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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Rohrreibungszahl von hydraulischen Netzwerken, z. B. Wasserleitungsnetzen, wobei an den Begrenzungspunkten des Teilbereiches des Netzwerkes, für den die Rohrreibungszahl bestimmt werden soll, der durch die Strömung bedingte Druckabfall gemessen wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit Druckmesseinrichtungen zur Bestimmung des Druckabfalls zwischen den Messstellen darstellenden Begrenzungspunkten eines Teilbereiches eines hydraulischen Netzwerkes.
Aus der GB-PS Nr. 2, 050, 611 ist ein Verfahren zur Messung von Parametern bzw. Parameterrelationen in Hinblick auf langfristige Änderungen bekannt, um defekte hydraulische Komponenten zu lokalisieren. Es erfolgt jedoch keine gezielte und quantitative Bestimmung physikalischer Parameter sondern immer nur ein relativer Vergleich zwischen alten und neuen Messwerten, wozu Messungen von Druck und Durchfluss erfolgen. Für die Berechnung der Rohrreibungszahl kann dieses Verfahren nicht eingesetzt werden.
Bei der Berechnung von komplizierten hydraulischen Netzwerken, wie z. B. Wasserleitungsnetzen, unterscheidet man zwischen Planungsberechnungen und Istzustandsberechnungen. Planungsberechnungen beziehen sich auf ein noch zu bauendes Rohrleistungssystem, für welches alle erforderlichen Parameter, wie z. B. Rohrdimensionen und Rohrreibungszahl als bekannt gelten können.
Istzustandsberechnungen beziehen sich auf ein bereits seit längerer Zeit in Gebrauch stehendes Wasserverteilungssystem, bei welchem nicht mehr nur mit den nominalen Daten der ursprünglichen Planung gearbeitet werden kann, sondern auch aktuelle, tatsächliche Werte für das Fördervermögen der wichtigsten Rohrstränge benötigt werden.
Bei Berechnung von z. B. notwendigen Erweiterungen kann man sich deswegen nicht mehr nur auf die nominalen Daten im vorhandenen Rohrnetzplan verlassen, weil das Fördervermögen
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h.Strömungen") bestimmt, wobei die tatsächlichen Strömungsverteilungen im Bereich der Hausanschlüsse eine wesentliche Rolle spielen. Es müssen daher zunächst entsprechende Messungen durchgeführt werden, um die aktuellen Eingabedaten für eine genaue Rohrnetzberechnung unter möglichst typischen Betriebsbedingungen (nicht unter möglichst einfachen Messbedingungen) zu ermitteln.
Die üblichen Methoden zur Bestimmung des Fördervermögens beruhen auf einer gleichzeitigen Messung von Druckabfall und Durchfluss für mindestens 10% der Hauptleitungen und müssen daher mittels starker Entnahme und möglichst auch bei abgeschieberten Nebenleitungen, abgeschalteten Verbrauchern usw. sowie zu messtechnisch günstigen Zeiten durchgeführt werden. Derartig starke Entnahme bringen die Gefahr mit sich, dass unter Umständen der notwendige Mindestdruck im Versorgungsnetz wesentlich unterschritten wird, allfällige Ablagerungen aufgewirbelt werden und es zu hygienisch unzulässigen Rückflusserscheinungen und Lufteinbringungen (Gefahr von Rohrbrüchen durch Wasserschläge) kommen kann.
Durch die Kombination von mathematischen Methoden der Rohrnetzberechnung mit elektronischen Messmethoden wurde ein verbessertes Verfahren zur Bestimmung des Fördervermögens bzw. der Rohrreibungszahl entwickelt, das sich dadurch auszeichnet, dass mit geringeren zusätzlichen Wasserentnahmen, die mit wenigen oder sogar ganz ohne Abschieberungen und auch ausserhalb der verbrauchsschwachen Zeiten gearbeitet werden kann.
