی زمینی دارایی ها انجام شد که پس از آن پایگاه داده های جغرافیایی برای تجزیه و تحلیل صحیح و دقیق ارتقا یافت. گزارش‌های وضعیت دارایی به صورت مکانی برای تحلیل شرایط دارایی و الزامات نگهداری با استفاده از مجموعه داده‌های معتبر زمینی منطقه مورد مطالعه ایجاد شده‌اند. در نهایت، پایگاه داده جغرافیایی در SNGPL مستقر شده است و بنابراین، در نظر گرفته شده است که تقریباً دو بار در هفته برای اطلاعات دقیق، به روز و بدون وقفه از وضعیت دارایی ها به کارمندان خود به روز شود.

3. نتایج و بحث

3.1. تجزیه و تحلیل خط لوله گاز

خلاصه شبکه خط لوله گاز تعداد کل دارایی های شبکه خط لوله را توصیف می کند. تجزیه و تحلیل خط لوله گاز شامل خلاصه خط لوله بر اساس قطر، طبقه بندی، نوع خط لوله گاز و مجموع خطوط لوله گاز در منطقه مورد مطالعه است.

جدول 1 تعداد کل دارایی های مرتبط در شبکه توزیع گاز و جدول 2 نشان دهنده طول کل خطوط لوله گاز و همچنین طول خط لوله بر اساس قطر مربوطه دسته بندی شده است.

از جدول 2 مشاهده می شود که طول کل خطوط لوله شهدرا 420 کیلومتر است. نتایج نشان می دهد که 7.1 درصد از کل خط لوله گاز پلی اتیلن (پلاستیک) در شکل 5 است. امروزه برای خطوط لوله گاز با قطر کوچک، پلی اتیلن به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد. شکل 6 خطوط لوله پلی اتیلن و MS را نشان می دهد.

3.2. تحلیل ایستگاه مرزی شهر

سیستم مرزی شهر فشار گاز را از خط لوله اصلی تامین به خطوط توزیع کاهش می دهد. این شامل رگولاتور، شیر، فشار سنج، حصار و دال RCC است. رنگ آمیزی و نظافت مناسب برای جلوگیری از فرسایش و اثرات محیطی مورد نیاز است.

بر اساس جدول 3 ، کل ایستگاه های مرزی شهر در شبکه توزیع گاز شاهدا 12 است. جدول 3 وضعیت TBS و وزن شرایط بحرانی مرتبط را شرح می دهد. در مجموع 7 TBS یافت شد که فاقد پیش-

گیج مطمئن، 5 TBS با رنگ آمیزی ضعیف و 4 TBS بدون حصار. همچنین مشاهده شده است که 8 TBS برای حذف رشد وحشی نیاز به تمیز کردن مناسب دارد.

شکل 7 توزیع فضایی TBS را توصیف می‌کند و نشان می‌دهد که TBS 10 بحرانی‌ترین شرایط را دارد، زیرا حصار از دست رفته، رشد وحشی و رنگ‌آمیزی ضعیف با وزن بحرانی 0.75 بحرانی‌ترین وضعیت را دارد. وزن بحرانی به صورت محاسبه می شود

که در آن، CCW = وزن شرایط بحرانی.

Cν= مقدار شرط;

N = شرایط کل.

3.3. تجزیه و تحلیل سوپاپ

عملکرد سوپاپ را می توان به عنوان سرویس ON/OFF، سرویس دریچه گاز (کنترل جریان)، جلوگیری از جریان معکوس (یا جریان برگشت)، کنترل فشار، تنظیم و کاهش فشار تعریف کرد. تعمیر و نگهداری موثر شیر را می توان با استفاده از پاک کننده ها و معرفی روان کننده مناسب در فواصل منظم و مکرر انجام داد.

طبق آمار جدول 1 ، کل شیرها در شبکه توزیع گاز خط لوله شاهدا 174 عدد می باشد. از جدول 4 مشاهده می شود که 21.26% شیرها در روغنکاری ضعیف، 42.52% در رنگ آمیزی ضعیف، 4.02% با دال شکسته و 2.29% با گود گم شده یافت می شوند. پوشش از 174 سوپاپ.

نمایش گرافیکی فاکتورهای وضعیت شیر ​​با درصد مربوطه در شکل 8 نشان داده شده است . 3 دریچه وجود دارد که در سناریوی شهدارا با رنگ آمیزی ضعیف، روغن کاری ضعیف و همچنین دال شکسته در وضعیت بحرانی قرار گرفته اند که در شکل 9 نشان داده شده است.

