CZ207394A3 - Způsob ujišťování vadných míst v potrubích - Google Patents

Abstract

Způsobje určen pro zjišťování vadných míst v potrubích (R) pro kapalná média, s vnitřní trubkou (1) vedoucí médium, s vnější trubkou (2) obklopující vnitřní trubku (1) a s výplňovým materiálem (3) v prostoru mezi oběma trubkami (1,2) a s čidlem (S) pro zjišťování vadných míst, probíhajícím v meziprostoru, a s vedením pro shromažďování dat (D). Čidlo (S) se navíc využije i pro přenos dat (D). Způsob je určen zejména pro potrubí (R) pro přepravu kapalných médií pro dálkové vytápění.

Description

Vynález se týká způsobu zjišťování vadných míst v potrubích pro kapalná média, s vnitřním trubkou vedoucí médium, s vnější trubkou obklopující vnitřní trubku a s výplňovým materiálem v prostoru mezi oběma trubkami a s čidlem pro zjišťování vadných míst, probíhajícím v meziprostoru, a s vedením pro shromažďování dat.

Dosavadní stav techniky

Taková potrubí slouží například pro přepravu kapalných médií pro dálkové vytápěcí systémy. U těchto potrubí je ve výplňovém materiálu, například polyurethanu, v meziprostoru mezi vnitřní trubkou a vnější trubkou umístěn elektricky přístupný vodič, pomocí něhož je možno měřením odporu zjišťovat vadná místa, jako například místa úniku média, a lokalizovat je. Pro přenos měřicích dat z kontrolního místa do vyhodnocovacího místa je kromě toho upraven ještě izolovaný kabel, který může být umístěn buď uvnitř výplňového materiálu nebo vně trubky, odděleně od ní. Rovněž je známé použití propůjčeného kabelu nebo služby TEMEX Německé spolkové pošty pro přenos dat. Takové přenášení dat je proto spojeno s přídavnými náklady na vedení nebo poplatky pro již existující vedení pro přenos dat.

Úkolem vynálezu proto je vytvořit způsob zjišťování vadných míst v potrubích, u něhož budou náklady na potrubí a přenos dat menší.

Podstata vvnálezu

Uvedený úkol splňuje způsob zjišťování vadných míst v potrubích pro kapalná média, s vnitřním trubkou vedoucí médium, s vnější trubkou obklopující vnitřní trubku a s výplňovým materiálem v prostoru mezi oběma trubkami a s čidlem pro zjišťování vadných míst, probíhajícím v meziprostoru, a s vedením pro shromažďování dat, podle

vynálezu, jehož podstatou je, že	čidlo se navíc	využije i pro
přenos dat.
Výhodná provedení podle	vynálezu jsou	uvedena ve
vedlejších nárocích.
Čidlo v podstatě sestává z	neizolovaného	holého drátu,

který je nechráněně vystaven vlivu okolního prostředí, zejména výplňového materiálu. Na čidlo působí bezprostředně například vznikající vlhkost, takže čidlo představuje velmi citlivou součást. Tato vysoká citlivost čidla je nutná, protože jinak by nemohlo plnit svou funkci jako čidlo. Proto se doposud uvažovalo tak, že čidlo není vzhledem ke své velké citlivosti na vliv okolního prostředí vhodné pro přenos dat. Překvapivě však bylo zjištěno, že čidlo, přes svou extrémní průvodní citlivost, může být použito pro přenos dat. Dokonce se ukázalo, že přenos dat je ovlivněn teprve při velmi vysoké prahové hodnotě vlhkosti, a proto nízkém ohmickém odporu vůči zemi v oblasti čidla.

Dvojím využitím čidla podle vynálezu je dosaženo několika výhod jednak pro samotnou funkci čidla pro zjišťování vadných míst a jednak pro přenos dat. Doposud používané kabely nebo jiná přenosová vedení pro přenos dat mohou odpadnout. Přerušení kabelu v rozložení čidla je hlášeno dokonce dvakrát, protože vedle hlášení čidla o vzniku vady dojde navíc k výpadku přenosu dat. Rozpojením obvodu a činností v různých frekvenčních rozsazích obě funkce prakticky upraveného čidla pro je rovněž zaručen způsob činnosti pro bez zpětného působení. Využitím již přenos dat je snadno možné provádět přenos dat i u starších zařízení. Vzhledem k této možnosti mohou být do kontroly zahrnuty i domácí stanice a podobná zařízení. Počet osob pro monitorování potrubí se může podstatně zmenšit a provozní bezpečnost současně zvýšit.

S výhodou je zdroj dat a/nebo datový spotřebič připojen na čidlo indukčně nebo kapacitně. Tím je zaručeno oddělení od vlastní funkce čidla, pracujícího se stejnosměrným napětím. U čidla s první žilou, sloužící jako měřicí žíla pro změření vadného místa, a s druhou žilou, sloužící jako zpětný vodič, se s výhodou tato druhá žíla použije pro přenos dat. Druhá žíla, sloužící jako zpětný vodič, má všeobecně menší počet odboček než měřicí žíla samotná a je proto méně náchylná k působení poruch a vad.

