DE1590313B2 - Anordnung zum Schutz von Rohrleitungen, insbesondere von druckgasgeschützten Kabelanlagen - Google Patents
Anordnung zum Schutz von Rohrleitungen, insbesondere von druckgasgeschützten KabelanlagenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Schutz von Rohrleitungen, insbesondere von druckgasgeschützten
Kabelanlagen, gegen das Eindringen von Feuchtigkeit in die Kabelseele, bei welcher beim Auftreten
einer Leckstelle in der Rohrleitung bzw. im Kabelmantel aus einem Gasvorratsbehälter oder einem
Kompressor über eine Speiseleitung Schutzgas in die Kabelanlage nachgespeist wird.
Hochwertige Kabelanlagen werden zum Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit durch Einspeisen
von Gasen, z. B. Stickstoff oder Luft, auf einen gegenüber ihrer Umgebung höheren Druck gebracht. Beim
Undichtwerden des Kabelmantels oder der Garnituren tritt das Schutzgas an der Leckstelle aus. Die Gasverluste
an der Leckstelle führen zu einem Abfall des Kabeldrucks, wodurch von beiden Seiten her eine Gasströmung
zur Fehlerstelle hin einsetzt. Es sind Kabelüberwachungseinrichtungen bekannt, bei weichen an den
Speisepunkten am Anfang und Ende des pneumatischen Abschnitts durch eine laufende Nachspeisung ein
konstanter Druck aufrechterhalten wird, so daß die an einer Leckstelle entstehenden Gasverluste solange ausgeglichen
werden, bis der Gasvorrat in den Hochdruckvorratsflaschen erschöpft ist oder bei Kompressoranlagen
der Kompressor aussetzt.
ίο Bei anderen Anlagen werden die Gasverluste durch
eine pulsierende Nachspeisung, z. B. durch welchelseitige Entleerung und Wiederauffüllung eines zwischen die
Gasvorratsanlage und die Kabelanlage geschalteten Meßbehälters ausgeglichen. Derartige Anlagen werden
in den DT-AS 10 14 621 und 10 50 418 beschrieben, die dem Anzeigen, Orten und Abschätzen der Größe einer
Gasundichtheit in einem druckgasgeschützten Kabel dienen. Die Kabelanlage weist hierzu einen z. B. durch
einen Kompressor gespeisten Pufferbehälter auf, der über ein Absperrventil einen Meßbehälter speist. Von
hier aus gelangt das Gas an ein Reduzierventil, das den Gasdruck auf 2 atü reduziert. Anschließend folgt ein
Feindruckregler, der den Gasdruck auf 0,6 atü vermindert und den Druck im Kabel konstant hält. Über ein
weiteres Ventil wird das Kabel pneumatisch zu- oder abgeschaltet. Bestimmungsgemäß wird die Anlage zum
Anzeigen, Orten und Abschätzen der Größe einer Fehlerstelle eingesetzt und zwar unter Verwendung einer
Impulszählvorrichtung. Gezählt wird hier die Anzahl der Füllungen des als Volumennormal dienenden Meßbehälters,
wodurch man Angaben über die in die Kabelanlage einströmende Gasmenge erhält. Da diese
Zähleinrichtung nur dann ein auswertbares Ergebnis liefern kann, wenn die Gasfüllung des Meßbehälters
immer wieder auf den vorgesehenen Gasdruck gebracht wird, muß die Kompressoranlage für den maximal
möglichen Gasverlust ausgelegt werden.
Da die Größe der Gasverluste in diesen Anlagen außer von der Größe des Lecks, auch von der Höhe des
Nachspeisedrucks, des Strömungswiderstands des Kabels und von der Entfernung der Leckstelle zu den
Nachspeisestellen abhängig ist, treten bei gleicher Fehlergröße und gleichem Nachspeisedruck unterschiedlich
hohe Gasverluste auf. Je näher dabei die Fehlerstelle zum Anfang oder Ende des pneumatischen Abschnitts
liegt, umso größer werden die von den Nachspeiseeinrichtungen zu ergänzenden Gasmengen.
