DE102018212993A1 - System comprising an operational system such as a pipeline and an insulation surrounding it - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine betriebstechnische Anlage zum Aufnehmen eines fließfähigen Mediums, insbesondere einer Rohrleitung und andere metallische Komponenten, umfassend die folgenden Merkmale:- einen den Hohlkörper umgebenden Schutzmantel aus wärmedämmendem und/oder feuchtigkeitsabweisendem Material, zum Beispiel aus Metall;- eine Bohrung, die in den Schutzmantel eingebracht ist und die sich bis zur Mantelfläche des Hohlkörpers erstreckt;- die Sensoreinheit umfasst einen optischen Sensor zum Erfassen des visuellen Zustandes der Metalloberfläche oder der metallbeschichteten Oberfläche.The invention relates to an operational system for receiving a flowable medium, in particular a pipeline and other metallic components, comprising the following features: a protective jacket surrounding the hollow body made of heat-insulating and / or moisture-repellent material, for example made of metal; the protective jacket is introduced and extends to the jacket surface of the hollow body; the sensor unit comprises an optical sensor for detecting the visual state of the metal surface or the metal-coated surface.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Sie umfasst eine betriebstechnische Anlage aus korrosionsanfälligem Material, beispielsweise gewöhnlicher Baustahl, aber auch Edelstahl, der je nach Zusammensetzung korrosionsanfällig sein kann, beispielsweise ein Druckbehälter oder eine Rohrleitung, ebenfalls von einem Schutzmantel umgeben.The invention relates to a system according to the preamble of
Bei solchen betriebstechnischen Anlagen aus Stahl muss daher mit Korrosion gerechnet werden, die im Verlaufe der Zeit auftritt. Die Zeiträume sind unterschiedlich groß. Je nach den Umgebungsverhältnissen tritt Korrosion nach Jahren auf, aber auch bereits nach wenigen Monaten. Je nach Art des zu fördernden Mediums können die Auswirkungen von Korrosion verheerend sein. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn es sich als Medium um aggressive Stoffe handelt. Aber auch bei nichtaggressiven Stoffen kann ein Unterbrechen des Förderstromes schwerwiegende Folgen haben, beispielsweise in Kraftwerken.With such operational systems made of steel, corrosion must therefore be expected, which occurs over time. The periods are different. Depending on the ambient conditions, corrosion occurs after years, but also after a few months. Depending on the type of medium to be pumped, the effects of corrosion can be devastating. This is particularly true if the medium is an aggressive substance. But even with non-aggressive substances, interrupting the flow can have serious consequences, for example in power plants.
Die betriebstechnische Anlage, somit z.B. die Rohrleitung, ist von einer Isolierung umgeben, die besonders der Wärmedämmung dient. Die Isolierung wiederrum ist im Allgemeinen von einem Schutzmantel als mechanischer Schutz und als Wetterschutz umgeben.The operational system, e.g. the pipeline is surrounded by insulation that is particularly useful for thermal insulation. The insulation in turn is generally surrounded by a protective jacket as mechanical protection and as weather protection.
Der Schutzmantel ist in vielen Fällen unerlässlich, er dient dem System als mechanischer- und Wetterschutz. Die Isolierung ist besonders wichtig. Sie verhindert entweder ein Abkühlen eines heißen Mediums, oder ein ungewolltes Aufheizen eines Mediums. Die Isolierung sowie der Schutzmantel verhindern einen freien Blick auf die Mantelfläche der betriebstechnischen Anlage, somit im Allgemeinen der Rohrleitung, so dass der Zustand der Oberfläche nicht erkennbar ist.The protective jacket is essential in many cases; it serves as mechanical and weather protection for the system. Isolation is particularly important. It either prevents a hot medium from cooling down or prevents the medium from heating up unintentionally. The insulation and the protective jacket prevent an unobstructed view of the jacket surface of the technical system, and therefore generally of the pipeline, so that the condition of the surface cannot be seen.