Všeobecně sestává potrubní systém z první trubky pro vedení média a z druhé trubky pro zpětné vedení. Potom mohou být žíly v obou trubkách, sloužící jako zpětná vedení, využity jako symetrická vedení pro přenos dat. Přenos dat se s výhodou provádí ve formě digitálních signálů, které se přenášejí nosičem modulovaným frekvenční modulací.

V místě napájení nebo v místě odběru jsou s výhodou upraveny vidlice, které umožňují oddělení vstupu a výstupu dat a přívodu energie do obvodu.

Čidlo může podle dalšího výhodného provedení vynálezu plnit současně tři úkoly. Za prvé slouží jako čisté čidlo pro zjištování a lokalizování vadného místa, za druhé k již popsanému přenosu dat a za třetí k přenosu energie nutné pro vytváření provozních napětí pro aktivní součásti v kontrolních místech nebo vnějších místech. Snímací funkce čidla se provádí například pomocí stejnosměrného napětí, přenos dat se provádí pomocí frekvenčně modulovaného nosiče o frekvenci v rozsahu 1 až 5 kHz nebo rovněž až do 50 kHz a přenos energie se provádí pomocí střídavého napětí o hodnotě 50 Hz, z něhož se získávají usměrněním potřebná provozní napětí.

Obvody pro přenos dat v podstatě obsahují aktivní součásti, které potřebují provozní napětí. Podle dalšího výhodného provedení vynálezu je možno toto provozní napětí vytvářet Peltierovým elementem. Tento element vytváří z rozdílu teplot na obou svých elektrodách provozní napětí. Potom je možno upustit od přívodu provozního napětí do určitých míst celé délky potrubí. U takového řešení je s výhodou trubka pro vedení média a trubka pro zpětné vedení média spojena na konci uzavřeným trubkovým hrdlem vždy s oběma elektrodami Peltierova elementu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále blíže objasněn na příkladech provedení podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje základní provedení potrubí s vodičem sloužícím jako čidlo a přenašeč dat, obr. 2 zjednodušené blokové schéma řešení podle vynálezu, obr. 3 příklad obvodu pro přívod a odebírání dat a energie, obr. 4 příklad provedení s indukčním připojením, obr. 5 další příklad provedení s kapacitním připojením a odpojením, a obr. 6 příklad provedení vytváření provozního napětí pomocí Peltierova elementu.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 sestává potrubí R z vnitřní trubky 1 vedoucí médium, z vnější trubky 2 obklopující vnitřní trubku 1 s ponecháním meziprostoru, z výplňového materiálu 2, například polyurethanu, upraveného v meziprostoru, a konečně z čidla ve formě holého dráhu 4. Drát 4 umístěný ve výplňovém materiálu 2 bez izolace, slouží jako čidlo pro zjišťování vadného místa, například místa průsaku, a navíc i pro přenos měřicích dat.

Na obr. 2 je na měřicí systém MS připojeno čidlo S, které sestává z měřicí žíly Al, sloužící pro měření, a z další žíly A2, sloužící jako zpětné vedení, čidlo S je v potrubí R umístěno tak, jak je znázorněno na obr. 1, a je za účelem monitorování vyvedeno ven z potrubí R k přívodům Zl, Z2. Z jednotky DV pro zpracování dat se data D přivádějí do čidla S přes transkodér DT dat. Podle potřeby se data vyhodnocují v dekodéru DD dat a přivádějí do evidence dat a/nebo řídicí jednotky DEP. Dvojité šipky znázorňují, že přenos dat probíhá s výhodou obousměrně. Čidlo S, které se zpravidla rozkládá po celé délce potrubí R, slouží jednak pro hlášení vadného místa do měřicího systému MS, a jednak pro přenos dat D mezi znázorněnými součástmi. Data D se přenášejí ve formě digitálních signálů, které se přenášejí frekvenčně modulovaným nosičem s frekvencí například 50 kHz. Frekvence nosiče může být i nižší, například v rozsahu od 1 do 5 kHz. Tento frekvenční rozsah může být například výhodný pro splnění poštovních požadavků. Přitom má frekvence nosiče dvě hodnoty určené pro obě binární hodnoty digitálního signálu. Další možnost spočívá v tom, že nosič je určen pro binární hodnotu 1 a blokován pro binární hodnotu 0.

Na obr. 3 je znázorněno vidlicové zapojení pro připojení nebo odpojení dat D a energie E potřebné pro funkci snímání nebo pro napájení aktivních obvodů. Dráha dat D je připojena na vinutí W1 přenašeče Ul, jehož primární vinutí W2 je připojeno na obě měřicí žíly Al obou potrubí Rl, R2. Dráha energie E je připojena na vinutí W3 přenašeče U2, jehož vinutí W4 je upraveno mezi střední odbočkou z primárního vinutí W2 a odbočkou z navzájem spojených vnitřních trubek i obou potrubí Rl, R2. Tento bod je vztažným bodem neboli zemnicím bodem pro znázorněné zapojení. Měřicí žíly Al obou potrubí Rl, R2. plnicí funkci čidla, tedy tvoří navíc symetrické vedení pro přenos dat D.

Na obr. 4 je znázorněn obvod, který v podstatě odpovídá

Rl, R2 obsahují vždy jedno vlastní měřicí žilou Al a s zpětné vedení. Na různých obvodu podle obr. 2. Obě potrubí čidlo Sl, S2 se silně znázorněnou další žilou A2, sloužící jako místech je měřicí žíla Al pro účely monitorování vyvedena ven do domů Hl, H2. Obě žíly A2 obou potrubí Rl, R2, sloužící jako zpětná vedení, slouží navíc jako symetrické vedení pro přenos dat D a energie E. Pro připojení a odpojení je opět upraveno vidlicové zapojení s oběma přenašeči Ul, tŤ2 podle obr. 3.

Na obr. 5 je provedeno připojování a odpojování dat D nikoli jako na obr. 4 indukčně, nýbrž kapacitně. Z kontrolního místa K se data D vedou do čidla S přes kondenzátory Cl, C2. Přes kondenzátory C3, C4 se data D odvádějí a přivádějí do dekodéru DD dat.

Na obr. 6 vede potrubí Rl médium s teplotou +90 °C, zatímco potrubí R2, sloužící jako zpětné vedení, vede médium s teplotou +50 C. Na potrubí Rl je nasazeno trubkové hrdlo 5, do něhož vstupuje médium, a které je však na konci uzavřeno slepou přírubou 6. Slepá příruba 6 je v tepelném kontaktu s elektrodou 7 znázorněného Peltierova elementu 8. Podobně je potrubí R2 pro zpětné vedení opatřeno trubkovým hrdlem 9 ze zvlněné trubky, sloužícím pro vyrovnání dilatací, které je na konci uzavřeno slepou přírubou 10 a spojeno s elektrodou 11 Peltierova elementu 8. Tímto uspořádáním přejímá elektroda 2 teplotu asi +90 ’C a elektroda 11 teplotu asi +50 ’C. Tímto teplotním rozdílem vznikne účinkem Peltierova elementu 8 na svorkách 12 provozní napětí UB. Toto provozní napětí UB může být použito v různých místech uspořádání podle obr. 2, 4 a 5 pro napájení aktivních součástí, jako jsou zesilovače, impedanční transformátory, procesory a podobné.

V praxi může docházet k tomu, že v trubkách 1, 2. se mohou tvořit permanentní vzduchové bubliny nebo usazeniny, které mohou vést ke vzniku koroze. Proto může být výhodným obě trubková hrdla 5, 9 na obr. 6, která jsou jako taková oddělena Peltierovým elementem 8, spojit trubkou 13.. V této trubce 13. je dále ještě upraven manuálně nastavitelný ventil 14.. Trubka 13 tvoří malý takzvaný obtok, který zabraňuje vychladnutí Peltierova elementu 8.

Claims (8)

1. Způsob zjišEování vadných míst v potrubích pro kapalná média, s vnitřním trubkou (1) vedoucí médium, s vnější trubkou (2) obklopující vnitřní trubku (1) as výplňovým materiálem (3) v prostoru mezi oběma trubkami (1, 2) a s čidlem (S) pro zjišEování vadných míst, probíhajícím v meziprostoru, a s vedením pro shromažďování dat, vyznačující se tím, že čidlo (S) se navíc využije i pro přenos dat (D).

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že zdroj dat a/nebo datový spotřebič se k čidlu (S) připojí indukčně nebo kapacitně.

3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že u čidla (S) s první, měřicí žilou (Al), sloužící jako snímač vadného místa, a s druhou žilou (A2), sloužící jako zpětné vedení, použije další žíla (A2) pro přenos dat (D). (obr. 3, 4)

4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že zpětná vedení (A2) čidel (Sl, S2) dvou rovnoběžných potrubí (Rl, R2) se použijí jako symetrické vedení pro přenos dat (D). (obr. 4)

5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že data (D) jsou digitálními signály a přenášejí se frekvenční modulací nosiče.

6. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že zdroj dat nebo datový spotřebič se připojí na první vinutí (Wl) prvního přenašeče (ϋΐ) a jeho druhé vinutí (W2) se připojí na dvě čidla (Sl, S2) dvou potrubí (Rl, R2), a že zdroj energie nebo spotřebič energie se připojí na vinutí (W3), jehož další vinutí (W4) je upraveno mezi odbočkou z druhého vinutí (W2) a navzájem elektricky spojenými vnitřními trubkami (lj obou potrubí (Rl, R2). (obr. 3)

7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že čidlo (S) se využije pro zjišťování vadných míst, pro přenos dat (D) a pro přenos energie (E) pro napájení aktivních obvodů v místě měření a v místě vyhodnocování.

8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že funkce snímání se provádí stejnosměrným napětím, přenos dat (D) prostřednictvím modulovaného nosiče s frekvencí 1 až 50 kHz a přenos energie (E) prostřednictvím střídavého napětí 50 Hz.