3.4. تجزیه و تحلیل ایستگاه CP

سیستم CP برای جلوگیری از خوردگی خطوط لوله آهن و فولاد مدفون استفاده می شود. CP با جلوگیری از واکنش آندی انحلال فلز روی سازه تحت حفاظت عمل می کند. حفاظت کاتدی آند قربانی و تکنیک های حفاظت کاتدی جریان تحت تاثیر در این زمینه استفاده می شود. SNGPL به طور گسترده ای از تکنیک حفاظت کاتدی تحت تاثیر جریان استفاده می کند.

جدول 1 مجموع 3 ایستگاه CP را در شبکه خط لوله شاهداره نشان می دهد. جدول 5 خلاصه وضعیت CP Station را شرح می دهد. مشخص شده است که 1 ایستگاه CP از رشد وحشی رنج می برد که نیاز به تمیز کردن مناسب و 2 ایستگاه CP نیاز به رنگ آمیزی مناسب دارد. شکل 10 ایستگاه CP تحت تاثیر رشد وحشی را توصیف می کند و بر روی خط لوله اصلی تامین 6 اینچی نصب شده است. بقیه 2 CP-Station با رنگ آمیزی ضعیف بر روی خطوط لوله 4 اینچ و 12 اینچ نصب شده است.

4. نتیجه گیری

این مطالعه مدل CBM را برای مدیریت دارایی شبکه خط لوله توزیع گاز در SNGPL اعمال می‌کند. شبکه خطوط لوله توزیع گاز ماهیت فضایی دارد. ادغام مدل CBM و GIS نسبت به سیستم دستی و معمولی مزیت دارد. توسعه سیستم GIS شبکه توزیع گاز، توزیع فضایی شبکه خطوط لوله را فراهم می کند. به موقعیت مکانی هر دارایی شبکه کمک می کند. پیاده سازی مدل CBM اطلاعاتی در مورد وضعیت دارایی شبکه خط لوله می دهد. نتایج نشان می دهد که 1/7 درصد از کل خط لوله گاز پلی اتیلن است که تحت تأثیر هیچ فرآیند خوردگی قرار نمی گیرد. 1 TBS از 12 تحت شرایط شدید است که فاقد رنگ آمیزی ضعیف، حصار از دست رفته، رشد وحشی و کمبود فشار سنج است. 42.53 درصد از کل دریچه ها دارای رنگ آمیزی ضعیف و 1 اثر ایستگاه CP با رشد وحشی هستند. مدیریت دارایی به عنوان یک جزء کلیدی برای مدیریت سوابق دارایی ها در نظر گرفته شده است. بنابراین، سیستم قادر به نظارت مستمر، صرفه جویی در زمان و بازدیدهای گسترده از سایت ها و کاهش نیروی کار است. توزیع گاز طبیعی به مصرف کننده از طریق شبکه توزیع گاز کارآمدتر و هوشمندتر از گذشته شده است. علاوه بر آنچه در بالا ذکر شد، سیستم قادر به به روز رسانی و اصلاح دارایی ها است و مکان های مناسب برای نصب دارایی های جدید نیز از طریق نقشه های GIS قابل بررسی است. نظارت مستمر و به روز رسانی داده های دارایی توزیع گاز طبیعی به مصرف کننده از طریق شبکه توزیع گاز کارآمدتر و هوشمندتر از گذشته شده است. علاوه بر آنچه در بالا ذکر شد، سیستم قادر به به روز رسانی و اصلاح دارایی ها است و مکان های مناسب برای نصب دارایی های جدید نیز از طریق نقشه های GIS قابل بررسی است. نظارت مستمر و به روز رسانی داده های دارایی توزیع گاز طبیعی به مصرف کننده از طریق شبکه توزیع گاز کارآمدتر و هوشمندتر از گذشته شده است. علاوه بر آنچه در بالا ذکر شد، سیستم قادر به به روز رسانی و اصلاح دارایی ها است و مکان های مناسب برای نصب دارایی های جدید نیز از طریق نقشه های GIS قابل بررسی است. نظارت مستمر و به روز رسانی داده های دارایی

نشان می دهد که دارایی ها در کجا قرار دارند و کدام یک نیاز به نگهداری دارد یا کدام یک در شرایط بحرانی قرار دارد. این سیستم را می توان با اجرای مدل RCM برای نظارت بر زمان واقعی دارایی ها بهبود بخشید و عوامل نظارتی متعددی را می توان بر روی هزینه اجرای مدل RCM ایجاد کرد.

منابع