Es gibt zahlreiche Systeme zum Erfassen des Zustandes im Bereich der Grenzfläche, besonders des Zustandes der äußeren Oberfläche der Rohrleitung.There are numerous systems for sensing the condition of the interface, particularly the condition of the outer surface of the pipeline.
So beschreibt
Auch sind zahlreiche weitere Systeme bekannt. Siehe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine betriebstechnische Anlage, z.B. eine petrochemische Anlage, eine Raffinerie, eine Anlage der Lebensmittelindustrie, ein Schiff oder eine Offshore Anlage derart zu gestalten, dass sich der Zustand im Bereich der Grenzfläche mit einfachen Mitteln zuverlässig und leicht erfassen lässt. Dabei ist insbesondere eine Prognosemöglichkeit anzustreben, mit der die Lebensdauer einer solchen betriebstechnischen Anlage vorhergesagt werden kann.The invention has for its object to provide an operational system, e.g. to design a petrochemical plant, a refinery, a plant in the food industry, a ship or an offshore plant in such a way that the condition in the area of the interface can be reliably and easily determined using simple means. In particular, a forecasting possibility is to be aimed at that can be used to predict the service life of such an operational system.
Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved with a device according to
Demgemäß wird gemäß der Erfindung eine Sensoreinheit vorgesehen, mit der sich der Zustand der aus Stahl bestehenden betriebstechnischen Anlage, z.B. einer Rohrleitung oder eines Druckgefäßes, erfassen lässt.Accordingly, according to the invention, a sensor unit is provided with which the condition of the operational plant made of steel, e.g. a pipeline or a pressure vessel.
Hierzu kann die Isolierung und ggf. der die Isolierung umgebende Schutzmantel, Metall - mit einer Bohrung versehen werden, die sich von außen im Allgemeinen radial nach innen zu der genannten Oberfläche erstreckt. Die Sensoreinheit kann sich unmittelbar an der zu überwachenden Oberfläche befinden, aber auch in einem gewissen radialen Abstand hierzu.For this purpose, the insulation and possibly the protective sheath, metal surrounding the insulation, can be provided with a bore which extends from the outside generally radially inwards to the surface mentioned. The sensor unit can be located directly on the surface to be monitored, but also at a certain radial distance from it.
Im Bereich der Umfangsfläche der betriebstechnischen Anlage, befindet sich eine Sensoreinheit. Diese umfasst einen optischen Sensor, beispielsweise Endoskope, Radarsensoren, Ultraschallsensoren, Sensoren, bei denen die Messwerterfassung nicht nur auf Spektralbereiche des sichtbaren Lichtes beschränkt ist, sondern beispielsweise auch optische Sensoren, die Spektralbereiche des IR- oder UV-Bereiches erfassen. Das erfasste Bild kann sodann an eine außen befindliche Auswerteeinheit weitergleitet, angezeigt und/oder analysiert werden. Das Bild kann gegenüber dem Zustand zum Zeitpunkt des Einbaus der Rohrleitung unverändert sein, oder es kann die ersten Anzeichen einer Korrosion wiedergeben, beispielsweise bestimmte Anlauffarben der Oberfläche des Hohlkörpers oder der Rohrleitung, Unregelmäßigkeiten der Oberfläche, oder gar ein Abblättern. Allgemein ist es möglich, das Bild entsprechend der genannten Unregelmäßigkeiten mit Bilder oder Parametern einer bereits vorhandenen Datenbank zu vergleichen. Damit ist es möglich, eine Aussage über den Grad der Korrosion zu treffen.A sensor unit is located in the area of the peripheral surface of the technical plant. This includes an optical sensor, for example endoscopes, radar sensors, ultrasonic sensors, sensors in which the measurement value acquisition is not limited to spectral ranges of visible light, but also, for example, optical sensors which record spectral ranges of the IR or UV range. The captured image can then be forwarded to an external evaluation unit, displayed and / or analyzed. The image can be unchanged from the condition at the time the pipeline was installed, or it can show the first signs of corrosion, for example certain tarnishing colors of the surface of the hollow body or the pipeline, irregularities in the surface, or even peeling off. In general, it is possible to compare the image with images or parameters of an existing database in accordance with the irregularities mentioned. This makes it possible to make a statement about the degree of corrosion.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Sensoreinheit nicht nur einen optischen Sensor, sondern wenigstens einen weiteren Sensor. Hierbei kommen Feuchtigkeits- und/oder Temperatursensoren in Betracht. Hiermit lässt sich nicht nur das aktuelle Bild vom Zustand des Hohlkörpers beziehungsweise der Rohrleitung erfassen, sondern auch Parameter, die in mehr oder minderem Maße verantwortlich sind für die weitere Entwicklung einer Korrosion, und die auf Erfahrungen der Vergangenheit beruhen. So kann beispielsweise der aktuelle Zustand gemäß dem optisch erlangten Bild gut sein und für sich alleine keine Anzeichen einer nahenden Korrosion darstellen. In Verbindung mit der Messung eines Feuchte oder eines Temperatursensors, oder mit diesen beiden kann jedoch anhand von Ergebnissen der Vergangenheit die Schlussfolgerung gezogen werden, so dass eine Korrosion durch ein mathematisches Modell vorhergesagt werden kann. Man wird somit anhand einer Datenbank Prognosen stellen können, die in hohem Maße zuverlässig sind. Zudem gibt der Messwert des Feuchtesensors einen Indikator, wann mit einer erhöhten Korrosionsgefahr der betriebstechnischen Anlage zu rechnen ist. Ist dieser Messwert über einen Zeitraum auffällig, das heißt außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches, so ist dadurch eine entsprechende Kontrolle des jeweiligen Messabschnittes gegeben.According to a further embodiment, the sensor unit not only comprises an optical sensor, but at least one further one Sensor. Moisture and / or temperature sensors come into consideration here. This not only enables the current picture of the condition of the hollow body or the pipeline to be recorded, but also parameters that are more or less responsible for the further development of corrosion and that are based on past experience. For example, the current state according to the optically obtained image can be good and by itself not show any signs of an approaching corrosion. In connection with the measurement of a humidity or a temperature sensor, or with these two, however, conclusions can be drawn on the basis of past results, so that corrosion can be predicted by a mathematical model. It will therefore be possible to make predictions based on a database that are highly reliable. In addition, the measured value of the moisture sensor provides an indicator of when an increased risk of corrosion in the operational system is to be expected. If this measured value is conspicuous over a period of time, that is, outside of a predetermined tolerance range, the corresponding measurement section is checked accordingly.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anlage sieht somit vor, die Ergebnisse eines optischen Sensors sowie eines Feuchtesensors und/oder eines Thermometers gemeinsam zu erfassen und einem Analysegerät zuzuleiten, womit anhand der Daten einer bereits existierenden Datenbank Prognosen bezüglich der künftigen Entwicklung von Korrosion aufgestellt werden können.An advantageous embodiment of the system according to the invention thus provides for the results of an optical sensor and a moisture sensor and / or a thermometer to be recorded together and to be sent to an analysis device, with which predictions regarding the future development of corrosion can be made on the basis of the data of an already existing database.
Denkbar ist, dass die Sensoreinheit dauerhaft an kritischen Stellen der Anlage, z.B. der Rohrleitung angebracht wird.It is conceivable that the sensor unit permanently at critical points in the system, e.g. the pipeline is attached.
