<Desc/Clms Page number 1>
WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET DETECTEREN VAN LEKKEN
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een inrichting voor het detecteren van lekken in een ruimte, zoals bijvoorbeeld een buis, ecn pijpleiding, een rioolbuis of een tank, die gevuld wordt met een fluidum dat onder een bepaalde druk wordt gebracht die verschillend is van de omgevingsdruk, waarbij de aanwezigheid van een lek wordt vastgesteld door het meten van de stroming van genoemd fluidum die ontstaat ingevolge het drukverschil tussen de omgeving en genoemde ruimte.
Volgens de huidige stand van de techniek worden dergelijke lekken gedetecteerd door, bijvoorbeeld, in genoemde ruimte een overdruk te creëren ten opzichte van de omgeving en vervolgens het drukverlies in de ruimte te meten.
Voor het bepalen van lekken in, bijvoorbeeld, rioolbuizen worden deze gedurende minstens vierentwintig uur gevuld met water totdat de wanden ervan volledig verzadigd zijn met water. Het waterniveau wordt vervolgens gedurende een uur gecontroleerd om eventueel verlies van water ingevolge de aanwezigheid van een lek na te gaan. Een dergelijke detectie van lekken wordt bemoeilijkt doordat het water aan temperatuurschommelingen onderhevig kan zljn, of doordat luchtzakken en buiskantelingen in de rioolbuizen aanwezig zijn. Bij deze techniek is het nagenoeg onmogelijk om de juiste positie van een lek te bepalen wanneer de buis zich bijvoorbeeld ondergronds uitstrekt en is een visuele inspectie van de buitenzijde van de buis vereist. Een groot nadeel is eveneens dat een aanzienlijke hoeveelheid water dient te worden gebruikt.
Bij het gebruik van dubbelwandige buizen worden op de bodem van de ruimte tussen de binnenwand en de buitenwand ervan geleidende draden gelegd die detecteren wanneer er zich vloeistof in deze ruimte bevindt. Rond deze draden is een elektrische isolatie voorzien die oplost bij aanraking met vloeistof die doorheen de binnenwand naar de ruimte tussen de binnen-en de buitenwand lekt zodanig dat een elektrisch signaal wordt gegeven.
<Desc/Clms Page number 2>
Naargelang het soort te detecteren vloeistof dient bijgevolg een ander type draad en isolatie gebruikt te worden. Deze techniek heeft als nadeel dat het nagenoeg onmogelijk is om de positie of de grootte van een lek te bepalen.
De uitvinding wil aan deze nadelen verhelpen door een werkwijze en een inrichting voor te stellen voor het detecteren van lekken en voor het bepalen van de positie en de grootte ervan in een ruimte, zoals bijvoorbeeld in buizen, waarbij intrinsieke factoren, zoals de doorsnede van de buis, het materiaal van de buis, oneffenheden en bochten in de buis, en extrinsieke factoren, zoals temperatuurschommelingen, reiniging en vulling van de buizen, deze detectie niet beïnvloeden. De uitvinding wil bijgevolg een werkwijze en een inrichting voorstellen voor het bepalen van de positie en de grootte van een lek, die veel sneller, efficiënter en nauwkeuriger is dan de huidige werkwijzen en inrichtingen.
Tot dit doel wordt genoemde ruimte in onderdruk ten opzichte van de omgeving gebracht en wordt deze ruimte verbonden met een vat zodat de druk in dit laatste nagenoeg gelijk is aan de druk in genoemde ruimte, waarbij vervolgens de stroming van genoemd fluïdum, die ontstaat tussen dit vat en genoemde ruimte wanneer deze laatste een lek vertoont, wordt gemeten.
Doelmatig worden trillingen die genoemde stroming veroorzaakt in genoemd vat gemeten.
Op een voordelige wijze wordt genoemd vat minstens gedeelteliJk gevuld met een vloeistof, waarbij genoemde stroming doorheen deze vloeistof wordt geleid en trillingen die de stroming veroorzaakt in de vloeistof worden gemeten.
Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze, volgens de uitvinding, wordt het debiet van genoemde stroming bepaald uitgaande van de gemeten trillingen ervan en wordt hieruit vervolgens de grootte van het aldus vastgestelde lek berekend. Bij voorkeur wordt genoemde stroming akoestisch gemeten.
Volgens een interessante uitvoeringsvorm van de werkwijze, volgens de uitvinding, worden aan twee, bijvoorkeur tegenoverliggende, zijden van genoemde ruimte akoestische metingen verricht, teneinde geluid dat veroorzaakt
<Desc/Clms Page number 3>
worden door een eventueel lek in de ruimte te meten, waarbij de relatieve positie van dit lek op basis van deze akoestische metingen wordt bepaald.
De uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting voor het detecteren van lekken in een ruimte, meer bepaald in een buis, waarin zich een fluïdum bevindt, met een vat dat in verbinding staat met genoemde ruimte, waarbij dit vat middelen bevat om trillingen, in het bijzonder akoestische trillingen, op te wekken wanneer genoemd fluïdum tussen genoemde ruimte en dit vat stroomt, en waarbij verder een sensor voor het meten van deze trillingen voorzien is.
Genoemde middelen om trillingen op te wekken bevatten op een voordelige wijze een buisstuk waardoorheen genoemd fluidum stroomt dat met een uiteinde uitgeeft in genoemd vat.
Bij voorkeur is genoemd vat minstens gedeeltelijk gevuld met een vloeistof, meer bepaald met water, en strekt genoemd uiteinde van het buisstuk zieh uit in deze vloeistof.
Andere bijzonderheden en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hiema volgende beschrijving van enkele uitvoeringsvormen van de werkwijze en de inrichting volgens de uitvinding ; deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en beperkt de draagwijdte niet van de gevorderde bescherming de hiema gebruikte verwijzingscijfers hebben betrekking op de hieraan toegevoegde figuren.
Figuur 1 is een schematische voorstelling van een inrichting, volgens de uitvinding, verbonden met een afgesloten buis.
Figuur 2 is een schematische voorstelling van een inrichting, volgens de uitvinding, verbonden met een wagen met verplaatsbare wanden die zich in een rioolbuis bevindt.
In de verschillende figuren hebben dezelfde verwijzingscijfers betrekking op dezelfde of analoge elementen.
De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op een werkwijze en een inrichting voor het detecteren en analyseren van lekken in een ruimte die bijvoorbeeld gevormd wordt door een buis van een petrochemische installatie, een rioolbuis, een gasleiding, etc. Teneinde de aanwezigheid van een lek te detecteren wordt een te inspecteren deel van de ruimte luchtdicht afgesloten en wordt hierin
<Desc/Clms Page number 4>
een onderdruk ten opzichte van de omgeving gecreëerd. Wanneer aldus een lek aanwezig is stroomt gas, zoals bijvoorbeeld omgevingslucht, via dit lek naar deze ruimte.
De inrichting, volgens de uitvinding, bevat een gesloten vat dat verbonden wordt met genoemde ruimte. In dit vat heerst aldus dezelfde onderdruk als in deze ruimte. Wanneer een lek aanwezig is, neemt de druk in genoemde ruimte toe. Aldus ontstaat een luchtstroming naar het vat waarbij trillingen worden gegenereerd in dit vat. Het geluid dat onstaat ingevolge deze trillingen wordt gedetecteerd en versterkt door bijvoorbeeld een sonar hydrofoon. Op basis van de analyse van dit geluid wordt vervolgens de grootte van de het aanwezige lek bepaald.
Verder wordt het geluid, dat ontstaat ter hoogte van het lek in de gesloten ruimte doordat lucht naar binnen stroomt, gemeten vanuit minstens twee locaties in deze ruimte. De positie van het lek wordt dan bepaald aan de hand van deze metingen en de locaties van waaruit deze metingen gebeurden.
In figuur 1 is schematisch een eerste uitvoeringsvorm van de inrichting, volgens de uitvinding, weergegeven. Deze inrichting omvat een vat 1 dat via een darm 2 verbonden is met een buis 3 om een lek 4 te detecteren in deze buis 3.
Het deel 9 van de buis 3 dat op lekken dient geïnspecteerd te worden en een fluidum, zoals bijvoorbeeld lucht, bevat, wordt aan weerszijden luchtdicht afgesloten met behulp van opblaasbare kussens 5 en 6. Elk van deze opblaasbare kussens 5 en 6 vertoont een verbindingsbuis 7, respectievelijk 8, die zich uitstrekt tussen het te inspecteren deel 9 van de buis 3 en de tegenoverliggende zijde van het respectievelijke kussen. Een eerste verbindingsbuis 8 is luchtdicht afgesloten, terwijl de tweede verbindingsbuis 7 aansluit op genoemde darm 2.
Deze darm 2 vertoont verder een vertakking 10 die via een magneetventiel 11 aangesloten is op een vacuümpomp 12. Aldus kan met behulp van deze vacuümpomp 12 een onderdruk ten opzichte van de omgeving 28 gecreëerd worden in het te inspecteren deel 9 van de buis 3.
<Desc/Clms Page number 5>
Genoemd vat 1 is via twee armen 13 en 14 van een vertakking 15 van de dann 2 aangesloten op deze laatste. Op elk van de armen 13 en 14 is eveneens een magneetventiel 16 en 17 voorzien.