Die Gasverluste können dabei, selbst bei kleinen Mantelschäden (Querschnitt der Leckstelle in der Größenordnung
von 1 mm2) bis zu 1000 NL je Stunde betragen. Da die Größe der Gasflaschen begrenzt ist,
kann der zur Verfügung stehende Gasvorrat bei in der Nähe liegenden Fehlern in wenigen Stunden verbraucht
sein. Der Kabeldruck in den beschädigten Kabein fällt dann in kurzer Zeit soweit ab, daß er an der
Leckstelle nicht mehr den Druckänderungen der Umgebung (atmosphärische Druckschwankungen, Ansteigen
des Grundwasserspiegels) folgt und somit Feuchtigkeit in die Kabelseele eindringen kann.
Um diesen Zeitpunkt nach Möglichkeit hinausschieben zu können, setzt bei bekannten Anlagen die automatische
Nachspeisung erst dann ein, wenn der Betriebsdruck erheblich abgesunken ist. Beispielsweise
kann bei einem Betriebsdruck von 0,5 atü der Nachspeisedruck 0,2 atü betragen. Bei Kabelanlagen mit
einem maximalen Abstand der Speisepunkte bis zu 20 km und einem spezifischen Strömungswiderstand
der Kabel in der Größenordnung von
100 ■ ΙΟ"6 p.s/cm6 ist nach den bisherigen Erfahrungenein
Nachspeisedruck von 0,2 atü auch vollkommen ausreichend, um bei Fehlerstellen in der Mitte zwischen den
Nachspeisestellen die Druckschwankungen der Kabelumgebung auffangen zu können.
Wird aus irgendwelchen Gründen der Abstand der Speisestellen größer gewählt oder sollen Kabel mit höherem
Strömungswiderstand geschützt werden, so muß, um den Druckgasschutz über die ganze Kabelstrecke
aufrechtzuerhalten, der Nachspeisedruck erhöht werden. Durch diese Druckerhöhung würde jedoch
der zur Verfugung stehende Gasvorrat bei einer Fehlerlage in der Nähe der Speisestellen durch die entsprechend
dem höheren Druck größeren Gasverluste in sehr kurzer Zeit verbraucht sein und das Kabel wäre
dann nicht mehr ausreichend gegen das Eindringen von Feuchtigkeit geschützt.
Für einen ausreichenden Schutz der Kabelanlagen wären somit für den selten auftretenden Extremfall dimensionierte
Gasvorratsbehälter bzw. Kompressorenlagen erforderlich, die natürlich sehr teuer und aufwendig
sind.
Um den für den Schutz von Anlagen erforderlichen Aufwand geringer halten zu können, sind bei der Anordnung
nach der Erfindung zur Begrenzung des Nachspeisegasflusses ein oder mehrere Strömungswiderstände
zwischen zwei in die Speiseleitung eingebauten Druckminderern angeordnet. Im Gegensatz zu bekannten
Einrichtungen wird somit der volle Betriebsdruck an der Speisestelle nur so lange aufrechterhalten, wie
sich die Gasverluste, deren Höhe sonst von der Größe des Lecks, dem spezifischen pneumatischen Widerstand
des Kabels, dem Nachspeisedruck und der Entfernung des Lecks von den Nachspeisestellen abhängt,
unterhalb eines bestimmten Wertes halten. Als Strömungswiderstände können beispielsweise Blenden, Düsen
oder Kapillaren dienen, die vorteilhafterweise einstellbar ausgebildet sind und auf diese Weise die Einstellung
der maximalen Nachspeisemenge für das Schutzgas ermöglichen. Man erzielt damit bei einem
gegebenen Gasvorrat eine Einstellmöglichkeit für eine bestimmte wählbare Mindestschutzzeit.