Kritische Stellen der Anlage können beispielsweise Verbindungsabschnitte mehrerer Hohlköper, Schweißnähte oder Biegungen des Hohlkörpers sein.Critical points of the system can be, for example, connecting sections of a plurality of hollow bodies, weld seams or bends in the hollow body.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird nicht nur ein optischer Sensor, sondern auch ein Feuchtesensor verwendet. Dabei wird eine Mehrzahl von optischen Sensoren und Feuchtesensoren in einer Art Gitternetz angeordnet, und zwar im Bereich der Mantelfläche der Rohrleitung. Dabei gilt es, den visuellen Zustand der Mantelfläche der Rohrleitung zu erfassen, und zugleich die Feuchte im Bereich der Mantelfläche.In a further advantageous embodiment, not only an optical sensor, but also a moisture sensor is used. A plurality of optical sensors and moisture sensors are arranged in a type of grid, specifically in the area of the lateral surface of the pipeline. It is important to record the visual condition of the surface of the pipeline, and at the same time the moisture in the area of the surface.
Im Allgemeinen ist es schwieriger, aus lokalen, einzeln überwachten Punkten der betriebstechnischen Anlage, ein defekt oder eine ungewünschte Veränderung zu ermitteln. Die Anordnung in einem Gitternetz ist daher vorteilhaft, weil eine Gruppe von Einzelergebnissen der einzelnen Sensoren - optische Sensoren und Feuchtesensoren - geliefert wird. Aus der Vielzahl lassen sich Mittelwerte bilden, aber auch direkte Punkte überwachen.In general, it is more difficult to determine a defective or an undesired change from local, individually monitored points in the operational system. The arrangement in a grid is advantageous because a group of individual results of the individual sensors - optical sensors and moisture sensors - is supplied. Average values can be formed from the large number, but also direct points can be monitored.
Daher wird man mehrere solcher Sensoreinheiten entlang einer Rohrleitung vorsehen, da der Zustand der Rohrleitung auf ihrer Länge variieren kann. So sind beispielsweise die Bereiche von Krümmern oder Rohrverzweigungen besonders gefährdet für Korrosion. Zwischen zwei einander benachbarten Stellen können mehrere Meter liegen.Therefore, several such sensor units will be provided along a pipeline, since the condition of the pipeline can vary in length. For example, the areas of elbows or pipe branches are particularly at risk of corrosion. There can be several meters between two adjacent points.
Eine Datenübertragung der Ergebnisse von der einzelnen Sensoreinheit zu einer Analyseeinrichtung kann kabelgebunden, oder kabellos mittels einer Funkverbindung erfolgen. An die Anlage angebrachte Sensoreinheiten können bidirektional angesteuert werden, wodurch sich beispielsweise vorgegebene Intervalle oder einzelnen Zeitpunkte zur Messwertaufnahme ergeben.A data transmission of the results from the individual sensor unit to an analysis device can take place in a wired manner or wirelessly by means of a radio connection. Sensor units attached to the system can be controlled bidirectionally, resulting in, for example, predetermined intervals or individual points in time for recording the measured values.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Auswertung von Messergebnis umfasst mehrere Schritte:
- Zu Beginn einer Messung wird der Zustand der Mantelfläche einer Rohrleitung mittels einer Sensoreinheit erfasst. Die Sensoreinheit weist einen oder mehrere optische Sensoren auf, sowie zugleich einen oder mehrere Feuchtesensoren und Temperatursensoren
- At the start of a measurement, the condition of the lateral surface of a pipeline is recorded using a sensor unit. The sensor unit has one or more optical sensors as well as one or more humidity sensors and temperature sensors
Es wird die Feuchte mittels eines oder mehrerer Feuchtesensoren gemessen.
- - Der vom optischen Sensor erfasste visuelle Zustand und die vom Feuchtesensor erfasste Feuchte, sowie die Temperaturwerden einer Analyseeinrichtung übermittelt. Die Übermittlung kann dabei kabelgebunden oder drahtlos erfolgen.
- - Die Analyseeinrichtung umfasst eine Datenbank mit bereits bekannten Zuständen in Form von Referenzwerten und Parametern in Form von Diagrammen „Zustand über dem Zeitablauf“
- - Die erfassten Zustände werden mit den bereits bekannten Zuständen und Referenzwerten, sowie den jeweiligen Parametern verglichen.
- - Auf Basis dieser Vergleiche wird eine Prognose berechnet.