Dies wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass dem Durchfluss durch den Teilbereich mehrmals eine bezüglich Menge und Zeitdauer jeweils gleiche, definierte Durchflussänderung, vorteilhafterweise eine Durchflusserhöhung durch Entnahme, überlagert wird, dass der Druckabfall, welcher mit durch unbekannte statistische Entnahmen verursachten Druckabfällen überlagert ist, zwischen den Begrenzungspunkten des Teilbereiches sowohl während der Zeiten der definierten Durchflussänderungen als auch ausserhalb dieser Zeiten, mehrmals über untereinander jeweils gleichlange Zeitspannen gemessen wird,
und dass der der Rohrreibungszahl proportionale Rohrwiderstand aus dem Produkt des reziproken Wertes des Druckabfalles ausserhalb der Zeiten einer überlagerten Durchflussänderung und des Quadrates des Quotienten aus der Differenz der ausserhalb und während der Zeiten der überlagerten Durchflussänderung gemessenen Druckabfälle und der gemessenen mittleren Durchflussänderung nach statistischen Gesetzen bzw.
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durch Mittelung der einzelnen Messwerte ermittelt wird.
Eine bevorzugte Vorgangsweise bei der Berechnung ist es, wenn zur Berechnung des Produktes die während und ausserhalb der Zeiten der überlagerten Durchflussänderungen gemessenen Druckab- fälle statistisch gemittelt werden und wenn diese Werte zur Berechnung der Differenz subtrahiert werden. Zur Vereinfachung der Berechnung kann vorgesehen sein, dass die überlagerten Durchfluss- änderungen periodisch erfolgen und untereinander denselben charakteristischen Verlauf besitzen, bzw. dass mit der Messung der Druckabfälle ausserhalb der Zeiten einer überlagerten Durchflussände- rung unmittelbar nach dem Ende einer überlagerten Durchflussänderung begonnen wird, bzw. dass die Zeiträume für die Messung mit und ohne Durchflussänderungen gleich gross sind.
Störungen im Netzwerk werden vermieden und der Aufwand zur Vornahme einer Durchflussänderung wird herabgesetzt, wenn die während der Zeiten der definierten Durchflussänderungen dem Netzwerk überlagerten Druckabfälle in der Grösse der durch die statistisch im Netzwerk erfolgenden Durchfluss- änderungen verursachten Druckänderungen liegen bzw. mit diesen grössenmässig vergleichbar sind.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass zur definierten Änderung des Durchflusses des Teilbereiches eine Entnahme- bzw. Zufuhreinrichtung für eine hinsichtlich Menge und Zeitdauer definierte Durchflussänderung, d. h. für eine Entnahme bzw.
Zufuhr von Flüssigkeit aus dem bzw. in das Netzwerk vorgesehen ist, dass eine Aufzeichnungseinrichtung für den Druck an den Begrenzungspunkten des Teilbereiches und für die Druckabfälle über den Teilbereich sowohl für jeweils untereinander gleich lange Zeitspannen während der definierten Durchflussänderung als auch für jeweils untereinander gleich lange Zeitspannen während entnahmefreier bzw. zufuhrfreier Zeiten an die Druckmesseinrichtungen angeschlossen ist und dass eine Auswerteeinheit zur Bildung der Mittelwerte der während und ausserhalb der Zeiten der Durchflussänderung ermittelten Druckabfälle off oder online vorgesehen ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass als Entnahmeeinrichtung zur Erhöhung des Durchflusses im Teilbereich ein elektrisch gesteuertes Ventil vorgesehen ist, dem eine Durchflussmengenzähleinrichtung oder eine Mengenmessvorrichtung zugeordnet ist. Vorteilhaft ist es, wenn als Druckmesseinrichtung ein Differentialdruckmessgerät vorgesehen ist, dessen Eingänge zu den beiden Messstellen eines Teilbereiches geführt sind und das die tatsächlichen Druckabfälle zwischen den beiden Messstellen angibt oder wenn als Druckmesseinrichtung an jeder Messstelle ein Differentialdruckmessgerät vorgesehen ist, mit dem der Druck im Netzwerk jeweils gegenüber einer Referenzmessquelle messbar ist. Zur Vereinfachung des Messvorganges ist es zweckmässig, wenn die Aufzeichnungseinrichtung von der Entnahme- bzw.
Zufuhreinrichtung zur Synchronisation des Beginns der überlagerten Durchflussänderung bzw. zusätzlichen Entnahmen bzw. Zufuhr mit dem Messbeginn getriggert ist. Zur Berechnung der gewünschten Werte ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass der Auswerteeinheit die Messdaten der Entnahme- bzw. Zufuhreinrichtung zugeführt sind und in dieser zur statistischen Ermittlung der Rohrreibungszahl mit den Messsignalen der Druckmesseinrichtung verknüpft werden.
Die Grundlagen des erfindungsgemässen Verfahrens werden im folgenden beschrieben.
Der hydraulische Druckabfall (Druckhöhenverlust) zwischen zwei Messstellen in einem geraden Rohr wird durch die Formel von Darcy-Weisbach beschrieben :
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wobei h Druckhöhenverlust (m) x Rohrreibungszahl
L Rohrlänge (m)
D Rohrdurchmesser (m) v Strömungsgeschwindigkeit (m/s) g Erdbeschleunigung (m/s) bedeuten.
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Die Rohrreibungszahl x ist als Funktion der Reynoldszahl Re sowie der Rohrrauhigkeit r über einen weiten Parameterbereich aus experimentellen Messungen bekannt. Demnach kann nach
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Wenn man X experimentell bestimmen kann, so kann man den für die Berechnungen üblicherweise herangezogenen Wert der Rohrrauhigkeit r aus Tabellen, Kurven usw. einfach bestimmen. Für die Strömungsgeschwindigkeit gilt : v = q/F, (2) wobei q die Durchflussrate (m3/s) und
F = 3, 14. D2/4 die Rohrquerschnittsfläche (m2) (3) bedeuten ; somit kann die Gleichung (1) vereinfacht angeschrieben werden als
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wobei der effektive Rohrwiderstand a (Proportionalitätsfaktor)
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und nur schwach von q abhängig ist.
Bisherige Verfahren der Messung des Rohrfördervermögens beruhen darauf, dass jeweils für ein Rohrstück bei speziellen künstlichen Bedingungen h und q gleichzeitig gemessen werden und daraus
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errechnet bzw. die obige Gleichung nach x aufgelöst wird. Das heisst, es wird der Proportionalitätsfaktor a zwischen hund q 2 durch direkte Messung der Absolutwerte h und q bestimmt und aus dem Proportionalitätsfaktor die Rohrwiderstandszahl x bestimmt.
Dem erfindungsgemässen Verfahren liegt zugrunde, dass unter normalen Betriebsbedingungen durch eine, dem durch statistische Wasserentnahmen statistisch schwankenden Durchfluss überlagerte, kleine zusätzliche Entnahme ein zusätzlicher bekannter Durchfluss Aq versucht und der dadurch verursachte zusätzliche Druckabfall Ah gemessen wird.
Durch Differentiation der Gleichung (4) nach q erhält man (näherungsweise)
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was wegen (5)
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gleich ist
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woraus sich
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ergibt.
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Computer-Programmes nach a auflösen und daraus x ermitteln.
Die messtechnische Bestimmung des Druckhöhenverlustes h über die Länge des Rohres zwischen den Messstellen auf Grund der Rohrreibung sowie des durch die zusätzliche Entnahme aq zusätzlich verursachten Druckhöhenverlustes Ah wird durch die statistischen Druckschwankungen in einem ausgedehnten Rohrleitungsnetz infolge statistischer Wasserentnahmen erschwert bzw. unmöglich gemacht. Beim herkömmlichen Verfahren war es deshalb notwendig, entsprechend hohe Durchflusswerte (mit all ihren schädlichen Nebenwirkungen) zu erzielen, so dass diese statistischen Messfehler akzeptierbar klein bleiben.
Erfindungsgemäss wird eine starke einmalige Eichentnahme, welche gegenüber den durch statistisch erfolgende Wasserentnahmen verursachten Druckabfällen entsprechend hoch ausfallen müsste, um genau messbare Druckdifferenzen zu erhalten, durch eine Vielzahl von Messungen
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Durchflussänderungen auf Grund statistischer Wasserentnahmen entspricht. Eine Auswertung erfolgt sodann unter Zuhilfenahme der Statistik.
Aus (7) ergab sich
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woraus sich für jede einzelne der vorzunehmenden Messungen ein Rohrwiderstand
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ergibt, der der statistischen Auswertung unterzogen wird.
Die statistische Auswertung kann z. B. durch eine Mittelung der Vielzahl der erhaltenen Messergebnisse und entsprechendes Einsetzen von Mittelwerten der gemessenen Werte in obige Gleichung erfolgen. Durch die Vielzahl der Messperioden heben sich die statistischen, unvorhersehbaren Druckschwankungen immer mehr gegenseitig auf und der durch die synchrone Entnahme (Aq) verursachte Druckabfall (Ah) wird immer genauer bestimmbar ("signal averaging"), so dass Gleichung (7) anwendbar wird. Das erfindungsgemässe Messverfahren erzielt die erforderliche Messgenauigkeit nicht durch Verwendung eines sehr hohen Messdurchflusses, sondern durch die Verwendung der statistischen Mittelung über viele Einzelmessungen.
Die periodische zusätzliche Wasserentnahme kann z. B. mit einem elektronisch gesteuerten Messventil realisiert werden, welches z. B. nach einer Rechteckfunktion periodisch ein- und ausge-
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B.3ich der Druckabfall Ah statistisch ergibt. Zweckmässig kann das elektronisch gesteuerte Entnahmeventil ein Trigger- (Synchronisations-) signal an den für die Aufzeichnung der Druckschwankungen verwendeten Signalanalysator (FFT-Analysator) liefern. Die Ermittlung dieser Durchflussänderung
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mter Zuhilfenahme der messtechnisch ermittelten Rohrrauhigkeiten verbessert.
An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
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Der Druck in einer in Richtung des Pfeiles durchströmten Rohrleitung-l-wird an zwei Hydranten-2-gemessen. Dazu werden Differentialdruckmessgeräte 3'-eingesetzt, die den Druck in der Rohrleitung-l-gegen einen Referenzdruckbehälter --4-- messen. Möglich ist auch die Messung mit einem einzigen, an die Hydranten --2-- angeschlossenen, strichliert angedeuteten Differenzdruckmessgerät-11-. Mit-5-ist ein elektrisch gesteuertes Ventil bezeichnet, dessen Ausströmung Aq entweder in einem Behälter --6-- gemessen oder von einem Durchflusszähler bestimmt wird.
Das Öffnen und Schliessen des Ventils --5-- erfolgt während der Messung immer in gleicher, charakteristischer Weise, um repoduzierbares Ausströmen zu erhalten.
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gemessen und es ergibt sich ein Druckabfall h v ' .
Erfindungsgemäss wird nunmehr sowohl bei geschlossenem Ventil --5-- als auch bei geöffnetem
Ventil --5-- (geringere Drucke) eine Anzahl von Druckmessungen vorgenommen, vorzugsweise in jeweils gleich langen, aufeinanderfolgenden Perioden, und die gemessenen Drucke werden einer Druckaufzeichnungseinrichtung --7-- und einer Auswerteeinrichtung --8-- zur statistischen
Auswertung zugeführt.
Die gemessenen Druckwerte aus der Vielzahl von Messungen können in einem Mittelwertbildet --9-- gemittelt werden und die Differenz der Mittelwerte des Druckabfalls bei offenem Ventil --5-- und bei geschlossenem Ventil --5-- ergeben den Druckabfall Ah.
Das Ventil --5-- kann die Auswerteeinrichtung --8-- bzw. die Aufzeichnungsvorrichtung triggern, um eine mit der zusätzlichen Entnahme synchrone Aufzeichnung zu erhalten. Die einzelnen gemessenen bzw. ermittelten Werte werden schliesslich einem Rechner --10-- zugeführt, der entsprechend Formel (4) bzw. (7) die Rohrreibungszahl x oder gegebenenfalls die Rohrrauhigkeit r errechnet, nachdem ihm die restlichen Parameter D, F, g und L eingegeben wurden.
Die Auswerteeinrichtung --8-- weist entsprechende Zeitschaltungen auf, um die Länge der Messzeiträume und ihre Aufeinanderfolge einstellen bzw. konstant halten zu können.