Die Anwendung von Kapillaren zur Begrenzung des Nachspeisegasflusses wird an sich bereits in dem deutschen
Patent 12 26 183 vorgeschlagen. Bei der dort beschriebenen Einrichtung soll ein Gasvorratsbehälter
über eine Speiseleitung, einen Druckregler und einen pneumatischen Widerstand an das Kabel angeschlossen
werden. Der Betriebsdruck wird somit durch den Druckregler bereits vor dem pneumatischen Widerstand,
an den das Kabel unmittelbar angeschlossen ist, bestimmt. Demgegenüber liegt bei der Anordnung
nach der Erfindung vor dem pneumatischen Widerstand ein Zwischendruckregler, der den Gasdruck lediglich
z. B. auf 5 atü reduziert/während der Betriebsdruck für das Kabel erst durch einen dem pneumatischen
Widerstand nachgeschalteten Betriebsdruckregler bestimmt wird. Dadurch ergeben sich wesentliche
Unterschiede zwischen dem älteren System und dem System gemäß der Erfindung bezüglich des Betriebs-Verhaltens.
Bei dem neuen System bleibt der Betriebsdruck am Kabelanfang im Fehlerfalle konstant, wenn
eine normale Fehlergröße vorliegt. Ein Druckabfall tritt erst bei größeren Fehlern in Amtsnähe ein; hierdurch
wird das Kabel besser geschützt als bei Anwendung des älteren Systems, bei dem der Druckregler unmittelbar
am Kabel nicht vorhanden ist. Bei Fehlern in Feldmitte des pneumatischen Abschnitts wird der zum
Schutz des Kabels erforderliche Gasstrom durch den gleichbleibenden Betriebsdruck des Reglers am Kabelanfang
aufrechterhalten, während bei dem älteren System der erforderliche Gasstrom im Fehlerfalle über
den dem Druckminderer nachgeschalteten pneumatischen Widerstand gemindert wird.
Beim Vergleich der beiden Systeme kann man weiter feststellen, daß der pneumatische Widerstand bei dem
neuen System ein verhältnismäßig hohes Druckgefälle, nämlich, wie aus F i g. 1 ersichtlich, von z. B. 5 atü am
Ventil DI und von 0,5 atü am Regler DII überbrückt, während der pneumatische Widerstand bei dem älteren
System lediglich zwischen einem den Betriebsdruck (0,5 atü) festlegenden Druckminderer und dem Kabel
liegt; der pneumatische Widerstand wirkt hier praktisch als pneumatische Verlängerung des Kabels.
Die Anwendung von Kapillaren in druckgasüberwachten Kabelanlagen ist an sich bekannt und zwar bei
pneumatischen Meßverfahren zur Ortung von Bleimantelschäden in langen Fernmeldekabeln (Liste 100 der
Maschinenbau Hafenhütte, Peter Lancier, Münster/Westfalen, Ausgabe 1958). An den beiden Enden
eines Überwachungsabschnitts ist je eine Gasnachspeisestelle angeordnet und ein Feindruckmesser vorgesehen,
der von einem Druckgasbehälter aus gesehen hinter einem Reduzierventil angeschlossen ist. Die Druckwerte
des Speisegases sind mittels dieser Feindruckmesser vor Durchführung einer Messung an den beiden
Nachspeisestellen auf gleiche Werte einzuregeln und zwar mit Hilfe der Reduzierventile. Von jedem Feindruckmesser
führt eine Kapillare zu einem weiteren Feindruckmesser, der unmittelbar an der Speisestelle
des Fernmeldekabels angeschlossen ist und somit die jeweilige Größe des an der Speisestelle herrschenden
Gasdrucks anzeigt. Durch den Strömungswiderstand der Kapillare entsteht ein Druckgefälle, welches durch
die vor und hinter den Kapillaren angeordneten Feindruckmesser zu ermitteln ist. Nach bestimmten Auswertungsmethoden
kann die Lage des Fehlers in der Meßstrecke ermittelt werden. Die Kapillaren dienen
bei diesem Meßverfahren dazu, eine günstige Anpassung der Druckverhältnisse zu erreichen, die von der
Kabellänge und vom Kabeltyp abhängen. Sie zielen nicht auf eine Begrenzung des Gasflusses und werden
nur im Zusammenhang mit einer Fehlerortung verwendet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden näher erläutert.