- - The visual state detected by the optical sensor and the moisture detected by the moisture sensor, as well as the temperature are transmitted to an analysis device. The transmission can be wired or wireless.
- - The analysis device comprises a database with already known states in the form of reference values and parameters in the form of diagrams “state over time”
- - The recorded states are compared with the already known states and reference values, as well as the respective parameters.
- - A forecast is calculated on the basis of these comparisons.
Anhand der Prognose wird ein zukünftiger Zustandsverlauf der Stahloberfläche dargestellt. Dadurch können rechtzeitig entsprechende Bauteile instandgesetzt werden. Hiermit wird die Betriebssicherheit der thermischen Anlage sichergestellt.The prognosis shows a future state of the steel surface. Corresponding components can be repaired in good time. This ensures the operational safety of the thermal system.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:
-
1 eine thermische Anlage mit Rohrleitungen; -
2 eine Rohrleitung mit Schutzmantel; -
3 ein optischer Sensor zur Erfassung eines Zustandes der Oberfläche; -
4 Feuchtsensoren in einer Anordnung als Gitternetz; -
5 anwendungsorientierte Verwendung der erfindungsgemäßen Messeinheit zur Zustandsbewertung.
-
1 a thermal system with pipes; -
2 a pipe with a protective jacket; -
3 an optical sensor for detecting a state of the surface; -
4 Humidity sensors arranged as a grid; -
5 application-oriented use of the measuring unit according to the invention for condition assessment.
In
In
Das Aufspüren von Korrosion ist somit von fundamentaler Bedeutung. Von besonderer Bedeutung ist das Aufspüren einer künftigen Korrosionsgefahr, am besten das Stellen einer Prognose für jenen Zeitpunkt, zu welchem Korrosion bevorsteht oder in kritischem Maße beginnt. Bleiben solche Vorgänge unbemerkt, so schreitet die Korrosion fort und kann damit zur Zerstörung der Rohrleitung dienen, aber auch des Schutzmantels
In
Zusätzlich ist eine Abstandseinrichtung (nicht dargestellt) vorstellbar, mit deren Hilfe ein definierter Abstand zwischen Sensor
Der optische Sensor
The optical sensor
In
In
Damit werden die erfassten Messwerte der Feuchtesensoren
Mit einer Kombination aus optischen Sensor
Mittels der Analyseeinrichtung
Somit kann eine Prognose
In
Die U-förmigen Leiter mit den Schenkeln
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- thermische Anlagethermal plant
- 22
- betriebstechnische Anlageoperational system
- 2.12.1
- Rohrleitungpipeline
- 2.22.2
- Oberflächesurface
- 2.32.3
- Grenzschichtinterface
- 2.42.4
- Isolierunginsulation
- 2.52.5
- Korrosionencorrosion
- 2.62.6
- Schutzmantelmantle
- 33
- Erfassungsvorrichtungdetection device
- 3.13.1
- optischer Sensoroptical sensor
- 3.23.2
- Beleuchtungseinrichtunglighting device
- 3.33.3
- Schnittstelleinterface
- 44
- Feuchtesensorhumidity sensor
- 4.14.1
- Gitternetzgrid
- 55
- Analyseeinrichtunganalyzer
- 5.15.1
- Referenzwertereference values
- 5.25.2
- Parameterparameter
- 5.35.3
- Prognoseforecast
- 66
- Backendserverbackend server
- 6.16.1
- DatenbankDatabase
- 77
- Messeinheitmeasuring unit
- 7.17.1
- Leiterladder
- 7.27.2
- Spannungsquellevoltage source
- 7.37.3
- Alarmeinrichtungalarm device
- 7.47.4
- Schenkelleg
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- WO 2017/198897 A1 [0007]WO 2017/198897 A1 [0007]
- WO 2017/129983 A1 [0007]WO 2017/129983 A1 [0007]
- US 9823179 B2 [0007]US 9823179 B2 [0007]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |