حفاظت از محیط زیست، به ویژه آب‌های زیرزمینی، در برابر نشت سوخت از مخازن ذخیره زیرزمینی (Underground Storage Tanks یا USTs) حیاتی است. سیستم‌های نشت‌یابی مختلفی برای تشخیص زودهنگام این نشت‌ها طراحی شده‌اند که هر کدام دارای مکانیزم، دقت و محدودیت‌های خاصی هستند. سه روش اصلی و رایج شامل پایش مداوم مخزن، پایش فضای بین جداره‌ای و روش‌های هیدرواستاتیک در زیر به تفصیل مقایسه شده‌اند.
۱. پایش مداوم مخزن (In-Tank Continuous Monitoring - ICM)
این روش، که اغلب به آن سیستم خودکار اندازه‌گیری مخزن (Automatic Tank Gauging یا ATG) نیز گفته می‌شود، رایج‌ترین تکنولوژی برای USTs است.
الف) مکانیسم عملکرد
- سنسور: از یک پروب یا سنسور الکترونیکی (معمولاً مغناطیسی یا فشاری) برای اندازه‌گیری دقیق سطح سوخت و دمای آن در داخل مخزن استفاده می‌شود.
- الگوریتم تشخیص: سیستم به طور مداوم سطح سوخت و دما را ثبت می‌کند. سپس، با استفاده از الگوریتم‌های پیچیده و پس از در نظر گرفتن تغییرات دما (که بر حجم تأثیر می‌گذارد)، تغییرات غیرعادی حجم را که نشان‌دهنده نشت است، محاسبه می‌کند.
- تست استاتیک: در دوره‌های زمانی مشخص (مانند یک بار در روز)، پمپ‌ها خاموش می‌شوند و سیستم یک تست ساکن (Static Test) را برای مدت کوتاهی انجام می‌دهد تا با دقت بسیار بالا، هرگونه کاهش حجم را ثبت کند.
ب) کارایی و محدودیت‌ها
- دقت: دقت بالایی در تشخیص نشت‌های کوچک دارد (اغلب تا 0.1 گالن در ساعت).
- قابلیت پیوستگی: امکان پایش 24 ساعته را فراهم می‌کند.
- محدودیت: این روش معمولاً درصد کمی از پرشدگی مخزن (معمولاً 90% پر) را اندازه‌گیری می‌کند. همچنین، دقت آن در هنگام تزریق سوخت یا پمپاژ سوخت برای فروش (عملیات دینامیک) کاهش می‌یابد.
۲. پایش فضای بین جداره‌ای (Interstitial Monitoring)
این روش برای مخازن دو جداره (Double-Walled Tanks) طراحی شده است و کارآمدترین راه برای تشخیص نشت از جداره‌های مخزن است.
الف) مکانیسم عملکرد
- ساختار: مخازن دو جداره دارای یک فضای خالی (Annular Space) بین جداره داخلی (در تماس با سوخت) و جداره بیرونی (در تماس با خاک) هستند.
- سنسور: یک سنسور (نوری، الکترونیکی یا فشاری) در این فضای بین جداره‌ای نصب می‌شود.
- تشخیص:
- نشت داخلی: اگر جداره داخلی نشت کند، سنسور بخار یا مایع سوخت را تشخیص می‌دهد.
- نشت خارجی: اگر جداره خارجی نشت کند، سنسور آب‌های زیرزمینی یا رطوبت خاک را که به داخل فضای خالی نفوذ کرده است، تشخیص می‌دهد.
ب) کارایی و مزایا
- تشخیص فوری: نشت به محض عبور از اولین جدار یا نفوذ به فضای بین جداره‌ای، به‌طور فوری تشخیص داده می‌شود.
- موقعیت‌یابی نشت: این روش نشت را به طور مستقیم در خود مخزن (یا لوله‌کشی دو جداره) تشخیص می‌دهد و نه در محیط اطراف.
- ایمنی محیط زیست: بهترین روش برای حفاظت از محیط زیست است، زیرا قبل از آلودگی خاک، نشت را شناسایی می‌کند.
- الزام مقرراتی: در بسیاری از مناطق، نصب مخازن دو جداره و استفاده از پایش فضای بین جداره‌ای برای لوله‌کشی نیز اجباری است.
۳. روش‌های هیدرواستاتیک (Hydrostatic Testing)
این روش‌ها به طور فزاینده‌ای منسوخ شده یا کمتر در کاربرد روزانه استفاده می‌شوند و بیشتر برای تست‌های دوره‌ای یا پس از نصب به کار می‌روند.
الف) مکانیسم عملکرد
- اصل کار: این روش بر اصل تغییرات فشار یا سطح سیال در مخزن یا لوله‌ها در شرایط کاملاً ایستا استوار است.
- تست لوله‌ها: در یکی از متداول‌ترین کاربردها (تست لوله‌کشی تحت فشار)، خطوط لوله سوخت با آب یا سیال خنثی پر شده و تحت فشار قرار می‌گیرند. هرگونه افت فشار خارج از حد مجاز، نشان‌دهنده وجود نشت است.
- تست‌های حجمی دقیق: نسخه‌های قدیمی‌تر تست‌های حجمی (مانند تست‌های اندازه‌گیری حجمی ساده) نیز در این دسته قرار می‌گیرند، اما به دلیل حساسیت به تغییرات دمایی و دقت پایین، با ATG جایگزین شده‌اند.
ب) کارایی و محدودیت‌ها
- دقت: می‌تواند نشت‌های بزرگتر را به خوبی تشخیص دهد.
- محدودیت: نیاز به خروج مخزن از سرویس و توقف کامل فروش (Down Time).
- وابستگی به دما: به دلیل تأثیر دما بر چگالی سیالات، دقت آن در نبود سنسورهای دمایی پیشرفته کاهش می‌یابد.
- آسیب‌پذیری: ممکن است به دلیل فشار بالا به تجهیزات پمپ و دیسپنسر آسیب برساند.
۴. مقایسه فنی سیستم‌های نشت‌یابی
ویژگی | پایش مداوم مخزن (ICM/ATG) | پایش فضای بین جداره‌ای | روش‌های هیدرواستاتیک |
مکانیسم تشخیص | تغییر حجم و سطح سوخت | نفوذ سیال/گاز به فضای خالی | افت فشار یا حجم سیال تست |
سرعت تشخیص | ساعتی/روزانه (پیوسته) | فوری و بلادرنگ | فقط در زمان انجام تست |
حفاظت از محیط | خوب (نشت را پس از وقوع محاسبه می‌کند) | عالی (قبل از آلودگی خاک هشدار می‌دهد) | محدود به زمان تست |
نیاز به توقف عملیات | کم (فقط برای تست‌های کوتاه) | ندارد (پایش 24 ساعته) | بالا (نیاز به توقف کامل) |
مناسب برای | مخازن تک جداره و دو جداره | مخازن و لوله‌های دو جداره | تست‌های دوره‌ای و پس از نصب |
نتیجه‌گیری:
پایش فضای بین جداره‌ای به دلیل تشخیص فوری نشت قبل از تماس سوخت با محیط خارجی، ایمن‌ترین و مؤثرترین روش برای حفظ آب‌های زیرزمینی است و در زیرساخت‌های جدید توصیه و اغلب اجباری می‌شود. ATG به عنوان یک سیستم پایش داخلی مکمل، اطلاعات دقیقی در مورد مدیریت موجودی و نشت‌های داخلی مخزن ارائه می‌دهد.