F i g. 1 zeigt das Prinzip einer Anordnung nach der Erfindung. Aus der Hochdruckflasche FL wird das
Schutzgas entnommen, dessen Druck durch den Druckminderer DI auf einen Zwischendruck, z. B. 10 atü, herabgesetzt
wird. Manometer M\ zeigt den Druck in dem Vorratsbehälter Fl an. Im als Filter wirkenden Abscheider
A werden Verunreinigungen zurückgehalten. Über die regelbare Blende S erreicht das Gas den
Feindruckregler DII, der auf cien Betriebsdruck der
Kabelanlage K eingestellt ist. Vor dem Druckregler DlI ist ein Manometer F und nach dem Druckregler
unmittelbar an der Kabelspeisestelle das Manometer MlI angeschlossen. Entsteht in der Kabelanlage ein
Leck, so setzt von den beiden Enden des pneumatischen Abschnitts einer Kabelanlage aus eine Gasströmung
zur Fehlerstelle hin ein. Mit steigendem Gasfluß fällt der Druck hinter der Blende 5 ab. Erreicht der
Gasfluß den mittels der Blende S eingestellten und für die Aufrechterhaltung des Druckgasschutzes ausreichenden
Wert, so ist der Druck bis auf den Druck der
äußeren Umgebung abgesunken. Da der Regler DII im
Fehlerfalle für die Gasströmung offen ist, fällt damit auch der Nachspeisedruck hinter dem Regler DII
umso mehr ab, je näher die Fehlerstelle zum Speisepunkt liegt. Die nachströmende Gasmenge bleibt dabei
nahezu gleich groß, da der Druck hinter der Blende S von der Größe der Gasströmung abhängig ist, kann das
Manometer F in Nl/h geeicht werden, so daß hier die Größe des Gasflusses gemessen werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel für die Anwendung der in F i g. 1 beschriebenen Anordnung ist in F i g. 2 angegeben.
Die Anordnung ist für eine zweigleisige, durchlaufende Kabelanlage ausgebaut, die hier nach beiden Seiten
pneumatisch abgeschlossen überwacht und im Fehlerfalle laufend nachgespeist wird. Die Anordnung besteht
aus dem in der Figur unten befindlichen Flaschenfeld FF, dem im mittleren Teil befindlichen Versorgungsfeld
VFund dem im oberen Teil untergebrachten Überwachungsfled ÜF. Als Gasvorratsbehäher dienen
die Flaschen FIX und Fl2, die über die Druckminderer
CA, D5 und D6 an das Ventil 12 angeschlossen sind. Die
Manometer MJ und M5 zeigen den Druck in den Vorratsflaschen
und das Manometer M4 den Zwischendruck am Ventil 12 an. Das Auffüllen der Kabelabschnitte
KX und K2 erfolgt unter Umgehung der Blenden 51 und S2 über das Ventil 12, Druckminderer CQ,
die Ventile 4 und 3 bzw. 5 und, je nachdem welches Kabel gefüllt werden soll, über die Ventile 1,2,6 oder 7.
Da die Druckminderer Cß, CA, D5 und D6 fest eingestellt sind, bedarf es hierzu nur der öffnung der betreffenden
Ventile. Im Betriebszustand, also bei mit Gas gefüllten Kabeln, sind die Ventile 3, 4, 5, 8, 9, 10 und 11
geschlossen, während die Ventile 1, 2,6, 7 und 12 geöffnet sind. Tritt in der Kabelanlage ein Leck auf, so setzt
eine Gasströmung über das Ventil 12, die fest eingestellten, als Stoßminderer wirkenden Blenden BX bzw.
Bl, die Abscheider AX bzw. A2, die veränderbaren Blenden Sl bzw. S2 und die Druckminderer DX bzw,
Dl zum fehlerhaften Kabel hin ein. Durch diese Gasströmung entsteht vorwiegend an den Blenden Sl bzw.
S2 ein Druckabfall, der selbst bei offenem Kabelmantel in der Nähe der Speisestelle die Größe der in ein Kabel
nachströmenden Gasmenge nicht über einen festen, mit den Blenden Sl bzw. S2 einstellbaren Endwert ansteigen
läßt. Die Manometer M1 und Ml sprechen auf den
Kabeldruck an, während die Manometer Fl und FZ den Gasdruck in Speiserichtung gesehen hinter den Blenden
Sl bzw. S2 messen. Da der Gasdruck hinter den Blenden Sl bzw. S2 von der Größe der strömenden
Gasmenge abhängig ist, kann durch die Manometer Fl bzw. F2 auch die Größe der Gasverluste gemessen
werden, wenn diese z. B. in Nl/h geeicht werden. Die Kontaktgeber KoX bzw. Ko 2 können nun so einge-
1S stellt werden, daß sie Kontakt geben, sobald der Nachspeisefluß
eine bestimmte, wählbare Größe erreicht. Die Druckminderer CA und D5 sind auf einen unterschiedlich
hohen Abgabedruck eingestellt, z. B. CA auf 13 atü und /35 auf 11 atü. Treten Gasverluste auf, so
werden sie zunächst nur von der F/l über CA (13 atü) ergänzt. Nach Erschöpfung des Gasvorrats in FIX erfolgt
die weitere Nachspeisung durch F/2 über D5 (11 atü). Der Zwischendruck vor dem Druckminderer
D6 fällt also von 13 atü auf 11 atü. Ist nun der Kontakt-
2S geber Ko3 auf 12 atü Ansprechdruck eingestellt, so erfolgt
eine Kontaktgabe, sobald die Vorratsflasche FIX
praktisch entleert ist und gegen eine volle Flasche ausgewechselt werden muß. Der nachgeschaltete Druckminderer
D6 ist auf 10 atü Abgabedruck eingestellt und sorgt dafür, daß unabhängig davon, ob die Nachspeisung
aus FIX oder F/2 erfolgt, ein gleichbleibender Druck vor den Blenden Sl und S2 aufrechterhalten
wird.
Die Prüfstutzen Pl und P2 dienen zum Anlegen der
Prüfleitungen für Kontroll- oder Fehlermessungen. Der Prüfstutzen P2 kann über die Ventile 8, 9, 10 und 11
wahlweise an irgend einen der Kabelabschnitte angeschlossen werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Anordnung zum Schutz von Rohrleitungen, insbesondere von druckgasgeschützten Kabelanlagen,
gegen das Eindringen von Feuchtigkeit in die Kabelseele, bei welcher beim Auftreten einer Leckstelle
in der Rohrleitung bzw. im Kabelmantel aus einem Gasvorratsbehälter oder einem Kompressor
über eine Speiseleitung Schutzgas in die Kabelanlage nachgespeist wird, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Begrenzung des Nachspeisegasflusses ein oder mehrere Strömungswiderstände
zwischen zwei in die Speiseleitung eingebauten Druckminderern angeordnet sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Flußrichtung hinter dem bzw. den
Strömungswiderständen ein Druckmesser zur Ermittlung der Größe des Gasflusses eingebaut ist.
3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Flußrichtung hinter
dem bzw. den Strömungswiderständen ein Kontaktgeber zur Meldung des Abfalls des Gasdrucks auf
einen bestimmten Wert eingebaut ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Ventile oder Mehrwegehähne
zur wechselweisen Anschaltung der einzelnen zu überwachenden Leitungen bzw. Kabel an einen Betriebs-
oder Meßkreis.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Strömungswiderstand
ein mechanisch wirkendes Filter eingebaut ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an mehrere an die Anlage
anschaltbare Gasvorratsbehälter bzw. Kompressoren Druckminderer angeschlossen sind und
daß diese auf einen solchen unterschiedlichen Druck eingestellt sind, daß zunächst der erste Vorratsbehälter
bzw. die erste Kompressor-Anlage den Gasnachspeisebedarf deckt und beim Leerwerden
dieses ersten Vorratsbehälters bzw. beim Stillstand der Kompressor-Anlage ein zweiter Vorratsbehälter
od. dgl. die Nachspeisung übernimmt.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Meldung des Abfallens
von Gasdrücken Kontaktgeber vorgesehen sind.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DED0050989 | 1966-08-31 | ||
DED0050989 | 1966-08-31 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1590313A1 DE1590313A1 (de) | 1970-04-16 |
DE1590313B2 true DE1590313B2 (de) | 1975-09-11 |
DE1590313C3 DE1590313C3 (de) | 1976-04-15 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1590313A1 (de) | 1970-04-16 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |