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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leckerkennung an Rohrleitungen (Pipeli- nes) oder sonstigen mit der Rohrleitung verbundenen Anlageteilen, in denen Flüssigkeiten, z.B.
Erdöl oder Erdölprodukte, transportiert werden, wobei jede Druckänderung, die einen bestimmten Grenzwert überschreitet, in den Druckmessstationen entlang der Rohrleitung erfasst wird. Die gegenständliche Erfindung bezieht sich also auf die Erkennung bzw. Überwachung von Flüssig- keitsaustritten (Leckagen) zufolge Versagen der Rohrleitung oder sonstiger zugehöriger Anlagetei- le beim Betrieb von Rohrleitungen, Rohrleitungsnetzen bzw. Pipelines, in welchen Flüssigkeiten transportiert werden. Bei Pipelines, in denen z.B. Rohöle oder Fertigprodukte davon gefördert werden, verursachen Flüssigkeitsaustritte entsprechende Umweltschäden, sodass der sicheren und frühzeitigen Erkennung solcher Leckagen eine grosse Bedeutung zukommt.
Bisher werden an Pipelines üblicherweise zwei voneinander unabhängige Verfahren zur Leck- überwachung eingesetzt. Diese Vorgangsweise wird in Westeuropa auch behördlicherseits ver- langt. Zumeist wird neben der Fehlmengenüberwachung nach dem Mengenvergleichsverfahren ein davon unabhängiges druckfallbasiertes Verfahren eingesetzt.
Folgende druckfallbasierte Verfahren sind derzeit bekannt: 1) Modellbasierte Verfahren
Bei diesen Verfahren werden die hydraulischen Kenngrössen entlang der Pipeline, wie Drücke und Förderströme, aufgrund bekannter Betriebsgrössen und Schaltzustände an der Pipelineanlage durch ein Rechenmodell nachgebildet. Kommt es zu Abweichungen zwischen den betrieblichen und den zufolge der Modellbildung errechneten Betriebsdaten, kann daraus auf ein Leck geschlos- sen und in weiterer Folge zumeist nach dem sogenannten "Gradientenschnittverfahren" eine Leckortung vorgenommen werden. Solch ein Verfahren ist in der DE 4128750 A1 beschrieben.
Nachteil dieses Verfahrens ist, dass nur grössere Lecks erkannt werden können, wobei eine damit im Zusammenhang stehende Leckortung mit grösseren Unsicherheiten behaftet ist.
2) Verfahren auf Basis der Mustererkennung und stochastische Methoden
Diese Verfahren versuchen Druckverläufe in Pipelines in Form von Ereignismustern mit voran- gegangenen bereits registrierten Druckverläufen in Beziehung zu setzen. Daraus wird auf Basis von Wahrscheinlichkeitsbetrachtungen entschieden, ob dieser Druckverlauf durch ein Leck verur- sacht wurde.
Nachteil dieser Verfahren ist die Schwierigkeit der Interpretation eines Lecks im Falle des Er- kennens eines unerwarteten Druckverlaufes.
3) Analytische Verfahren
Bei diesen Verfahren werden Druckereignisse durch logische Verknüpfungen miteinander in Beziehung gesetzt und unter Einbeziehung der hydraulischen Pipelinezustände in Ursache- und Wirkungsbeziehungen gesetzt. Aus den Ursache-Wirkungsbeziehungen können die Duckereignis- se im Hinblick auf ein mögliches Leck untersucht werden. Die rasche Entstehung von Lecks verur- sacht am Ort des Geschehens vorübergehend einen raschen Druckabfall (Druckfall). Dieses Druckereignis breitet sich mit Druckwellengeschwindigkeit sowohl stromaufwärts als auch strom- abwärts in der Pipeline aus. Diese Druckabfälle sind um so kleiner, je kleiner das Leck ist, und liegen vielfach im Bereich der betrieblich verursachten Druckschwankungen in der Rohrleitung.
Demnach kommt der Erkennung der betrieblich verursachten Druckfälle eine ganz wesentliche Bedeutung zu.
Die am Markt anzutreffenden Verfahren, die auf dieser Methode aufbauen, unterscheiden sich demnach hauptsächlich in der Erkennung und Filterung der betrieblich verursachten Druckfälle.
Das gegenständliche Verfahren ist ebenfalls ein solches Verfahren.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der DE 19542890 C1 bekannt. Es wird dort eine Druckänderung im Fluid erzeugt und deren Ausbreitung im Rohmetz gemessen.
Diese Werte vergleicht man mit einer Simulationsrechnung. Wenn sie übereinstimmen, dann gibt es offensichtlich kein Leck. Wenn sie nicht übereinstimmen, wird in der Simulationsrechnung ein Leck angenommen, wobei der Ort und die Grösse des Lecks Variable sind, die so lange verän- dert werden, bis die Simulationsrechnung möglichst genau mit den Messwerten übereinstimmt.
Nachteilig ist bei diesem Verfahren, dass ein Leck nur dann bestimmt werden kann, wenn - z.B. durch Änderung der Stellung eines Ventils oder der Förderleistung einer Pumpe - eine Druckände- rung erzeugt wird. Nun kommt es aber durchaus vor, dass im Normalbetrieb mehrere Stunden keine Änderung notwendig ist. Entweder man geht hier das Risiko ein, dass man ein Leck mehrere
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Stunden nicht erkennt, oder man erzeugt willkürlich Druckänderungen. Da jede Druckänderung das Rohrnetz zusätzlich belastet, führt dies jedoch dazu, dass durch das Verfahren zum Erkennen eines Lecks die Wahrscheinlichkeit eines Lecks erhöht wird, was natürlich auch nicht sinnvoll ist.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Simulationsrechnung sehr aufwändig zu programmie- ren ist und auch leistungsfähige Rechner erfordert.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Leckerkennung an Rohrleitungen zu schaffen, bei dem ein auftretendes Leck praktisch sofort (innerhalb von etwa einer Minute) erkannt wird und bei dem der Programmier- und Rechenaufwand gering ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Mit der erfindungsgemässen Lecküberwachung nach der Methode der Druckfallerkennung an von Fluiden durchströmten Pipelines bzw. Rohrleitungen - in der Folge als Druckfallüberwachung (DFÜ) bezeichnet - ist es möglich, Lecks sehr rasch, innerhalb etwa einer Minute, zu erkennen, den Leckort zu bestimmen und die Grösse des Lecks anzugeben. Betrieblich bedingte Druckfälle werden durch spezielle Algorithmen, die den Schwerpunkt der Erfindung bilden, erkannt und aus- gefiltert.
Das Grundprinzip besteht darin, dass ein plötzlich auftretendes Leck einen Druckabfall bewirkt, der sich mit Druckwellengeschwindigkeit im Rohrnetz ausbreitet. Ein Druckabfall kann also auf ein Leck hindeuten. Das Problem ist aber, dass auch Betriebsänderungen, z. B. Änderungen von Ventilstellungen, Ein-/Ausschalten von Pumpen und dgl., Druckänderungen bewirken. Diese müs- sen möglichst zuverlässig erkannt werden, um Fehlalarme zu verhindern. Dies wird durch die mit a), b) und c) bezeichneten Massnahmen erreicht, wie im Folgenden detailliert beschrieben ist.
Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die vorliegende Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Druck-Weg-Diagramm (p-s-Diagramm), wo die Druckverhältnisse im Bereich einer Station mit Regelventil bei raschem Eingriff des Ventils veranschaulicht sind ; 2 ein Druck-Weg- Diagramm (p-s-Diagramm), wo die Druckverhältnisse in einer Pumpstation bei Ausfall einer Pumpe veranschaulicht sind; Fig. 3 das Höhenprofil (Höhe h) einer Pipeline entlang der Strecke s sowie den Druck p bei Betrieb des Pipelineabschnittes ohne Freispiegelabschnitte (durchgehende Linie) bzw. mit Freispiegelabschnitten (strichlierte Linie); Fig. 4. ein Zeit-Weg-Diagramm (t-s-Diagramm), wo ein Zeitfenster für die Referenzierung von Druckereignissen in benachbarten Stationen bei "Kopplung zwischen Stationen auf Ereignisse in der Vergangenheit" veranschaulicht ist ;
Fig. 5 eine Darstellung analog zu Fig. 3, wo eine Druckfallüberwachung in einem Freispiegelabschnitt einer Pipeline veranschaulicht ist ; Fig. 6 ein Druck-Zeit-Diagramm (p-t-Diagramm), wo der zeitliche Verlauf des Druckes in der Messstation des Freispiegelabschnittes nach Auftreten eines Lecks zum Zeitpunkt to veranschaulicht ist ; 7 ein Druck-Weg-Diagramm (p-s-Diagramm), wo der Durchgang eines Druckfalls durch eine Drosselstelle (Regelventil) mit Teilreflexion an der Drossel- stelle veranschaulicht ist ;
und Fig. 8a und Fig. 8b jeweils ein Druck-Weg-Diagramm (p-s- Diagramm), wo eine Teilreflexion einer saugseitig (Fig. 8a) bzw. druckseitig (Fig. 8b) einer Pump- station einlaufenden Entlastungswelle zufolge Druckfall (ohne Regelventileingriff) veranschaulicht ist.
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gung der Rohrleitung bei Grabarbeiten, Versagen einer Schweissnaht, Versagen einer Rohrbrücke, Manipulation Dritter usw. ). Solche Lecks verursachen an der Schadstelle vorübergehend einen Druckabfall (Druckfall), der sich in der Rohrleitung als negative Druckwelle mit der örtlichen Druckwellengeschwindigkeit stromauf- und stromabwärts ausbreitet. Diese von der Leckstelle ausgehende negative Druckwelle wird in den benachbarten Stationen, die nur einige km, aber auch bis zu 50 km und mehr von der Leckstelle entfernt liegen können, an installierten Druckmesseinrichtungen erkannt.
Zwischen der Grösse des Druckfalls Ap an der Leckstelle und der ausfliessenden Leckmenge Q besteht folgender physikalischer Zusammenhang:
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Es bedeuten: a Druckwellengeschwindigkeit [m/s] p Dichte der Flüssigkeit [kg/m3] Q ausfliessende Leckmenge [m /s] A Rohrquerschnitt [m2]
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Die Druckwellengeschwindigkeit entspricht der Schallgeschwindigkeit im Rohr. Sie ist abhängig von der Beschaffenheit des Rohres und von den Stoffeigenschaften der Flüssigkeit und kann im Einzelfall als bekannt vorausgesetzt werden.
Gemäss der vorliegenden Erfindung werden alle Druckänderungen (ab einer bestimmten Min- destgrösse) registriert.
Bei einem Druckanstieg ist es einfach: dieser kann niemals von einem Leck verursacht sein, weil ein Leck immer zu einem Druckabfall führt. Dennoch ist es wichtig, dass auch die Druckan- stiege gemessen und registriert werden (siehe "Kopplung innerhalb von Stationen"). Druckanstiege werden immer als betrieblich bedingt eingestuft. Sie lösen somit niemals einen Leckalarm aus.
(Merkmal a) von Patentanspruch 1)
Um betriebsbedingte Druckfälle (z. B. durch Pumpenschaltungen oder Regelventilverstellungen im Pipelinebetrieb) zu erkennen und auszufiltern und damit Fehlalarme soweit als möglich zu vermeiden, werden für die Druckfallüberwachung spezielle Druckfallalgorithmen eingesetzt, die einen Schwerpunkt dieser Erfindung darstellen. Sie werden in der Folge beschrieben.
Die Software zur Erkennung und Ortung von Leckagen (DFÜ) ist in der Regel in einem Be- triebsrechner in der Steuerzentrale installiert. Der Datenaustausch mit der Fernwirkanlage erfolgt über eine Schnittstelle. Voraussetzung für die einwandfreie Funktion von DFÜ ist, dass die in den einzelnen Stationen der Pipeline gemessenen Drücke bzw. Druckfälle, die dann an die DFÜ über- geben werden, mit einem möglichst genauen Zeitstempel versehen sind.
Es werden 4 Algorithmen eingesetzt :
Kopplung innerhalb von Stationen (Merkmal b))
Kopplung zwischen Stationen auf Ereignisse in der Vergangenheit (Merkmal c))
Kopplung zwischen Stationen auf Ereignisse in der Zukunft (Merkmal d)) Überwachung von Freispiegelabschnitten
Kopplung innerhalb von Stationen:
Beim Aus- bzw. Einschalten von Pumpen, bei Regelventilverstellungen in Pumpstationen oder bei Schliess- bzw. Öffnungsbewegungen von Armaturen kommt es bei Betrieb der Pipeline in dieser Station abflussseitig zu einem Druckabfall (bzw. Druckanstieg) um ApA (siehe Fig. 1 und 2) und zuflussseitig zu einem Druckanstieg (bzw. Druckabfall) ApE um etwa den gleichen Betrag.
Dieser hydraulische Vorgang kann durch folgende logische Verknüpfung sicher erfasst werden:
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Ist diese Referenz erfüllt, d. h. die obige logische Bedingung ist wahr, ist hinreichend sicherge- stellt, dass der Druckfall an der Ausgangsseite (bzw. Eingangsseite) der Station nicht durch ein Leck verursacht wurde, sondern betrieblich bedingt ist. Die beiden Konstanten C¯low und C¯high, die in der Nähe von 1 liegen, berücksichtigen, dass die beiden Druckänderungen #phier und Apdort durch Einflüsse, die stationsbedingt sind (Lage und Genauigkeit der Druckmessstellen, Reibungs- einflüsse etc. ), betragsmässig etwas voneinander abweichen können.
Diese Referenzierung wird in jeder Station bei Erkennung eines Druckfalles vorrangig vorge- nommen. Bei positivem Ergebnis wird der Druckfall als betrieblich bedingt erkannt, sodass bezüg- lich dieser Station weitere Massnahmen unterbleiben können.
Kopplung zwischen Stationen auf Ereignisse in der Vergangenheit
Diese Auswertung kommt zum Tragen, wenn in einer Messstation entlang der Pipeline ein Druckfall registriert wird, der nicht mit dem Algorithmus "Kopplung innerhalb von Stationen" als betriebsbedingt ausgefiltert werden kann. Dieser Druckfall kann natürlich nicht nur von einem Leck, sondern auch von einer anderen Station ausgelöst worden sein. Um dies festzustellen, erfolgt innerhalb eines Zeitfensters eine Referenzierung auf die nächste stromaufwärts und/oder die nächste stromabwärts liegende Messstation. Bei positiver Referenzierung wird der Druckfall als betriebsbedingt erkannt.
In hydraulisch zusammenhängenden Abschnitten (Rohr vollkommen gefüllt; Drucklinie 18 in Fig. 3) verursacht ein Druckfallereignis an einer Leckstelle 22 in den benachbarten Stationen SB
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Laufzeiten #t1 bzw. #t2 von der Lage des Leckortes zwischen den beiden Stationen abhängen.
Bezeichnet man den Abstand des Lecks 22 von der Station SB mit L1 und den Abstand des Lecks
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a a keit in diesem Bereich ist. In jeder Station, nachfolgend mit "hier" (SB in Fig. 3 bzw. 4) bezeichnet, in der zur Zeit t ein Druckfall #phier registriert wird, der nicht durch den Algorithmus "Kopplung innerhalb von Stationen" als betriebsbedingt ausgefiltert werden kann, erfolgt innerhalb eines Zeitfensters 30,31 (Fig. 4) eine auf die nächste stromaufwärts und stromabwärts liegende Station (mit "dort" bezeichnet) bezogene Referenzierung betreffend des Druckfalles #pdort im Zeitfenster wie folgt:
Zeitfenster für stromaufwärtige Station SA:
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aauf aab die Länge der Strecke von der Station SB "hier" zur stromaufwärts bzw. stromabwärts gelegenen Station "dort" SA bzw. SC (s.
Fig. 3); und Baut bzw. aab bedeuten die mittlere Druckwellengeschwin- digkeit in diesen Streckenabschnitten.
Der Faktor C¯R berücksichtigt einerseits die Dämpfung der Druckwellen zwischen den Statio- nen und andererseits hydraulische Effekte, wie Teilreflexionen der Druckwellen in den Stationen.
Beispiele dazu sind in Fig. 7,8a und 8b dargestellt. In Fig. 7 sieht man den Durchgang eines Druckfalls durch ein Regelventil, in Fig. 8a den Durchgang eines Druckfalls durch eine Pumpstati- on, wobei der Druckfall von der Saugseite her kommt, und in Fig. 8b den Durchgang eines Druck- falls durch eine Pumpstation, wobei der Druckfall von der Druckseite her kommt. Allen drei Situati- onen gemeinsam ist, dass der einlaufende Druckfall 51 wegen einer Teilreflexion 52 grösser ist als der auslaufende Druckfall 53.
Ist die Referenz erfüllt, d. h. die obige logische Bedingung ist wahr, kann mit hinreichender Si- cherheit angenommen werden, dass der Druckfall in der betrachteten Station SB "hier" nicht durch ein Leck in den Leitungsabschnitten zur stromaufwärts und stromabwärts liegenden Station SA bzw. SC "dort" verursacht wurde, sodass dann weitere Massnahmen unterbleiben können. Ist die Referenz negativ, so ist mit einem Leck zu rechnen. Es ist aber natürlich möglich, dass es sich beim Druckfall in der Station "hier" um eine Fehlmessung handelt. Um auch diese auszufiltem, ist nach einem vorzugsweisen Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass anschliessend noch die im nächsten Punkt beschriebene "Kopplung zwischen Stationen auf Ereignisse in der Zukunft" ange- wendet wird.
Kopplungen zwischen Stationen auf Ereignisse in der Zukunft
Ein Druckfallereignis in einer Station, welches weder durch die "Kopplung innerhalb von Statio- nen" noch durch die "Kopplung zwischen Stationen auf Ereignisse in der Vergangenheit" als be- triebsbedingt gefiltert werden kann, muss in einem gepackten Leitungsabschnitt (Leitungsabschnitt ohne Freispiegelstrecken) als Hinweis auf ein mögliches Leck gelten.
Ein solches Druckfallereignis muss sich aber bezogen auf die zu betrachtende Messstation je nach Laufrichtung der durch das Leck verursachten Entlastungswelle in eine der beiden benachbarten Stationen mit Druckwellen- geschwindigkeit ausbreiten, und zwar in die stromaufwärtige, wenn die Leckstelle stromabwärts liegt, in die stromabwärtige, wenn die Leckstelle stromaufwärts liegt, und in beide benachbarten Stationen, wenn die Leckstelle im Stationsbereich der betrachteten Station liegt.
Breitet sich der Druckfall weder in die stromaufwärtige noch in die stromabwärtige Druckmess- station aus, kann nach weiterer genauerer Prüfung des Druckfalls geschlossen werden, dass das Druckereignis nicht hydraulisch bedingt sein kann. Solche Druckereignisse kommen in der Praxis öfters vor. Sie können durch ein Fehlverhalten des Messwertgebers, durch Fehler in der Datenauf- bereitung und Datenübertragung im Leitsystem, z. B. aber auch durch wiederkehrende Funktions- prüfungen in der jeweiligen Station verursacht sein.
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Mit Hilfe der gegenständlichen Kopplung können demnach zusätzlich Druckereignisse, die nicht hydraulisch bedingt sind, gefiltert werden. Ein Druckereignis zur Zeit t in der Station SB "hier" (Fig. 3) mit Druckfall #phier, ist dann als ein durch ein Leck verursachtes Ereignis anzusehen, wenn gilt:
Zeitfenster für stromaufwärtige Station:
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Zeitfenster für stromabwärtige Station: (t + Atab) Atab * C¯t und
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wobei die Referenzen zwischen #phier und Apdort entweder durch die stromabwärtige Station SC oder durch die stromaufwärtige Station SA oder durch beide Stationen erfüllt werden können.
Wird diese Referenz weder von der stromaufwärtigen Station noch von der stromabwärtigen Station erfüllt, kann das Druckfallereignis als nicht hydraulisch bedingt gefiltert werden und es können weitere Massnahmen unterbleiben. Ansonsten muss angenommen werden, dass der Druckfall in der betrachteten Station durch ein Leck verursacht wurde, sodass dann ein Leckalarm erfolgt und die Berechnung des Leckortes und der Leckgrösse erfolgt.
Der Faktor C¯tberücksichtigt die Unsicherheiten in den Laufzeiten #tauf und Atab. Die beiden Faktoren C¯R¯low und C¯R¯high grenzen den Bereich ein, in welchem der Druckfallbereich #pdort in den benachbarten Station erwartet wird.
Für die "Kopplungen zwischen Stationen auf Ereignisse in der Zukunft" ist darüber hinaus auch die Grösse des Druckfalls Ap zu beachten. Ein Ap-Wert im Bereich des Übertragungsschwellwertes einer Fernwirkanlage des Pipelineleitsystems in der Station "hier" kann zufolge Dämpfung in der benachbarten Station "dort" bereits unter die Übertragungsschwelle fallen. Auf solche Druckfälle darf diese Kopplung nicht angewendet werden, um sicher zu gehen, dass eine Filterung von hyd- raulisch bedingten Druckfällen ausgeschlossen bleibt.
Überwachung von Freispiegelabschnitten
Wenn innerhalb der Rohrleitung grössere Höhenunterschiede vorliegen, kann es sein, dass die Rohrleitung im Bereich der grössten Höhen nicht vollständig gefüllt ist. Dies bewirkt, dass sich Druckwellen in diesem Bereich nicht weiter fortpflanzen können, sie werden am sogenannten Freispiegel (negativ) reflektiert. Die oben beschriebenen Schritte c) und d) müssen daher bei solchen Freispiegelabschnitten versagen.
Aus diesem Grunde ist nach einem weiteren vorzugs- weisen Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass man feststellt, wo die Rohrleitung durch Freispie- gelabschnitte hydraulisch entkoppelt ist, sodass die durch ein Druckfallereignis ausgelösten Druckwellen an den jeweiligen Freispiegeln negativ reflektiert werden und die benachbarte Station nicht erreichen, und dass man die Schritte c) und d) bei diesen Stationen nicht anwendet.
Fig. 3 zeigt schematisch das geodätische Höhenprofil 17 einer Pipeline mit den Stationen SA
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ten Hochpunkten HPA (in Höhenlage HHPA) und HPB (in Höhenlage HHPB). Im Normalbetrieb seien die Rohrleitungsdrücke pSA in der Station SA und psc in der Station SC so hoch, dass sich eine Drucklinie 18 einstellt, die im gesamten betrachteten Leitungsabschnitt über dem Höhenprofil 17 der Pipeline liegt. An den beiden Hochpunkten HPA und HPB herrschen demnach im Rohr noch entsprechende Überdrücke. Somit ist der Streckenabschnitt zwischen der Station SA und SC "hydraulisch gekoppelt", d. h. sie sind nicht durch Freispiegelstrecken 15, 16 getrennt. Somit kann gemäss c) bzw. d) die Station SB (auch mit "hier" bezeichnet) mit den benachbarten Stationen SA und SC (auch mit "dort" bezeichnet) gekoppelt werden (Pfeile 8,9).
Sinken in der Station SA und SC betriebsbedingt die Drücke beispielsweise auf pSA* bzw. psc* ab, wird an den Hochpunkten HPA und HPB der Dampfdruck der Flüssigkeit im Rohr unterschritten und es bilden sich dort Freispiegelstrecken 15,16. Die Druckverhältnisse werden jetzt durch die strichlierte Drucklinie 19 wiedergegeben. In diesem Fall muss die Kopplung zwischen der Station SB mit der Station SA (Pfeil 8) bzw. mit der Station SC (Pfeil 9) aufgehoben werden. Ob Freispie- gelstrecken vorliegen, kann im dargestellten Fall beispielsweise bei Kenntnis des Förderstromes den hydraulischen Gesetzmässigkeiten zufolge durch Überwachung des Druckes pSB in der Station
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SB und des Druckes pSC in der Station SC erfolgen.
Fig. 5 zeigt einen Freispiegelabschnitt 33 aus Fig. 3 im Detail. Es ist dies ein Leitungsabschnitt, der an beiden Seiten von je einer Freispiegelstrecke 15 bzw. 16 begrenzt wird. Tritt unter diesen Umständen an der Messstation SB innerhalb des Freispiegelabschnittes 33 ein Druckfall #phier auf, so scheiden betriebliche Ursachen dafür aus, sodass ein Leckalarm erfolgt.
Fig. 6 zeigt den zeitlichen Verlauf des Druckes p in der Messstation SB (Fig. 3, 5) bei Auftreten eines Lecks, wobei sich der Bezugszeitpunkt to auf den Zeitpunkt der Entstehung des Lecks und damit des Druckfalls Ap an der Leckstelle 22 bezieht. Nach Eintreffen des Druckfalls in der Mess- station SB, um Ati nach Entstehung des Lecks, sinkt der Druck in der Messstation SB um den Druckfall Aph,er- #t1 bestimmt sich aus L1, der Entfernung der Leckstelle 22 von der Station SB, und der Druckwellengeschwindigkeit in diesem Abschnitt. Von der Leckstelle 22 läuft auch ein Druckfall in Richtung zum Hochpunkt HPB. Dieser benötigt dazu eine Zeit At3, wobei sich diese Zeit aus der Entfernung L3 des Hochpunktes HPB von der Leckstelle 22 (und der Druckwellengeschwindigkeit in diesem Bereich) bestimmt.
Dort wird der Druckfall negativ reflektiert (wird also zu einem Druck- anstieg) und läuft zur Station SB. Dazu benötigt der reflektierte Druckfall die Zeit At3 + #t1. Nach insgesamt 2*At3 + #t1 wird der Druckverlauf 48 (s. Fig. 6) in der Messstation wieder angehoben.
Dämpfungseinflüsse auf die Druckwellen wurden der Übersicht wegen nicht berücksichtigt.
Da die Entfernung des Hochpunktes HPB von der Messstation SB (also L1 + L3) bekannt ist bzw. leicht ermittelt werden kann, kann aus der Dauer der Druckabsenkung 2*At3 der Leckort bestimmt werden.
Durch den Algorithmus "Überwachung von Freispiegelabschnitten" wird also erkannt, dass die Rohrleitung in einzelne Rohrleitungsabschnitte zerfällt, die durch die Freispiegelabschnitte hydrau- lisch so entkoppelt sind, dass die durch ein Druckfallereignis ausgelösten Druckwellen an den jeweiligen Freispiegeln negativ reflektiert werden und dadurch die benachbarte Station nicht errei- chen. Demnach werden in solchen Fällen die Schritte c) und d) für die entsprechenden Stationen nicht durchgeführt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Leckerkennung an Rohrleitungen (Pipelines) oder sonstigen mit der Rohrlei- tung verbundenen Anlageteilen, in denen Flüssigkeiten, z.B. Erdöl oder Erdölprodukte, transportiert werden, wobei jede Druckänderung, die einen bestimmten Grenzwert über- schreitet, in den Druckmessstationen entlang der Rohrleitung erfasst wird, dadurch ge- kennzeichnet, dass - wenn es sich um einen Druckanstieg handelt - die Druckänderung als betrieblich bedingt eingestuft wird ; dassandernfalls der Druckabfall #phier mit der etwa gleichzeitig erfolgenden Druckänderung #pdort auf der anderen Seite der Station wie folgt verglichen wird :
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gungen erfüllt sind, wird der Druckabfall als in der Station betrieblich bedingt eingestuft;
dass andernfalls der Druckabfall #phier zum Zeitpunkt t einerseits mit einer Druckänderung Apdort in stromaufwärts bzw. stromabwärts benachbarten Stationen anderseits verglichen wird, die um etwa Atauf bzw. Atab früher erfolgt sind, und zwar wird ermittelt, ob der Zeit- punkt der Druckänderung und die Druckänderung in der benachbarten Station im Fenster
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dabei sind Atauf, #tab, C¯t und C¯R zu bestimmende Konstanten, und wenn diese Bedin- gungen erfüllt sind, dann wird die Druckänderung als von woanders bedingt eingestuft ; dass andernfalls die Druckänderung als möglicherweise von einem Leck verursacht einge- stuft wird.