DE10110987A1

DE10110987A1 - Verfahren für die Bestimmung einer Leckrate

Info

Publication number: DE10110987A1
Application number: DE2001110987
Authority: DE
Inventors: Stephan Ester
Original assignee: Woehler Messgeraete Kehrgeraete GmbH
Current assignee: Woehler Messgeraete Kehrgeraete GmbH
Priority date: 2001-03-07
Filing date: 2001-03-07
Publication date: 2002-09-26
Anticipated expiration: 2021-03-08
Also published as: DE10110987B4

Abstract

Für die Bestimmung einer Leckrate eines Lecks 1 in einer unter einem Überdruck stehenden Gasleitung 2, in einem Gasbehälter oder dergleichen ist eine Meßvorrichtung vorgesehen, die eine Absaugvorrichtung 5 mit einem Ansaugstutzen 4 aufweist und einen daran anschließenden rohrartigen Abschnitt 6 mit einem Lüfter 7 und einem Anschluß 11 für die Zuführung einer Gasprobe an einem Gassensor eines Gasspürgerätes 10.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Bestimmung einer Leckrate eines Lecks in einer unter einem Überdruck stehenden Gasleitung, in einem Gasbehälter oder dergleichen.

Die Prüfungen von Leitungsanlagen werden durch die technischen Regeln für Gas-Installationen des DVGW, des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches e. V., regelmäßig vorgegeben. Insbesondere ist in dem DVGW-Arbeitsblatt G 624 die Ermittlung der Gasleckmenge durch Anwendung eines Leckmengenmessgerätes oder durch die Ermittlung des Druckabfalls in der druckbeaufschlagten Leitungsanlage und einer darauf basierenden grafischen oder rechnerischen Bestimmung der Leckrate erläutert.

Von Bedeutung ist die Ermittlung der Gasleckmenge vor dem Hintergrund, daß bei einer Leckrate von mehr als 5 l/h eine Leitung sofort außer Betrieb zu nehmen ist, bei einer Leckrate von 1 l/h bis 5 l/h eine Leitung nachgedichtet werden darf und bei einer Leckrate von weniger als 1 l/h die Leitung als gebrauchsfähig angesehen wird.

Die bekannten Verfahren zur Messung der Leckrate erfordern bei der Verwendung eines Leckmengenmessgerätes einen erheblichen technischen Aufwand und bei der Ermittlung des Druckabfalls eine Schätzung des Leitungsvolumens und die Verwendung von Tabellen für unterschiedliche Betriebsdrucke.

Vor diesem technischen Hintergrund macht die Erfindung es sich zur Aufgabe, ein Verfahren für die Bestimmung der Leckrate zur Verfügung zu stellen, das in einfacher Weise durchführbar ist, das insbesondere keine Eingriffe in die Leitungsanlagen selbst erfordert und das auf vorhandene Ressourcen beispielsweise auch die eines Installateurs zurückgreift.

Für das Feststellen eines Gases, beispielsweise Erdgas, Stadtgas oder dergleichen in einer Umgebungsluft sind Gasspürgeräte bekannt, die die Konzentration des Gases in einer Messprobe ermitteln und diese Konzentration je nach Kalibrierung beispielsweise in Prozent oder ppm anzeigen. Diese Geräte werden für das Aufspüren von Lecks auch eingesetzt. Es lassen diese Geräte jedoch keine Bestimmung einer Leckrate zu.

Ist mit solch einem Gasspürgerät ein Leck entdeckt worden, so stellt das Verfahren nach der Erfindung gemäß des Anspruchs 1 auf die Verfahrensschritte des Absaugens der Umgebungsluft des Leckes, des Bestimmens des abgesaugten Volumenstromes V_ges, des Messens der Gaskonzentration C_ges einer Probe des Volumenstromes _ges mit einem Gasspürgerät und die Berechnung der Leckrate _Leck aus der Gleichung _Leck = C_ges._ges/C_kal mit dem Kalibrierungsfaktor C_kal des Gasspürgerätes ab.

In an sich üblicher Weise wird mit dem Gasspürgerät die Gaskonzentration C_ges einer Probe aus dem abgesaugten Volumenstrom _ges, deren Volumenstrom gegenüber dem abgesaugten Volumenstrom _ges vernachlässigbar klein ist, durch die Mischungsgleichung

C_ges = (C_Luft._Luft + C_kal._Leck)/_ges (1)

bestimmt.

In dieser Gleichung (1) kann weiter die Gaskonzentration C_Luft in dem mitangesaugten Volumenstrom V_Luft der Luft der weiteren Umgebung, bspw. eines Raumes, C_Luft = 0 gesetzt werden, da diese Gaskonzentration in der Regel im ppm-Bereich liegt, was gegebenenfalls auch durch eine gründliche Lüftung des Raumes erreicht werden kann.

