AT504212B1 - Verfahren zur ortung von rohrleitungsleckagen - Google Patents

Description

2 AT504 212B1

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Feststellung und gegebenenfalls Ortung von Leckstellen in Rohrleitungen für den Transport flüssiger oder gasförmiger Medien, mittels zumindest eines entlang der Längserstreckung der Rohrleitung von einer ersten Messstelle zu einer zweiten Messstelle verlaufenden, elektrischen Leiters, wobei der elektrische Leiter mit einem Messsignal in Form einer zeitlich variablen Spannung beaufschlagt wird, und aus dem Impedanzverhalten des Leiters auf das Vorliegen einer Leckstelle geschlossen wird, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf eine Messstelle zur Feststellung und gegebenenfalls Ortung von Leckstellen in Rohrleitungen für den Transport flüssiger oder gasförmiger Medien, die mit zumindest einem entlang der Längserstreckung der Rohrleitung verlaufenden, elektrischen Leiter verbunden ist, und einen Signalgenerator für ein Messsignal in Form einer zeitlich variablen Spannung aufweist, wobei das Messsignal zur Untersuchung des durch eine Leckstelle veränderten Impedanzverhaltens des elektrischen Leiters geeignet ist, sowie einen Sender umfasst, der das Messsignal in den elektrischen Leiter einkoppelt, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 5.

Rohrleitungen für den Transport flüssiger oder gasförmiger Medien sind weit verbreitet und zumeist unterirdisch geführt. Es handelt sich dabei etwa um Wasserleitungsrohre oder Fernwärmerohre, wobei bei letzteren das Transportmedium auch gasförmig in Form von Wasserdampf vorliegen kann. Um den Austritt des Mediums und im Fall von Fernwärmeleitungen den Energieverlust aufgrund von Leckstellen so gering wie möglich zu halten, ist eine möglichst rasche Erkennung dieser Leckstellen notwendig. Um in weiterer Folge den Arbeits- und Kostenaufwand zur Behebung des Schadens zu minimieren ist es außerdem wünschenswert, diese Leckstelle auch so genau wie möglich zu orten.

Es sind unterschiedliche Verfahren zur Feststellung und Ortung von Leckstellen bekannt. Eine Möglichkeit besteht etwa in der Vermessung des Zeitechos impulsförmiger Testsignale in elektrischen Überwachungsleitern, die im Nahebereich der Rohrleitung verlegt werden. Hierzu wird etwa die Rohrleitung, in dem das Medium transportiert wird, mit einem Kunststoffmantel umhüllt, in dem die elektrischen Leiter eingeschäumt sind. Der Kunststoffmantel ist wiederum mit einer wasserundurchlässigen Schutzhülle versehen. Diese Anordnung wird im Folgenden auch als Rohrverbund bezeichnet. Die aufgrund des Austritts des Transportmediums auftretende Befeuchtung des Kunststoffmantels reduziert den Isolationswiderstand zwischen Rohrleitung und elektrischem Überwachungsleiter bzw. zwischen den Überwachungsleitern, und stellt somit eine niederohmige Stelle dar, an der die Spannungsimpulse reflektiert werden. Aus der Laufzeit des Echos kann auf die Entfernung der Leckstelle vom Ort der Einkopplung des Testsignals geschlossen werden. Auch wenn entsprechend niederohmige Leiter, wie etwa Kupferdrähte, verwendet werden, kann eine Leckstelle erst bei relativ starker Befeuchtung und somit erst bei vergleichsweise langem Austritt des Mediums aus dem Rohr zuverlässig geortet werden. Außerdem erweist sich die Auswertung und Interpretation des Zeitechos als aufwändig und schwierig.

Eine weitere Möglichkeit zur Feststellung einer Leckstelle besteht im Wesentlichen in der Verwendung einer Widerstandsmessbrücke. Hierbei wird der elektrische Widerstand zwischen einem hochohmigen Leiter, etwa einem Nickelchrom-Leiter, und einem niederohmigen Leiter, etwa einem Kupferdraht oder dem leitfähigen Rohr, überwacht. Bei Befeuchtung des Kunststoffmantels des Rohrs durch Austritt des Transportmediums wird wiederum der Isolationswiderstand verringert, wobei nach dem Prinzip des unbelasteten Spannungsteilers die Leckstelle geortet wird. Hierzu wird ein Schwellenwert für den elektrischen Widerstand definiert, wobei bei Unterschreiten dieses Schwellenwerts ein Alarmsignal generiert und die Ortung vorgenommen wird. Dieses Verfahren erweist sich als empfindlich genug, um bereits geringe Widerstandsänderungen detektieren zu können, und somit eine rasche Fehlerstellenermittlung zu ermöglichen. Es zeigt sich aber in der Praxis, dass dieses Verfahren eine untolerierbar hohe Anzahl von Fehlalarme erzeugt, sodass die Wartungskosten der Rohrleitungsstrecke aufgrund letztendlich 3 AT 504 212 B1 unnötiger baulicher Interventionen erhöht werden.