Vorteilhaft ist es, dass während des Betriebes des Netzwerks gemessen werden kann und Störungen von Verbrauchern vermieden werden, da die durch die definierten Durchflussänderungen im Netzwerk bewirkten Druckänderungen in der Grösse der durch die statistisch im Netzwerk erfolgenden Durchflussänderungen verursachten Druckänderungen liegen bzw. mit diesen grössenmässig vergleichbar sind.
Es ist verständlich, dass an Stelle einer Entnahme, wie zuvor beschrieben, auch eine Zufuhr, d. h. Druckerhöhung, im Netzwerk als Messgrundlage verwendet werden kann, da die gemessenen Druckänderungen in gleicher Weise Druckerhöhungen oder Druckabnahmen sein können.
Eine Zufuhr kann als Entnahme mit negativen Vorzeichen angesehen werden.
Die Zeiten über die gemessen bzw. gemittelt wird, d. h. die Zeiten der aufgeprägten Durchflussänderungen, können untereinander gleich gross sein, und können (müssen nicht) genauso gross sein, wie die Messzeiten für den Druck ohne aufgeprägte Durchflussänderungen, die ihrerseits wieder untereinander gleich gross sind.
Prinzipiell ist es auch möglich, vorerst, d. h. nach jeweils einer Messung, die bei Durchfluss- änderung und ohne Durchflussänderung gemessenen Drucke zu subtrahieren und anschliessend die einzelnen Druckdifferenzen statistisch auszuwerten bzw. zu mitteln.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Bestimmung der Rohrreibungszahl von hydraulischen Netzwerken, z. B.
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The invention relates to a method for determining the pipe friction coefficient of hydraulic networks, for. B. water supply networks, the pressure drop caused by the flow being measured at the boundary points of the partial area of the network for which the pipe friction coefficient is to be determined. Furthermore, the invention relates to a device for carrying out the method with pressure measuring devices for determining the pressure drop between the measuring points representing the limiting points of a partial area of a hydraulic network.
From GB-PS No. 2, 050, 611 a method for measuring parameters or parameter relations with regard to long-term changes is known in order to localize defective hydraulic components. However, there is no specific and quantitative determination of physical parameters, but always only a relative comparison between old and new measured values, for which purpose measurements of pressure and flow are carried out. This method cannot be used to calculate the pipe friction coefficient.
When calculating complicated hydraulic networks, such as B. water supply networks, a distinction is made between planning calculations and actual state calculations. Planning calculations relate to a pipeline system still to be built, for which all the necessary parameters, such as. B. pipe dimensions and pipe friction can be considered known.
Actual state calculations refer to a water distribution system that has been in use for a long time, in which it is no longer possible to work only with the nominal data of the original planning, but also current, actual values for the delivery capacity of the most important pipe strings are required.
When calculating z. B. necessary extensions, you can no longer rely on the nominal data in the existing pipe network plan because of the funding
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h.Strömungen "), whereby the actual flow distributions in the area of the house connections play an important role. Therefore, appropriate measurements must first be carried out in order to determine the current input data for an accurate pipe network calculation under typical operating conditions (not as simple as possible) .
The usual methods for determining the pumping capacity are based on a simultaneous measurement of pressure drop and flow for at least 10% of the main lines and must therefore be carried out by means of heavy extraction and, if possible, also with shunted secondary lines, switched off consumers, etc. and at favorable times in terms of measurement technology. Such a strong withdrawal entails the risk that the necessary minimum pressure in the supply network may be significantly undercut, any deposits may be whirled up and there may be hygienically impermissible backflow phenomena and air ingress (risk of pipe breaks due to water hammer).
Through the combination of mathematical methods of pipe network calculation with electronic measuring methods, an improved procedure for the determination of the delivery capacity or the pipe friction coefficient was developed, which is characterized by the fact that with lower additional water withdrawals, with little or even no deportation and also outside of the low consumption times can be worked.
In a method of the type mentioned at the outset, this is achieved by superimposing the flow through the sub-area several times with the same defined flow change in terms of quantity and duration, advantageously an increase in flow through removal, that the pressure drop caused by unknown statistical withdrawals Pressure drops is superimposed, between the delimitation points of the sub-area both during the times of the defined flow changes and outside of these times, is measured several times over periods of equal length,
and that the pipe resistance, which is proportional to the pipe friction coefficient, is the product of the reciprocal of the pressure drop outside the times of a superimposed flow change and the square of the quotient is the difference between the pressure drops measured outside and during the times of the superimposed flow change and the measured mean flow change according to statistical laws or
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is determined by averaging the individual measured values.
A preferred procedure for the calculation is to statistically average the pressure drops measured during and outside the times of the superimposed flow changes in order to calculate the product and if these values are subtracted to calculate the difference. To simplify the calculation, it can be provided that the superimposed flow changes take place periodically and have the same characteristic course with one another, or that the measurement of pressure drops outside the times of a superimposed flow change begins immediately after the end of a superimposed flow change, or that the periods for measurement with and without changes in flow are the same.
Disruptions in the network are avoided and the effort required to make a flow change is reduced if the pressure drops superimposed on the network during the times of the defined flow changes lie in the size of the pressure changes caused by the flow changes occurring statistically in the network or are comparable in size to these .
The device according to the invention for carrying out the method is characterized in that, for the defined change in the flow of the partial area, a removal or supply device for a flow change defined in terms of quantity and duration, i. H. for a removal or
Supply of liquid from or into the network is provided that a recording device for the pressure at the boundary points of the sub-area and for the pressure drops across the sub-area, both for periods of equal length during the defined flow change as well as for periods of equal length among themselves is connected to the pressure measuring devices during removal-free or supply-free times and that an evaluation unit for forming the mean values of the pressure drops determined during and outside the times of the flow change is provided off or online.
In a preferred embodiment, it is provided that an electrically controlled valve is provided as the removal device for increasing the flow in the partial area, to which a flow quantity counter or a quantity measuring device is assigned. It is advantageous if a differential pressure measuring device is provided as the pressure measuring device, the inputs of which are led to the two measuring points of a partial area and which indicates the actual pressure drops between the two measuring points, or if a differential pressure measuring device is provided at each measuring point with which the pressure in the network is provided is measurable in each case with respect to a reference measurement source. To simplify the measuring process, it is expedient if the recording device is removed from the removal or
Feeder for synchronizing the start of the superimposed flow change or additional withdrawals or supply is triggered with the start of the measurement. To calculate the desired values, it is provided according to the invention that the measurement data of the removal or supply device are fed to the evaluation unit and are linked in this for statistical determination of the pipe friction number with the measurement signals of the pressure measuring device.
The basics of the method according to the invention are described below.
The hydraulic pressure drop (head loss) between two measuring points in a straight pipe is described by Darcy-Weisbach's formula:
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where h head loss (m) x pipe friction coefficient
L pipe length (m)
D mean pipe diameter (m) v flow velocity (m / s) g gravitational acceleration (m / s).
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The pipe friction number x is known from experimental measurements as a function of the Reynolds number Re and the pipe roughness r over a wide range of parameters. Accordingly, after
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If you can determine X experimentally, you can easily determine the value of the pipe roughness r usually used for the calculations from tables, curves, etc. The following applies to the flow velocity: v = q / F, (2) where q is the flow rate (m3 / s) and
F = 3, 14. D2 / 4 mean the pipe cross-sectional area (m2) (3); thus the equation (1) can be simply written as
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where the effective pipe resistance a (proportionality factor)
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and is only weakly dependent on q.
Previous methods of measuring the pipe delivery capacity are based on the fact that h and q are measured simultaneously for a piece of pipe under special artificial conditions and from this
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calculated or the above equation is solved for x. This means that the proportionality factor a between hund q 2 is determined by direct measurement of the absolute values h and q and the tube resistance number x is determined from the proportionality factor.
The method according to the invention is based on the fact that, under normal operating conditions, an additional known flow rate Aq is attempted by means of a small additional removal, which is superimposed on the flow rate fluctuating statistically due to statistical water withdrawals, and the additional pressure drop Ah caused thereby is measured.
Differentiation of equation (4) according to q gives (approximately)
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what because (5)
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is equal to
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from which
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results.
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Resolve computer programs according to a and determine x from them.
The metrological determination of the pressure head loss h over the length of the pipe between the measuring points due to the pipe friction and the additional pressure head loss Ah caused by the additional withdrawal aq is made more difficult or impossible by the statistical pressure fluctuations in an extensive pipeline network due to statistical water withdrawals. With the conventional method, it was therefore necessary to achieve correspondingly high flow values (with all their harmful side effects), so that these statistical measurement errors remain acceptably small.
According to the invention, a strong one-time calibration withdrawal, which would have to be correspondingly high compared to the pressure drops caused by statistically taking water withdrawals, in order to obtain precisely measurable pressure differences, through a large number of measurements
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Flow changes due to statistical water withdrawals. An analysis is then carried out with the help of the statistics.
From (7) it emerged
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which results in a pipe resistance for each of the measurements to be taken
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results, which is subjected to the statistical evaluation.
The statistical evaluation can e.g. B. by averaging the plurality of measurement results obtained and appropriately inserting average values of the measured values in the above equation. Due to the large number of measurement periods, the statistical, unpredictable pressure fluctuations cancel each other out more and more and the pressure drop (Ah) caused by the synchronous extraction (Aq) can be determined more precisely ("signal averaging"), so that equation (7) becomes applicable. The measuring method according to the invention achieves the required measuring accuracy not by using a very high measuring flow rate, but by using the statistical averaging over many individual measurements.
The periodic additional water withdrawal can e.g. B. can be realized with an electronically controlled measuring valve, which, for. B. periodically on and off after a rectangular function
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B.3 I statistically give the pressure drop Ah. The electronically controlled sampling valve can expediently deliver a trigger (synchronization) signal to the signal analyzer (FFT analyzer) used for recording the pressure fluctuations. The determination of this flow change
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Improved with the help of the measured pipe roughness.
The invention is explained in more detail, for example, with reference to the drawings.
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The pressure in a pipeline-1-through which flow flows in the direction of the arrow is measured at two hydrants-2-. For this purpose, differential pressure measuring devices 3'-are used, which measure the pressure in the pipeline-l-against a reference pressure tank --4--. It is also possible to measure with a single differential pressure measuring device-11- connected to the hydrants --2--, indicated by dashed lines. With-5-is an electrically controlled valve, whose outflow Aq is either measured in a container --6-- or determined by a flow meter.
The opening and closing of the valve --5-- always takes place in the same, characteristic manner during the measurement in order to obtain a reproducible outflow.
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measured and there is a pressure drop h v '.
According to the invention, now --5-- as well as when the valve is open, it is closed
Valve --5-- (lower pressures) a number of pressure measurements are carried out, preferably in successive periods of the same length, and the measured pressures become a pressure recording device --7-- and an evaluation device --8-- for statistical purposes
Evaluation supplied.
The measured pressure values from the multitude of measurements can be averaged --9-- and the difference between the mean values of the pressure drop when the valve is open --5-- and when the valve is closed --5-- result in the pressure drop Ah.
The valve --5-- can trigger the evaluation device --8-- or the recording device in order to obtain a recording that is synchronous with the additional removal. The individual measured or determined values are finally fed to a computer --10--, which calculates the pipe friction number x or possibly the pipe roughness r according to formula (4) or (7), after the remaining parameters D, F, g and L have been entered.
The evaluation device --8-- has corresponding time circuits in order to be able to set the length of the measurement periods and their sequence, or to keep them constant.
It is advantageous that measurements can be carried out while the network is in operation, and consumer disruptions are avoided, since the pressure changes caused by the defined flow changes in the network are the same as or comparable in size to the pressure changes caused by the flow changes occurring statistically in the network are.
It is understandable that instead of removal, as previously described, a supply, i. H. Pressure increase can be used as a measurement basis in the network, since the measured pressure changes can be pressure increases or pressure drops in the same way.
A supply can be viewed as a withdrawal with a negative sign.
The times over which the measurement or averaging takes place, i.e. H. the times of the impressed flow changes can be the same as one another, and can (need not) be the same as the measuring times for the pressure without the impressed flow changes, which in turn are the same as one another.
In principle, it is also possible for now, i. H. after each measurement, subtract the pressures measured when there is a change in flow and without a change in flow and then statistically evaluate or average the individual pressure differences.
PATENT CLAIMS:
1. Method for determining the pipe friction coefficient of hydraulic networks, e.g. B.
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