Die Gaskonzentration im Bereich des Lecks und damit auch in dem von dort abgesaugten Teilvolumenstrom _Leck kann zu 100% angenommen werden, womit man hinsichtlich der eingangs erläuterten Grenzen der Leckrate auf der sicheren Seite ist. Damit kann für diese Gaskonzentration der Kalibrierungsfaktor C_kal des Gasspürgerätes eingesetzt werden.

Der abgesaugte Volumenstrom _ges ist beispielsweise aus einer Lüfterkennlinie, wenn ein solcher zum Absaugen auch benutzt wird, bestimmbar. Bevorzugt wird der Volumenstrom _ges jedoch gemessen, beispielsweise mittels Hitzedrahtanemometer wie Honeywellmassenstromsensoren, über einen Druckabfall an einer Blende oder dergleichen mehr.

Dadurch ergibt sich als durchaus brauchbare Näherungslösung aus der Gleichung (1)

C_ges = C_kal._Leck/_ges (2)

und daraus die Leckrate zu

_Leck = C_ges._ges/C_kal (3)

Der letzte Verfahrensschritt der Berechnung kann zweckmäßig noch durch eine Auswertevorrichtung vorgenommen werden, die sowohl dem Gasspürgerät zugeordnet werden kann als auch der nachstehend beschriebenen Vorrichtung für die Bestimmung der Leckrate eines Lecks in einer unter einem Überdruck stehenden Gasleitung, in einem Gasbehälter oder dergleichen, insbesondere nach dem eingangs erläuterten Verfahren.

Um sicher zu stellen, daß bei einer ersten Leckratenmessung auch tatsächlich die Gesamtmenge des aus einem Leck ausströmenden Gases erfaßt wurde, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß nach einer ersten Bestimmung der Leckrate eine zweite Kontrollbestimmung der Leckrate mit einem geänderten Volumenstrom _ges durchgeführt wird. Stimmen beide Messungen überein, so wurde die gesamte aus dem Leck austretende Gasmenge abgesaugt und war jeweils Bestandteil des abgesaugten Volumenstromes _ges. Insbesondere ist bei der Kontrollbestimmung der Leckrate an eine Messung mit vergrößertem Volumenstrom _ges gedacht. Solches kann leicht durch eine Erhöhung der Lüfterleistung durch eine Drehzahlerhöhung bewirkt werden, wenn ein solcher Lüfter den Volumenstrom _ges hervorruft.

Die Vorrichtung nach der Erfindung insbesondere zur Durchführung des voranstehend beschriebenen Verfahrens weist eine Absaugvorrichtung zum Absaugen der Umgebungsluft des Leckes und einen Anschluß an ein Gasspürgerät für eine Bestimmung der Gaskonzentration in dem abgesaugten Volumenstrom _ges auf. Diese Absaugvorrichtung wird regelmäßig einen Ansaugstutzen aufweisen, der in der Umgebung des Lecks bei der Bestimmung der Leckrate positioniert wird. Innerhalb dieser Absaugvorrichtung wird zumeist ein Ventilator oder Lüfter vorgesehen sein, durch den der notwendige Druckunterschied für das Absaugen aufgebaut wird.

Zumeist wird die Absaugvorrichtung auch weiter eine Messvorrichtung für die Bestimmung des abgesaugten Volumenstrom _ges aufweisen, falls nicht in einfacherer Weise, jedoch auch ungenauer, über die Lüfterkennlinie dieser Volumenstrom ermittelt wird.

Um möglichst sicher zu gehen, daß auch tatsächlich das gesamte aus einem Leck austretende Gas von der Vorrichtung nach der Erfindung für die Bestimmung der Leckrate erfasst wird, ist weiter eine trichterartige, ein Leck überdeckende Aufweitung des Ansaugstutzens vorgesehen. Gegebenenfalls kann eine solche Aufweitung auswechselbar sein, so daß die Vorrichtung nach der Erfindung in einfacher Weise unterschiedlichen Rohrdurchmessern von Gasleitungen angepaßt werden kann.

Eine der eingangs angesprochenen Meßvorrichtungen für die Bestimmung des Volumenstroms _ges sowie eine gegebenenfalls dieser Vorrichtung zugeordnete Auswertevorrichtung für die Berechnung der Leckrate vervollständigen das Messensemble.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert, in der eine Vorrichtung lediglich schematisch dargestellt ist.

In der einzigen Fig. 1 der Zeichnung ist ein Leck 1 in einer Rohrleitung 2 angedeutet. Das Leck 1 wird von einer gegebenenfalls austauschbaren Aufweitung 3 eines Ansaugstutzens 4 der erfindungsgemäßen Vorrichtung für das Bestimmen der Leckrate _Leck überdeckt.

An den Ansaugstutzen 4 der Absaugvorrichtung 5 schließt weiter ein rohrartiger Abschnitt 6 an, der einen Ventilator oder einen Lüfter 7 aufnimmt. Der Lüfter sollte mit einer niedrigen Spannung betrieben werden oder explosionsgeschützt ausgebildet sein, damit bei einem elektromotorischen Antrieb des Lüfterrades ausgeschlossen ist, daß es hier zu einem Entzünden eines explosiven Gases durch die elektrische Spannung kommen kann.

Der Lüfterkennlinie des Lüfters 7 kann gegebenenfalls auch der Volumenstrom V_ges innerhalb der Absaugvorrichtung 5 entnommen werden. Zweckmäßiger und genauer ist jedoch eine Messvorrichtung 8 für das Bestimmen des Volumenstroms _ges, beispielsweise für eine Druckdifferenzmessung über eine angedeutete Blende 9.

Stromab einer derartige Messvorrichtung 8 wird eine Gasprobe entnommen und einem Gasspürgerät 10 zugeführt. Die Gestaltung des Anschlusses 11 wird regelmäßig davon abhängen, wie daß verwendete Gasspürgerät 10 ausgelegt ist, insbesondere ob eine Probe in das Gasspürgerät 10 eingeführt werden muß oder ob ein Gasspürsensor beispielsweise in die Wandung der Absaugvorrichtung 5 eingelassen werden kann. Der Volumenstrom, der hierbei verloren geht, ist vernachlässigbar klein, so daß in der eingangs erläuterten Weise die Leckrate _Leck bestimmt werden kann.

Die Berechnung kann durch die Elektronik des Gasspürgerätes 10 auch erfolgen, wie auch die Anzeige der Leckrate _Leck, wenn dieses über eine entsprechende Auswertevorrichtung verfügt. Alternativ kann, insbesondere auch für die Nachrüstung vorhandener Gasspürgeräte 10, die Absaugvorrichtung 5 selbst mit einer solchen Auswertevorrichtung versehen sein.

Wird nun beispielsweise an einem Leck in einer Erdgasleitung ein Volumenstrom _ges = 2000 l/h und eine Konzentration C_ges = 100 ppm gemessen und zeigt das Gasspürgerät 10 in reinem Erdgas eine Konzentration C_kal = 100% an, ergibt sich für die Leckrate:

V_Leck = (2000 l/h).(100.10^-6)/(100.10^-2) = 0,2 l/h

Bei der nachfolgenden Kontrollbestimmung der Leckrate mit einem verdoppelten Volumenstrom von bspw. _ges = 4000 l/h muß dann das Gasspürgerät 10 eine Konzentration von 50 ppm anzeigen, womit aufgezeigt ist, daß auch die tatsächliche Leckrate ermittelt wurde.

Claims

1. Verfahren für die Bestimmung einer Leckrate eines Lecks in einer unter einem Überdruck stehenden Gasleitung, in einem Gasbehälters oder dergleichen, gekennzeichnet durch
daß Absaugen der Umgebungsluft des Leckes (1),
daß Bestimmen des abgesaugten Volumenstromes _ges,
daß Messen der Gaskonzentration C_ges einer Probe des Volumenstromes _ges mit einem Gasspürgerät (10) und
daß Berechnen der Leckrate _Leck aus _Leck = C_ges._ges/C_kal mit dem Kalibrierungsfaktor C_kal des Gasspürgerätes (10).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer ersten Bestimmung der Leckrate eine zweite Kontrollbestimmung der Leckrate mit einem geänderten Volumenstrom _ges durchgeführt wird.

3. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenstrom _ges gemessen wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung der Leckrate _Leck durch eine Auswertevorrichtung vorgenommen wird.

5. Vorrichtung für die Bestimmung einer Leckrate eines Lecks in einer unter einem Überdruck stehenden Gasleitung, in einem Gasbehälters oder dergleichen, insbesondere nach dem Verfahren nach den vorangehenden Ansprüchen, aufweisend eine Absaugvorrichtung (5) zum Absaugen der Umgebungsluft des Leckes (1) und einen Anschluß (11) an ein Gasspürgerät (10) für eine Bestimmung der Gaskonzentration C_ges in dem abgesaugten Volumenstrom _ges.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine trichterartige, ein Leck (1) überdeckende Aufweitung (3) eines Ansaugstutzens (4).

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Meßvorrichtung (9) zur Bestimmung des Volumenstroms _ges.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Auswertevorrichtung für die Berechnung der Leckrate _Leck.