Im österreichischen Patent AT 501.758 wurde daher ein neues Messverfahren vorgeschlagen, bei dem das Impedanzverhalten zwischen Anfangs- und Endpunkt eines in die Rohrleitung 5 eingezogenen Leiters bei intakter Rohrleitung ermittelt wird, und zu späteren Zeitpunkten das Impedanzverhalten bei denselben Test-Spannungen ermittelt und mit dem für die intakte Rohrleitung bekannten Impedanzverhalten verglichen wird, wobei aus den Abweichungen des zu späteren Zeitpunkten ermittelten Impedanzverhaltens von jenem für die intakte Rohrleitung auf das Vorliegen einer Leckstelle geschlossen wird. Die Ermittlung des Impedanzverhaltens zwi-io sehen Anfangs- und Endpunkt des elektrischen Leiters bei intakter Rohrleitung kann somit auch bei mehreren Wechselspannungsamplituden und -frequenzen erfolgen, was bei der bloßen Überwachung eines Schwellenwerts nicht möglich ist. Dabei kann die Absolvierung eines Prüfprogramms, bei dem etwa Impedanzwerte bei unterschiedlichen Spannungswerten und -frequenzen, also das „Impedanzverhalten“, ermittelt und ausgewertet werden, in festgelegten 15 zeitlichen Abständen automatisiert vorgenommen werden.

Es ist im Rahmen dieses Verfahrens des Weiteren auch möglich, bei der Ermittlung des Impedanzverhaltens bei intakter Rohrleitung auch Erfahrungswerte, die im Laufe der Betriebsdauer der Rohrleitungsstrecke gewonnen werden, einfließen zu lassen, etwa wenn zyklische Verände-20 rungen oder eine allmähliche Veränderung des Impedanzverhaltens beobachtet werden. Dem Verfahren gemäß der AT 501.758 lag dabei die Überlegung zu Grunde, dass das Impedanzverhalten des Gesamtsystems aus Rohrleitung, elektrischer Überwachungsleiter, deren Verbindungsstellen, dem trennenden Füllmaterial sowie der Spannungsquellen und -messgeräte während der Betriebsdauer der Rohrleitungsstrecke nicht konstant ist, obwohl die Rohrleitung, 25 in dem das Medium transportiert wird, noch intakt ist. Vielmehr kommt es etwa im Zuge von Beschädigungen des Rohrverbundes und des damit verbundenen Feuchtigkeitseintrittes von außerhalb des Rohrverbundes, oder auch aufgrund von Temperaturveränderungen zu Variationen des Feuchtigkeitsgrades innerhalb des Rohrverbundes, ohne dass die Rohrleitung schadhaft wäre. Des Weiteren kann es auch in der gesamten Elektrik der Überwachungsleiter, etwa in 30 den Verbindungsstellen der Leiter, zu Beeinträchtigungen kommen, die aufgrund einer Verringerung des Durchgangswiderstands eine scheinbare Verringerung des Isolationswiderstands bewirken. Erfolgt nun die Beurteilung der Integrität der Rohrleitung aufgrund eines Vergleiches mit einem vorher definierten Schwellenwert, und insbesondere aufgrund der Detektierung eines Unterschreitens dieses Schwellenwerts, so kann fälschlicherweise eine Leckstelle angezeigt 35 werden, obwohl die Rohrleitung noch intakt ist.

Eine weitere Überlegung im Zusammenhang mit dem Verfahren gemäß der AT 501.758 bestand darin, dass die Interpretation einer Leckstelle als bloße Kurzschluss-Stelle zu kurz greift. Das Verfahren beruht vielmehr auf der Auffassung, dass das den zumindest einen Überwa-40 chungsleiter sowie die Rohrleitung trennende Füllmaterial ein sich im Laufe der Betriebszeit änderndes Dielektrikum mit komplexen elektrolytischen und mitunter galvanischen Eigenschaften darstellt. Es steht somit nicht die Messung eines bloßen Widerstandswerts und dessen Vergleich mit einem Schwellenwert im Mittelpunkt der Betrachtungen, sondern es wird das „Impedanzverhalten“ des Gesamtsystems untersucht. Es zeigt sich nämlich, dass sich schlei-45 chende Änderungen im Impedanzverhalten aufgrund anderer Faktoren als einer Leckstelle durchaus von Änderungen aufgrund tatsächlicher Leckstellen unterscheiden lassen.