Het vat 1 vertoont een compartimenten 18 dat gedeeltelijk is gevuld met een vloeistof 21, zoals bijvoorbeeld water, waarbij een buisstuk 22 voorzien is dat met een uiteinde 23 zieh tot onder het oppervlak 25 van genoemde vloeistof 21 uitstrekt. Bij voorkeur strekt het buisstuk 22 zieh tot nagenoeg 5 cm onder dit vloeistofoppervlak 25 uit. Onder dit vloeistofoppervlak 25 vertoont het uiteinde 23 een vemauwing, met bijvoorbeeld een diameter tussen 1 en 5 mm, en vormt dit aldus een mondstuk. Het andere uiteinde 24 van het buisstuk 22 sluit aan op het magneetventiel 17 van een eerste arm 14 van genoemde darm 2.
De tweede arm 13 van de darm 2 strekt zieh uit tot in het compartiment 18 van het vat 1 boven genoemd vloeistofoppervlak 25.
Verder is in het compartiment 18 een sensor 27 voorzien voor het meten van trillingen in genoemde vloeistof 21. Deze sensor 27 bestaat bijvoorbeeld uit een hydrofoon, meer bepaald een sonar hydrofoon, die zieh bijvoorkeur gedeeltelijk in de vloeistof 21 uitstrekt.
Bij de werkwijze, volgens de uitvinding, wordt met de vacuümpomp 12 een onderdruk ten opzichte van de omgeving gecreëerd in het te inspecteren deel 9 van de buis 3 dat afgesloten is met behulp van genoemde kussens 5 en 6. Hierbij worden genoemde magneetventielen 11 en 16 geopend zodanig dat in het vat 1 eenzelfde druk heerst als in het te inspecteren deel 9 van de buis 3.
Meer bepaald wordt het vat 1 en het te inspecteren deel 9 van de buis 3 vacuüm gezogen totdat de druk erin nagenoeg 1 tot 250 mbar lager is dan de druk die heerst in de omgeving 28, bijvoorkeur is deze onderdruk echter maximaal gelijk aan 100 mbar. Bij een onderdruk van 5 mbar kan reeds een heel betrouwbare meting uitgevoerd worden.
Wanneer aldus de gewenste onderdruk is bereikt worden de magneetventielen 11 en 16 gesloten zodat de vacuümpomp 12 en het compartiment 18 niet meer in verbinding staan met de te inspecteren ruimte 9.
Vervolgens wordt, na bijvoorbeeld ongeveer dertig seconden, het magneetventiel 17 dat genoemd buisstuk 22 afsluit geopend.
<Desc/Clms Page number 6>
Wanneer aldus een lek 4 in het te inspecteren deel 9 van de buis 3 aanwezig is, onstaat doorheen dit lek 4 een luchtstroming zoals aangegeven door pijl 29 en neemt de druk in het te inspecteren deel 9 van de buis 3 bijgevolg toe. Doordat het vat 1 via de darm 2 en het buisstuk 22 in verbinding staat met deze te inspecteren ruimte 9, onstaat eveneens een luchtstroming, die schematisch werd weergegeven door pijlen 30, naar dit vat 1 doordat de druk in dit vat 1 lager is dan deze in de ruimte 9.
Deze laatste luchtstroming wordt via het buisstuk 22 door de vloeistof 21 uit het compartiment 18 geleid. Aldus ontstaan aan het mondstuk 23 luchtbellen in deze vloeistof 21 en worden akoestische trillingen in de vloeistof 21 gegenereerd met een frequentie van bijvoorbeeld 40 kHz. Deze trillingen worden met behulp van genoemde sensor 27 gemeten.
De sensor 27, die bijvoorbeeld gevormd wordt door een sonar hydrofoon, werkt samen met een oscilloscoop en een computer welke het gemeten geluid registreert. De intensiteit van dit geluid is evenredig met het debiet van de luchtstroming 34 en bijgevolg met de grootte van het lek 4. Aldus kan hieruit de grootte van het lek 4 afgeleid worden. Het geluid wordt bijvoorbeeld grafisch verwerkt en op het scherm van genoemde computer weergegeven in bijvoorbeeld het overeenkomstig frequentiespectrum.
Ook is het mogelijk om, wanneer trillingen in de vloeistof 21 worden waargenomen met behulp van de sonar hydrofoon 27, een evenredig waameembaar signaal te geven, zoals, bijvoorbeeld, een uitwijking van een wijzer, een geluidssignaal of een lichtsignaal.
Verder is aan elk van beide uiteinden van het te inspecteren deel 9 van de buis 3, een geluidsmeter 31, respectievelijk 32, met een zender 33, respectievelijk 34, voorzien. Deze geluidsmeter 31 en 32 en de zender 33 en 34 zijn meer bepaald op genoemde verbindingsbuis 7 en 8 gemonteerd. Aldus worden met behulp van deze geluidsmeters 31 en 32 akoestische trillingen gemeten die veroorzaakt worden door de luchtstroming 29 die aanwezig is aan het lek 4.
Door middel van de zenders 33 en 34 worden de signalen van de geluidsmeters 31 en 32 doorgezonden naar een ontvanger die samenwerkt met
<Desc/Clms Page number 7>
genoemde computer en genoemde oscilloscoop teneinde de gemeten signalen te verwerken.
De afstand tussen de geluidsmeter 31 of 32 en het lek 4 is omgekeerd evenredig met de intensiteit van het gemeten geluid. Aldus wordt, bijvoorbeeld via een frequentiespectrumanalyse, de positie van het lek 4 in het te inspecteren deel 9 van de buis 3 bepaald.
De afstand tussen genoemde kussens 5 en 6 en dus de lengte van het te inspecteren deel 9 van de buis 3 kan bijvoorbeeld van de grootteorde zijn van 1000 meter.
Volgens de uitvoeringsvorm, van de innchting, volgens de uitvinding, die werd voorgesteld in figuur 2, wordt de te inspecteren ruimte van een buis 3 begrensd door twee schijfvormige wanden 35 en 36. Deze wanden 35 en 36 vertonen elk aan hun omtrek een ringvormig opblaasbaar kussen 37 en 38 die toelaten om met behulp van deze wanden 35 en 36 een nagenoeg luchtdichte afsluiting in de buis 3 te vormen.
De wanden 35 en 36 zijn verder via een draagarm 39 gemonteerd op een in de buis 3 verplaatsbare wagen 40.
Aldus kan de te inspecteren ruimte 9 die wordt begrensd door de wanden 35 en 36 volgens de lengterichting van de buis 3 verplaatst worden met behulp van genoemde wagen 40 wanneer genoemde kussens 37 en 38 niet opgeblazen zijn.
Wanneer een bepaald deel van de buis 3 dient geïnspecteerd tc worden, wordt de wagen 40 in een overeenkomstige positie geplaatst en worden de kussens 37 en 38 via een persluchtleiding 41 en 42 opgeblazen teneinde de te inspecteren ruimte 9 van de buis 3 luchtdicht af te sluiten.
Zoals voor genoemde eerste uitvoeringsvonn werd beschreven, is deze ruimte 9 via een darm 2 verbonden met een vacuümpomp 12 en een vat 1. De darm 2 is meer bepaald bevestigd aan genoemde wand 36.
Een dergelijke inrichting met een wagen 40 is bijzonder geschikt om, bijvoorbeeld, lekken op te sporen in rioolbuizen.
Volgens nog een andere uitvoeringsvorm van de inrichtmg, volgens de uitvinding, wordt genoemd vat 1 via de darm 2 aangesloten op de ruimte
<Desc/Clms Page number 8>
tussen twee wanden van een dubbelwandige buis. Aldus wordt deze ruimte tezamen met het vat 1 in onderdruk gebracht ten opzichte van de druk die heerst m de buis die gevormd wordt door de binnenwand van de dubbelwandige buis en wordt aldus de werkwijze zoals hierboven beschreven toegepast. Dit laat toe om een nagenoeg continue lekdetectie uit te voeren op dubbelwandige buizen van bijvoorbeeld een petrochemische installatie.
De uitvinding is natuurlijk niet beperkt tot de hierboven beschreven werkwijze en in bijgaande figuren voorgestelde uitvoeringsvormen van de inrichting en de werkwijze, volgens de uitvinding. Zo kunnen genoemde magneetventielen vervangen worden door andere middelen om de dann 2 af te sluiten, zoals bijvoorbeeld een kraan.
Ook dient het vat 1 niet noodzakelijk een vloeistof te bevatten, maar kunnen bijvoorbeeld de drukgolven opgemeten worden wanneer lucht bij het verlaten van genoemd buisstuk 22 via het mondstuk expandeert.
In bepaalde gevallen kan het debiet van de luchtstroming in het vat 1 eveneens mechanisch gemeten worden met een ventilator waarvan, bijvoorbeeld, het toerental bepaald wordt.
Verder is het mogelijk om meer dan twee geluidsmeters te voorzien aan de te inspecteren ruimte van een buis teneinde de positie van een lek te bepalen.
De uitvinding is niet alleen toepasbaar voor allerhande soorten buizen en leidingen, maar kan eveneens aangewend worden voor het detecteren van lekken in gas- ofvloeistofreservoirs.
Het spreekt voor zich dat genoemde kussens 5 en 6 of de wandcn 35 en 36 door om het even welke middelen kunnen vervangen worden die toelaten om het te inspecteren deel 9 van een buis 3 af te sluiten van de omgeving 28.