Allerdings ist es im Rahmen dieses bekannten Verfahrens für eine LeckstelJenbestimmung notwendig, dass jeweils von den beiden Messstellen abwechselnd ein Messsignal ausgesendet so und an der jeweils gegenüberliegenden Seite der Messanordnung analysiert wird. Hierzu erzeugt zunächst eine erste Messstelle ein erstes Messsignal, und wertet die Impedanzverteilung an der Einspeisestelle am Anfangspunkt einer Rohrleitungsstrecke, wo es als Einspeisesignal eingekoppelt wird, aus. Am Endpunkt der Rohrleitungsstrecke wird es in weiterer Folge als erstes Antwortsignal gemessen. In Abhängigkeit vom ersten Antwortsignal wird daraufhin von 55 einer zweiten Messstelle ein dem ersten Messsignal entsprechendes, zweites Messsignal 4 AT 504 212 B1 erzeugt und am Endpunkt eines Überwachungsleiters als zweites Einspeisesignal eingekoppelt. Dieses zweite Einspeisesignal wird am Anfangspunkt als zweites Antwortsignal gemessen.

Dieses Verfahren weist allerdings den Nachteil auf, dass es aufgrund der abwechselnden Messungen und Auswertephasen eine aufwändige Prozessablaufsteuerung erfordert, die die Aktivität der beteiligten Messstellen in ihrer zeitlichen Abfolge entsprechend festlegt. Des Weiteren muss die Übermittlung der Messsignale zwischen zwei Messstellen immer abwechselnd erfolgen, sodass eine gleichzeitige Messung eines Rohrleitungsabschnittes nicht möglich ist. Dadurch können absolute bzw. verfahrensbedingte Messfehler entstehen, die die Genauigkeit der Leckstellenortung verringern.

Es ist daher das Ziel der Erfindung, ein Verfahren zu verwirklichen, das diese Nachteile vermeidet. Insbesondere soll der Prozessablauf der Messung vereinfacht werden, und gleichzeitig die Genauigkeit der Messung erhöht. Diese Ziele werden durch die Merkmale von Anspruch 1 erreicht.

Anspruch 1 bezieht sich auf ein Verfahren zur Feststellung und gegebenenfalls Ortung von Leckstellen in Rohrleitungen für den Transport flüssiger oder gasförmiger Medien, mittels zumindest eines entlang der Längserstreckung der Rohrleitung von einer ersten Messstelle zu einer zweiten Messstelle verlaufenden, elektrischen Leiters, wobei der elektrische Leiter mit einem Messsignal in Form einer zeitlich variablen Spannung beaufschlagt wird, und aus dem Impedanzverhalten des Leiters auf das Vorliegen einer Leckstelle geschlossen wird. Erfindungsgemäß ist hierbei vorgesehen, dass ein erstes Messsignal in Form einer zeitlich variablen Spannung von der ersten Messstelle über den elektrischen Leiter zur zweiten Messstelle gesendet wird, und beide Messstellen die Impedanz der elektrischen Leitung auswerten, wobei die zweite Messstelle das Ergebnis der Impedanzauswertung mittels eines ersten Ergebnissignals zeitlich überlappend mit dem ersten Messsignal an die erste Messstelle über denselben elektrischen Leiter übermittelt, und sich das erste Messsignal und das erste Ergebnissignal in überlagerungsfreien Frequenzbändern befinden. Als zeitlich variable Spannung wird insbesondere Wechselspannung zur Anwendung kommen, aber auch komplexere Messsignale, wie etwa Impulsfolgen von variabler Impulsform, -frequenz oder -amplitude, sind denkbar. Die erwähnten Frequenzbänder werden im Folgenden auch als „Übertragungskanäle“ bezeichnet.

Anspruch 2 sieht vor, dass die zweite Messstelle ein zweites Messsignal in Form einer zeitlich variablen Spannung über denselben elektrischen Leiter zur ersten Messstelle sendet, und beide Messstellen die Impedanz der elektrischen Leitung auswerten, wobei die erste Messstelle das Ergebnis der Impedanzauswertung mittels eines zweiten Ergebnissignals zeitlich überlappend mit dem zweiten Messsignal über denselben elektrischen Leiter an die zweite Messstelle übermittelt, und sich die beiden Messsignale und das zweite Ergebnissignal jeweils in überlagerungsfreien Frequenzbändern befinden. Dadurch wird die Genauigkeit der Leckstellenermittlung zusätzlich erhöht, da die Impedanz des elektrischen Leiters von beiden Seiten, aber auf verschiedenen Übertragungskanälen, gemessen wird.

Die erste Messstelle verfügt somit nicht nur über das Ergebnis der Impedanzmessung an der ersten Messstelle, sondern auch über das Ergebnis an der zweiten Messstelle. Mit dieser Information kann eine genaue Lokalisierung der Leckstelle erfolgen, etwa über das Verhältnis der beidseits gemessenen Impedanzwerte. Durch eine Lokalisierung der Leckstelle von beiden Seiten aus werden absolute bzw. verfahrensbedingte Messfehler eliminiert. Wesentlich ist ferner, dass Mess- und Ergebnissignale zeitlich überlappend und über denselben elektrischen Leiter übermittelt werden. Das wird ermöglicht, indem sich erfindungsgemäß das erste Mess-Signal und das erste Ergebnissignal in überlagerungsfreien Frequenzbändern befinden. Wie im Folgenden noch deutlich ersichtlich wird, kann dadurch der Prozessablauf der Messung wesentlich vereinfacht werden.

Gemäß Anspruch 3 werden die Messsignale und die Ergebnissignaie von der jeweils senden- 5 AT 504 212 B1 den Messstelle einer Modulation unterworfen, und an der jeweils anderen, empfangenden Messstelle durch synchrone Demodulation ausgewertet. Wie noch näher erläutert werden wird, wird dadurch die Übertragungsqualität der übermittelten Mess- und Ergebnissignale verbessert, und die Beeinflussung durch Fehlersignale minimiert.

Gemäß Anspruch 4 ist vorgesehen, dass die erste Messstelle und die zweite Messstelle zwei aufeinander folgende Messstellen einer Mehrzahl von entlang des elektrischen Leiters angeordneten Messstellen sind, und das Ergebnis der Impedanzauswertung zwischen den beiden aufeinander folgenden Messstellen an zumindest eine weitere, benachbarte Messstelle übermittelt wird. Aufgrund dieser Datenweitergabe kann erreicht werden, dass nach Abschluss aller Messungen jede Messstelle über sämtliche Daten aller Messstellen verfügt. Das ermöglicht es etwa, dass gemäß Anspruch 5 lediglich eine der Messstellen mit einer zentralen Leitstellen verbunden sein muss, in der die Sammlung, Verarbeitung und Auswertung der Messdaten erfolgt. Es wird dadurch aber auch möglich, dass das Auslesen aller Daten lokal an einer der Messstellen erfolgen kann. Alternativ könnte aber auch vorgesehen sein, dass jede der Messstellen ihre Messdaten an eine zentrale Leitstelle sendet, in der die Sammlung, Verarbeitung und Auswertung der Messdaten erfolgt.

Eine Auswertung der Daten in der zentralen Leitstelle kann etwa hinsichtlich einer Tendenzanalyse und/oder Mustererkennung auf mögliche Anzeichen von Leckstellen erfolgen, oder auch durch selbstlernfähige Systeme, z.B. mithilfe neuronaler Netze, wie noch näher ausgeführt werden wird. Ferner wird es auch vorteilhaft sein, wenn von den Messstellen aus auf die zentrale Leitstelle zugegriffen werden kann. Somit können die Messdaten und die Analyseergebnisse interaktiv von jedem Ort, insbesondere von jeder Messstelle, aus eingesehen und interpretiert werden.

Anspruch 6 bezieht sich schließlich auf eine entsprechende Messstelle zur Feststellung und gegebenenfalls Ortung von Leckstellen in Rohrleitungen für den Transport flüssiger oder gasförmiger Medien, die mit zumindest einem entlang der Längserstreckung der Rohrleitung verlaufenden, elektrischen Leiter verbunden ist, und einen Signalgenerator für ein Messsignal in Form einer zeitlich variablen Spannung aufweist, wobei das Messsignal zur Untersuchung des durch eine Leckstelle veränderten Impedanzverhaltens des elektrischen Leiters geeignet ist, sowie einen Sender umfasst, der das Messsignal in den elektrischen Leiter einkoppelt. Erfindungsgemäß ist hierbei vorgesehen, dass sie zusätzlich eine Erzeugereinheit für ein Modulationssignal und eine Basisbandsignaleinheit zur Datenübertragung aufweist, sowie einen Modulator, in dem das Messsignal, das Basisbandsignal und das Modulationssignal gemischt werden. Die grundlegenden Funktionen enthalten somit sämtliche zur Übermittlung von Daten erforderlichen Sektionen, also Basisband, Modulator, Sender, Empfänger, Demodulator und Datenseparator. Darüber hinaus besteht aber auch die Möglichkeit, direkt Messsignale zu modulieren und in den elektrischen Leiter einzukoppeln. Wesentlich dabei ist, dass dies ohne Beeinflussung durch die übermittelten Daten erfolgen kann. Dies kann etwa durch unterschiedliche Frequenzbereiche, oder eine orthogonale Signalaufbereitung sichergestellt werden. Alternativ ist auch der Einsatz entsprechender Filter möglich.

Gemäß Anspruch 7 weist die Messstelle zusätzlich einen Empfänger für die über den elektrischen Leiter übertragenen, modulierten Signale auf, und umfasst einen Demodulator und einen Datenseparator, wobei der Demodulator mit einem Messsignalempfänger zur Digitalwandlung des Messsignals verbunden ist.

Mit einer derart ausgerüsteten Messstelle kann im Betrieb die Leitungsimpedanz kontinuierlich überwacht, und gleichzeitig mit anderen Messstellen an der Rohrleitung kommuniziert werden. Diese Funktionen können für die Aufbereitung der gleichzeitigen Messung der Impedanz von beiden Seiten der Leitung herangezogen werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mithilfe der beiliegenden 6 AT 504 212 B1

Figuren näher erläutert. Es zeigen hierbei die

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung von Messstellen an einer Rohrleitung,

Fig. 2 den schematischen Aufbau einer Messstelle, 5 Fig. 3 eine Darstellung zur Illustrierung der gleichzeitigen Übertragung von Messsignal und Ergebnissignal, und

Fig. 4 den schematischen Ablauf von Messung und Datenübermittlung zwischen den Messstellen. io In der Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Anordnung von Messstellen MSj (i=1...n) an einer Rohrleitung 1 gezeigt. Die Rohrleitung 1 dient zum Transport flüssiger oder gasförmiger Medien, und ist über weite Strecken zumeist schwer zugänglich, z.B. unterirdisch, geführt. Es handelt sich dabei etwa um Wasserleitungsrohre oder Fernwärmerohre, wobei bei letzteren das Transportmedium auch gasförmig in Form von Wasserdampf vorliegen kann. Das erfin-15 dungsgemäße Verfahren eignet sich aber zur Überwachung von Rohrleitungen zum Transport von Medien jeder Art, sofern das transportierte Medium elektrisch leitfähig ist, wobei eine Leitfähigkeit des Transportmediums von wenigen pS/cm bereits ausreichend ist.

Bei den Rohrleitungen 1 handelt es sich zumeist um ein Stahl- oder Kupferrohr, in deren Nahe-20 bereich elektrische Überwachungsleiter L verlegt werden. In der Fig. 1 sind etwa zwei Überwachungsleiter Li und L2 dargestellt. Hierzu wird etwa die Rohrleitung 1, in dem das Medium transportiert wird, mit einem thermisch und elektrisch isolierenden Mantel umhüllt, in dem die elektrischen Leiter L eingebettet sind, sowie mit einer wasserundurchlässigen Schutzhülle. Das thermisch und elektrisch isolierende Material kann etwa Kunststoff sein, etwa PUR-Hartschaum, 25 Glas- oder Steinwolle, oder eine Faserisolierung. Im Folgenden wird von einem Kunststoffmantel ausgegangen.

Der Kunststoffmantel weist im trockenen Zustand elektrisch isolierende Eigenschaften auf. Die aufgrund des Austritts des Transportmediums auftretende Befeuchtung des Kunststoffmantels 30 reduziert den Isolationswiderstand zwischen der Rohrleitung 1 und den elektrischen Überwachungsleiter L-, und L2 bzw. zwischen den Überwachungsleitern Lt und L2, und stellt somit eine niederohmige Stelle dar, wobei die geänderten elektrischen Verhältnisse für eine Erkennung und Ortung der Leckstelle herangezogen werden können. 35 Fig. 1 zeigt die Verwendung von zwei Überwachungsleiter Li und L2, es ist aber auch die Verwendung von bloß einem Leiter L oder auch von mehreren Leiter Lt denkbar, wobei die Anordnung der Überwachungsleiter L innerhalb der Ummantelung variieren kann. Bei den Überwachungsleitern Li und L2 handelt es sich um einen hochohmigen Leiter L1t etwa ein Nickelchrom-Leiter, sowie wahlweise einem niederohmigen Leiter L2, etwa einem Kupferdraht oder einem 40 Kupfer-Nickel-Leiter. Dabei wird der elektrische Widerstand zwischen dem hochohmigen Leiter L! und dem niederohmigen Leiter L2, sowie wahlweise auch zwischen dem hochohmigen Leiter Lt und der Rohrleitung 1 überwacht. Bei Verwendung von lediglich einem Überwachungsleiter L wird der elektrische Widerstand zwischen dem hochohmigen Leiter L und dem leitfähigen Rohr 1 überwacht. 45

In der Fig. 1 ist ferner angedeutet, dass die Messstellen ihre Messdaten an eine zentrale Leitstelle 2 senden, in der die Sammlung, Verarbeitung und Auswertung der Messdaten erfolgt. Eine Auswertung der Daten kann etwa hinsichtlich einer Tendenzanalyse und/oder Mustererkennung auf mögliche Anzeichen von Leckstellen erfolgen, oder auch durch selbstlernfähige so Systeme, z.B. mithilfe neuronaler Netze. Dabei sollen unkritische Langzeitänderungen als entsprechend unterkritisch erkannt und somit aussortiert werden. Änderungen jedoch, die Leckstellen signalisieren, werden entsprechend deutlich markiert. Vom kontrollierend eingreifenden Bediener erfolgte Bewertungen fließen dabei in zukünftige Entscheidungsprozesse bei der Signalisierung und Ortung von Leckstellen ein. Ferner wird es auch vorteilhaft sein, wenn von 55 den Messstellen MS, aus auf die zentrale Leitstelle 2 zugegriffen werden kann. Somit können 7 AT 504 212 B1 die Messdaten und die Analyseergebnisse interaktiv von jedem Ort, insbesondere von jeder Messstelle MS,, aus eingesehen und interpretiert werden. Auf diese Weise ist es für das Wartungspersonal auch ohne direkten Einfluss von der Leitstelle 2 auf einfache Art möglich Fehlerereignissen nachzugehen. Die Leitstelle 2 kann daher auch unbemannt sein. Wahlweise kön-5 nen auch eine oder mehrere weitere Leitstellen 3 zur Durchführung dieser Analyseaufgaben vorgesehen sein.

Fig. 2 zeigt den schematischen Aufbau einer Messstelle MS* zur Feststellung und gegebenenfalls Ortung von Leckstellen in Rohrleitungen 1, die mit zumindest einem entlang der Längs-10 erstreckung der Rohrleitung 1 verlaufenden, elektrischen Leiter L verbunden ist, und einen Signalgenerator DAC für ein Messsignal in Form einer zeitlich variablen Spannung aufweist. Die Messstelle MSj umfasst ferner einen Sender T, der das Messsignal in den elektrischen Leiter L einkoppelt. Erfindungsgemäß ist zusätzlich eine Erzeugereinheit DDS für ein Modulationssignal und eine Basisbandsignaleinheit BB zur Datenübertragung vorgesehen, sowie ein Modulator 15 MO, in dem das Messsignal, das Basisbandsignal und das Modulationssignal gemischt werden. Des Weiteren weist die Messstelle MS, zusätzlich einen Empfänger R für die über den elektrischen Leiter L übertragenen, modulierten Signale auf, sowie einen Demodulator DM und einen Datenseparator DS, wobei der Demodulator DM mit einem Messsignalempfänger ADC zur Digitalwandlung des Messsignals verbunden ist. Diese Komponenten werden über eine Steuer-20 einheit CTL koordiniert. Die grundlegenden Funktionen enthalten somit sämtliche zur Übermittlung von Daten erforderlichen Sektionen, also Basisbandsignaleinheit BB, Modulator WO, Sender T, Empfänger R, Demodulator DM und Datenseparator DS. Darüber hinaus besteht aber auch die Möglichkeit, direkt Messsignale zu modulieren und in den elektrischen Leiter L einzukoppeln. Wesentlich dabei ist, dass dies ohne Beeinflussung durch die übermittelten Daten 25 erfolgen kann. Dies kann etwa durch unterschiedliche Frequenzbereiche, oder eine orthogonale Signalaufbereitung sichergestellt werden. Alternativ ist auch der Einsatz entsprechender Filter möglich.

Die Fig. 3 schematisiert die Funktion der gleichzeitigen Messung von zwei Messstellen MSj und 30 MSj und der Übermittlung der entsprechenden Ergebnissignale. Im Beispiel der Fig. 3 wurde etwa angenommen, dass die Datenübermittlung DÜ im Übertragungskanal K2 erfolgt. Zur besseren Selektion wird jeweils eine entsprechende Anzahl (in diesem Beispiel eins) von Kanälen frei gelassen, um den Filteraufwand entsprechend niedrig zu gestalten. Weiters wird angenommen, dass sich in dem betreffenden Segment des Leiters L eine Messstelle MS! am Anfang und 35 eine Messstelle MS2 am Ende des Leiters L befindet. Messstelle MS! sendet ihr Messsignal auf Kanal K4 und wertet die Impedanz der Leitung aus. Gleichzeitig wird das Signal am Ende der Leitung von der zweiten Messstelle MS2 erfasst und ausgewertet. Das Ergebnis wird sofort an die erste Messstelle MSi über den Kanal K2 übermittelt. Aus dem Verhältnis kann auf die Position einer eventuell vorhandenen Leckstelle geschlossen werden. 40

Ebenfalls gleichzeitig wird von der zweiten Messstelle MS2 die Impedanz von Kanal K6 ermittelt, und mit dem Signal an der Messstelle MSi in Relation gesetzt. Nach Fertigstellung der Messung wechseln beide Messstellen MSi und MS2 automatisch auf den nächsten Messkanal. Die dabei zu Grunde liegende Signalbearbeitung erfolgt etwa nach einem „Direct Sequence Spread 45 Sprectrum“-Verfahren. Ob der Datenkanal K2 erhalten bleibt, oder ebenfalls geändert wird, hängt von der zu erwartenden Beeinflussung zwischen Mess- und Datenkanal ab.

Die gleichzeitige Messung von beiden Enden des Leitungssegments kann entweder über orthogonale Signale erfolgen, oder einer entsprechenden Kanalaufteilung und synchroner Demodu-50 lation zugrunde liegen, um eine Beeinflussung auszuschließen. Erfindungsgemäß stellt aber die Verwendung eines Synchrondemodulators zur Ermittlung der Messsignale, bedingt durch die Minimierung der Beeinflussung von Fehlersignalen, das bevorzugte Verfahren dar.

Die Fig. 4 zeigt den schematischen Ablauf von Messung und Datenübermittlung zwischen einer 55 ersten Messstelle MS; und einer zweiten Messstelle MSj, bei denen es sich um zwei aufeinan- 8 AT 504 212 B1 der folgende Messstellen MS, und MSi+i (j=i-t-1) einer Mehrzahl von entlang des elektrischen Leiters L angeordneten Messstellen Mi handelt. Hierbei sendet zunächst die Messstelle MSi ihr Messsignal M(MS, —► MSi+1) auf einem ersten Kanal und wertet die Impedanz der Leitung aus (Fig. 4a). Aus dieser Messung ergibt sich der Datensatz D[MS| —► MSi+1), wobei die linke, eckige Klammer andeutet, dass dieser Datensatz aus einer Messung von MS, nach MSi+1 von MS, aus resultiert. Gleichzeitig wird das Signal am Ende der Leitung von der zweiten Messstelle MSi+i erfasst und als Datensatz D(MSj —► MSi+1] ausgewertet. Die rechte, eckige Klammer deutet an, dass dieser Datensatz aus einer Messung von MSi nach MSi+i von MSj+1 aus resultiert. Das Ergebnis wird mithilfe des Ergebnissignals E(MS| -* MSi+1] sofort an die erste Messstelle MSi über einen zweiten Kanal übermittelt (Fig. 4b). Die Messstelle MSi verfügt nun über einen „kompletten“ Datensatz D[MSi -»· MSi+1], der auf einer Analyse des Messsignals von beiden Messstellen MS, und MSi+i aus resultiert, was durch die beidseitigen, eckigen Klammern angedeutet ist.

Gleichzeitig mit der Übermittlung des Ergebnissignals E(MSj -> MSi+i] wird von der zweiten Messstelle MS,+i die Impedanz eines weiteren Kanals mithilfe des Messsignals M(MSj <— MSi+i) ermittelt (Fig. 4b). Aus dieser Messung ergibt sich der Datensatz D(MS, «- MSi+i], wobei die rechte, eckige Klammer andeutet, dass dieser Datensatz nun aus einer Messung von MSj+i nach MS, von MSi+1 aus resultiert. Gleichzeitig wird das Signal am Ende der Leitung von der ersten Messstelle MSi erfasst und als Datensatz D[MSj«- MSi+1) ausgewertet. Die linke, eckige Klammer deutet nun an, dass dieser Datensatz aus einer Messung von MSi+1 nach MSj von MS, aus resultiert. Das Ergebnis wird mithilfe des Ergebnissignals E[MSj <— MSi+i) sofort an die zweite Messstelle MSj+i über einen zweiten Kanal übermittelt (Fig. 4c). Die Messstelle MSi+1 verfügt nun über einen „kompletten“ Datensatz D[MSj «- MSj+i], der auf einer Analyse des Messsignals von beiden Messstellen MSi und MSi+1 aus resultiert, was wiederum durch die beidseitigen, eckigen Klammern angedeutet ist.

In der Fig. 4d ist angedeutet, dass das Ergebnis der Impedanzauswertung zwischen den beiden aufeinander folgenden Messstellen MS, und MSi+i an zumindest eine weitere, benachbarte Messstelle MSn oder MSi+2 übermittelt wird, sodass nun etwa auch die Messstelle MSi+2 mithilfe des Ergebnissignals E[MS, <— MSi+1] von der zweiten Messstelle MSi+1 über den Datensatz D[MSi <— MSj+i] verfügt. In entsprechender Weise kann auch die erste Messstelle MS, der zweiten Messstelle MSi+i mithilfe des Ergebnissignals E[MS, -* MSi+i] den Datensatz D[MS, —► MSi+1] übermitteln, die ihn in weiterer Folge mithilfe des Ergebnissignals E[MS, —» MSi+1] an die Messstelle MSi+2 weitergibt.

Auf diese Weise wird ersichtlich, dass mithilfe dieser Ausführungsform lediglich eine der Messstellen mit einer zentralen Leitstelle 2 verbunden sein muss, in der die Sammlung, Verarbeitung und Auswertung der Messdaten erfolgt, da jede der Messstellen über alle Datensätze verfügt. Es wird dadurch aber auch möglich, dass das Auslesen aller Daten lokal an einer der Messstellen erfolgen kann.

Die Auswertung der Verteilung der Impedanzen sowie die Bestimmung der Leckstelle erfolgt über eine übergeordnete Leitstelle 2. Diese kann die Daten entweder gesammelt von einer Messstelle MS,, oder bei entsprechender Vernetzung von jeder beliebigen Messstelle MS, aus-lesen und durch Korrelation die zu erwartende Leckstelle bestimmen. Jede einzelne Messstelle MS, ist darüber hinaus vorzugsweise in der Lage, durch die Auswertung der Tendenz der Messergebnisse laufend Aussage über den Zustand der Rohrleitung 1 machen zu können.

Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann somit aufgrund des Entfallene der abwechselnden Messungen und Auswertephasen auf eine aufwändige Prozessablaufsteuerung verzichtet werden. Des Weiteren muss die Übermittlung der Messsignale zwischen zwei Messstellen nicht mehr nur abwechselnd erfolgen, sondern auch gleichzeitige Messungen von beiden Enden eines Rohrleitungsabschnittes sind möglich. Dadurch können absolute bzw. verfahrensbedingte Messfehler verringert werden, die die Genauigkeit der Leckstellenortung erhöhen.

Claims (7)

1. 9 AT 504 212B1 Patentansprüche: 1. Verfahren zur Feststellung und gegebenenfalls Ortung von Leckstellen in Rohrleitungen (1) für den Transport flüssiger oder gasförmiger Medien, mittels zumindest eines entlang der Längserstreckung der Rohrleitung (1) von einer ersten Messstelle (MSj, i=1...n) zu einer zweiten Messstelle (MSj, j=1...n) verlaufenden, elektrischen Leiters <L), wobei der elektrische Leiter (L) mit einem Messsignal in Form einer zeitlich variablen Spannung beaufschlagt wird, und aus dem Impedanzverhalten des Leiters (L) auf das Vorliegen einer Leckstelle geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Messsignal in Form einer zeitlich variablen Spannung von der ersten Messstelle (MSj) über den elektrischen Leiter (L) zur zweiten Messstelle (MSj) gesendet wird, und beide Messstellen (MSj, MSj) die Impedanz der elektrischen Leitung (L) auswerten, wobei die zweite Messstelle (MSj) das Ergebnis der Impedanzauswertung mittels eines ersten Ergebnissignals zeitlich überlappend mit dem ersten Messsignal an die erste Messstelle (MSj) über denselben elektrischen Leiter (L) übermittelt, und sich das erste Messsignal und das erste Ergebnissignal in überlagerungsfreien Frequenzbändern befinden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Messstelle (MSj) ein zweites Messsignal in Form einer zeitlich variablen Spannung über denselben elektrischen Leiter (L) zur ersten Messstelle (MSj) sendet, und beide Messstellen (MS,, MSj) die Impedanz der elektrischen Leitung (L) auswerten, wobei die erste Messstelle (MS,) das Ergebnis der Impedanzauswertung mittels eines zweiten Ergebnissignals zeitlich überlappend mit dem zweiten Messsignal über denselben elektrischen Leiter (L) an die zweite Messstelle (MSj) übermittelt, und sich die beiden Messsignale und das zweite Ergebnissignal jeweils in überlagerungsfreien Frequenzbändern befinden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsignale und die Ergebnissignale von der jeweils sendenden Messstelle (MSj, MSj) einer Modulation unterworfen werden, und an der jeweils anderen, empfangenden Messstelle (MSj, MS,) durch synchrone Demodulation ausgewertet werden.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Messstelle (MS,, i=1...n) und die zweite Messstelle (MSj, j=1...n) zwei aufeinanderfolgende Messstellen (MS,, MSi+i, i=1...n) einer Mehrzahl von entlang des elektrischen Leiters (L) angeordneten Messstellen (M,) sind, und das Ergebnis der Impedanzauswertung zwischen den beiden aufeinander folgenden Messstellen (MS,, MSi+i, i=1...n) an zumindest eine weitere, benachbarte Messstelle (MSm, MSi+2, i=1 ...n) übermittelt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Messstellen (MSj) ihre Messdaten an eine zentrale Leitstelle sendet, in der die Sammlung, Verarbeitung und Auswertung der Messdaten erfolgt.
6. 6. Messstelle zur Feststellung und gegebenenfalls Ortung von Leckstellen in Rohrleitungen (1) für den Transport flüssiger oder gasförmiger Medien, die mit zumindest einem entlang der Längserstreckung der Rohrleitung (1) verlaufenden, elektrischen Leiter (L) verbunden ist, und einen Signalgenerator (DAC) für ein Messsignal in Form einer zeitlich variablen Spannung aufweist, wobei das Messsignal zur Untersuchung des durch eine Leckstelle veränderten Impedanzverhaltens des elektrischen Leiters (L) geeignet ist, sowie einen Sender (T) umfasst, der das Messsignal in den elektrischen Leiter (L) einkoppelt, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich eine Erzeugereinheit (DDS) für ein Modulationssignal und eine Basisbandsignaleinheit (BB) zur Datenübertragung aufweist, sowie einen Modulator (MO), in dem das Messsignal, das Basisbandsignal und das Modulationssignal gemischt werden.
7. 7. Messstelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich einen Empfän- 10 AT 504 212 B1 ger (R) für die über den elektrischen Leiter (L) übertragenen, modulierten Signale aufweist, sowie einen Demodulator (DM) und einen Datenseparator (DS) umfasst, wobei der Demodulator (DM) mit einem Messsignalempfänger (ADC) zur Digitalwandlung des Messsignals verbunden ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen