DE1775046C3

DE1775046C3 - Einrichtung zur Überwachung von Pumpen-Rohrleitungen, insbesondere Pipelines

Info

Publication number: DE1775046C3
Application number: DE19681775046
Authority: DE
Inventors: Max 5144 Wegberg Schierhorn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-06-29
Filing date: 1968-06-29
Publication date: 1980-10-09
Also published as: DE1775046B2; DE1775046A1

Description

Die Erfindung bezieht «ich auf eine Einrichtung zur Überwachung von Pumpen-Rohrleitungen, insbesondere von Pipelines, wobei eine ständige Messung des Drucks und der Durchflußmenge für die Leckerkennung erfolgt, mit einer Signalgebervorrichtung für automatische Signalgabe bei auftretender Leckage oder bei Rohrbruch sowie einer Verzögerungseinrichtung für die Meßvorrichtungen.

Eine derartige Einrichtung ist z.B. aus der DE-PS 41 347 bekannt
Bei dieser bekannten Einrichtung besteht die

ίο Verzögerungseinrichtung in der verzögerten Wirkung langsam schließender Absperrschieber, wodurch eine Zeitverzögerung zwischen dem Eintreten eines Rohrbruches und dem Absperren der Rohrleitung herbeigeführt wird. Dabei geht die bekannte Einrichtung von der Tatsache aus, daß in Druckrohrleitungen der Förderdruck, der Rohrwiderstand und die Fördermenge voneinander abhängig sind. Dazu werden bei dieser bekannten Einrichtung Grenzwerte festgelegt, bei deren Über- bzw. Unterschreitung eine verzögerte Abschaltung erfolgt Nachteilig ist dabei, daß nur große Leckagen, wie Rohrbrüche, erkennbar sind und außerdem je nach Förderleistung eine Nachstellung der Grenzwerte erforderlich ist

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Ein-

richtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß auch kleinere Leckagen zu einem sicheren Ansprechen der Signalgebervorrichtung führen, und zwar unabhängig von der ausgangsseitig entnommenen Fördermenge.

Dies geschieht erfindungsgemäß durch die Anordnung mindestens einer die zeitliche Fördennengen-Tendenz erfassenden Fördermengenmeßvorrichtung der Rohrleitung, mindestens einer die zeitliche Druck-Tendenz erfassenden Druckmeßvorrichtung, und einer

Kopplung dieser Betriebswert-Tendenzen in der Weise,

daß eine Signalgabe nur dann erfolgt, wenn in der

Rohrleitung bei steigender Fördermenge gleichzeitig

ein abfallender Flüssigkeitsdruck ermittelt wird.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß

bei Eintritt eines Lecks am Leckort ein plötzlicher Druckabfall stattfindet Der Druckgradient knickt als Störfront beiderseits des Leckortes zum Leckort hin ab. Unmittelbar nach Eintritt des Lecks herrscht vor und hinter dem Leckort ein höherer Druck als am Leckort selbst Dies hat zur Folge, daß vor dem Leckort (stromauf) diese Druckdifferenz eine Beschleunigung, hinter dem Leckort (stromab) dagegen eine Verzögerung der Fördermenge eintritt. Diese Änderungen breiten sich mit Schallgeschwindigkeit in beiden Richtungen aus. Die Störfront der negativen Druckwelle hat dabei eine synchrone Störfront der Fördermenge (stromauf positiv, stromab negativ) zur Folge. Demgegenüber erfolgt die Nachregelung der Pumpen verhältnismäßig langsam, insbesondere bedingt durch die

mechanische Trägheit der Pumpen. Da die Änderungen des Druckes und der Fördermenge nur kurzzeitig auftreten und darüber hinaus am Meßort nicht unbedingt gleichzeitig eintreffen, bedarf es einer Verzögerungsanordnung, die einen Synchronismus

beider Änderungen sicherstellt Die Verzögerungseinrichtung gemäß der Erfindung dient also einem anderen Zweck und arbeitet anders als die Verzögerungseinrichtung der bekannten Einrichtung.
Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen

Einrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsge-

mäßen Einrichtung,

Fig,2 eine elektro-mechanische Anordnung zur Signalgabe,

F i g. 3 einen Querschnitt durch die Anordnung nach F i g. 2 und

F i g. 4 eine Abwandlung der Anordnung nach F i g. 1 unter Verwendung der elektromechanischen Vorrichtung nach den F i g. 2 und 3.

In F i g. 1 ist mit 1 eine Rohrleitung, z. B. eine Pipeline größerer Länge, bezeichnet, an die eine aus einer oder mehreren Pumpen bestehende Pumpvorrichtung 2 angeschlossen ist, welche die Flüssigkeit über ein Absperrventil 3 in Pfeilrichtung S einem Abnehmer zuführt, dessen Abnehmerleitung 4 z. B. am anderen Ende der Leitung liegt Mit 5 ist ein in der Abnehmerleitung angeordnetes Absperrventil bezeichnet

Unmittelbar hinter der Pumpe 2 ist an die Rohrleitung 1 eine Fördermengenmeßvorrichtung 6 angeschlossen, die während des Pumpenbetriebs die geförderte Flüssigkeitsmenge ständig mißt und die ein elektrisches Schaltelement 7 steuert das in einem elektrischen Signalkreis 8 liegt dessen Eingangsklemrr.!n mit 9 bezeichnet sind. An einer beliebigen Stelle der Rohrleitung 1 ist eine Druckmeßvorrichtung 10 angeschlossen, die im Förderbetrieb ständig den Flüssigkeitsdruck an der betreffenden Stelle der Rohrleitung mißt und die ein Schaltelement 11 steuert das ebenfalls in dem Signalkreis 8 angeordnet ist Die Schaltelemente 7 und 11 sind hintereinandergeschaltet }o In dem Signalkreis 8 sind eine Signalleuchte 12, eine Signalhupe 13 und ein Uhrzeitdrucker 14 parallel geschaltet Wie ersichtlich, erfolgt nur dann eine Signalgabe, wenn über die beiden in Schließstellung befindlichen Schaltelemente 7 und 11 der Stromkreis geschlossen ist

Die Anordnung ist so getroffen, daß das Schaltelement 7, wie dargestellt, normalerweise geöffnet ist und sich nur dann in Schließstellung befindet wenn die Fördermengenmeßvorrichtung 6 einen Anstieg der Fördermenge in der Pumpenleitung 1 feststellt Das Schaltelement 7 bleibt dann für die Dauer des Anstiegs der Fördermenge (oder etwas länger) geschlossen. Es öffnet sobald bzw. nachdem die Fördermenge sich wieder auf einen konstanten Wert eingestellt hat oder wenn eine Fördermengenabnahme eintritt

Das Schaltelement ti ist ebenfalls normalerweise geöffnet; es ist nur dann geschlossen, wenn die Druckmeßvorrichtung 10 in der Rohrleitung 1 einen Druckabfall feststellt Das Schaltelement 11 bleibt dann für die Dauer des Druckabfalls oder etwas länger geschlossen. Es öffnet sobald bzw. nachdem sich der Druck wieder auf einen konstanten Wert eingestellt hat oder ein Druckanstieg in der Rohrleitung 1 vorliegt

Die beiden Meßvorrichtungen 6 und 10 steuern demgemäß die Kontakte unabhängig von der jeweiligen absoluten Betriebsgröße nur in Abhängigkeit von der Tendenz der Betriebswertänderung, d. h. der Änderung des Drucks und der Fördermenge in der angegebenen Richtung.

Es sei angenommen, daß im Normalbetrieb die Förderleistung der Pumpenvorrichtung 2 sowie die von dem Abnehmen entnommene Flüssigkeitsmenge an die Leitung 4 konstant seien. In diesem Fall sind beide Schaltelemente 7 und U geöffnet, so daß keine Signalgabe an der L euchte 12 bzw. der Hupe 13 erfolgt.

Erhöht sich die Forderleistung der Pumpenvorrichtung 2, so schließt iiih für die Zeitdauer des Fördermengenanstiegs der Kontakt 7. Da jedoch der Flüssigkeitsdruck ebenfalls ansteigt, bleibt das Schaltelement 11 geöffnet, so daß keine Signclgabe erfolgen kann. Erniedrigt sich die Förderleistung der Pumpenvorrichtung 2, so fällt der Flüssigkeitsdruck, wodurch das Schaltelement 11 sich schließt Das Schaltelement 7 bleibt geöffnet so daß keine Signalgabe erfolgen kann.

Wird die über die Abnehmerleitung 4 entnommene Flüssigkeitsmenge erhöht so fällt der Flüssigkeitsdruck und die Förderleistung der Pumpvorrichtung 2 erhöht sich. Die Schaltelemente 7 und 11 schließen sich zugleich (oder in zeitlicher Verzögerung). Es erfolgt jetzt eine Signalgabe an der Leuchte 12 und der Hupe 13 sowie die Markierung der Uhrzeit durch den Zeitdrucker 14 oder eine Markierung auf einem Kreisblatt- oder Streifenschreiber. Das Bedienungspersonal wird hierdurch zur Nachprüfung der Anlage veranlaßt Mit den vorhandenen Einrichtungen läßt sich innerhalb kürzerer Zeit feststellen, ob die Signalgabe auf einer Mehrentnahme an der Abnehmerseite oder auf einem Leitungsfehler beruht

Bei einem Rohrbruch schließen sorbit ebenfalls beide Schaltelemente 7 und U, da in diesem Fall die Fördermenge ansteigt und zugleich der Druck in der Rohrleitung abfällt

Die Anordnung kann auch so getroffen werden, daß den eleictrischen Größen (die in Abhängigkeit von den Betriebswerten stehen) jeweils über einen von einem Differentialverstärker gesteuerten Nachführungsregler (auch selbstregelnde Kompensatoren genannt) eine elektrische Spannung nachgeführt wird, wobei ein Differentialverstärker nach Maßgabe der Spannungsdifferenz zwischen der elektrischen Größe und dem Abgriff eines Potentiometers einen elektrischen Motor steuert, der die Potentiometerwelle antreibt derart daß der Motor die Potentiometerwelle so lange in der vorgesehenen Richtung dreht bis die am Potentiometerabgriff anstehende Spannung an den Wert der elektrischen Größe weitgehend angeglichen ist Die Drehrichtung des Motors ist hierbei je nach steigender oder fallender Tendenz des Betriebswertes rechts- oder linlcsdrehend. Die von dem Differentialverstärker an den Motor gegebenen Steuerbefehle können hierbei zur Steuerung eines Relais benutzt werden, welches die Schaltelemente 7 bzw. 11 aufweist

Bei einer mechanisch-elektrischen Erfassung der Tendenz der Betriebswerte können ebenfalls herkömmliche Meßgeräte, wie Manometer, Stauscheiben mit U-Rohr mit Quecksilberfüllung und einseitigem Eisenschwimmer und mit einem auf einer Welle befestigten Zeiger Verwendung finden. Dieser Zeiger nimmt über zwei Kontakte einen Schleppzeiger mit wobei die Anordnung so getroffen ist, daß bei steigendem Betriebswert (ansteigendem Druck oder ansteigender Fördermenge) die Kontaktgabe z. B. rechts und bei fallendem Betriebswert die Kontaktgabe z. B. links erfolgt Durch diese Kontakte wird ein elektrischer Motor, der über eine Rutschkupplung den Schleppzeiger antreibt, so gesteuert, daß er diesen Schleppzeiger dem Gerätezeiger so lange nachführt bis er sich in gleicher Position befindet in der beide Kontakte geöffnet sind. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß der Gerätezeiger der Mengen- oder Druckme3vorrichtung entlastet wird, so daß die Ansprechempfindlichkeit des Gerätes nicht vermindert wird. Die zwischen Gerätezeiger und Schleppzeiger befindlichen Kontakte werden zur Steuerung eines Relais verwendet, welches die Schaltelemente 7 bzw. 11 aufweist.

In Abänderung der vorbeschriebenen Ausführungsform kann gemäß den F i g. 2 bis 4 die Anordnung auch so getroffen werden, daß die genannte Zeigerwelle oder eine hiermit gekuppelte Welle 20 einen Kontaktfinger 21 über eine Rutschkupplung 22 mitnimmt, die eine drehfest auf der Welle sitzende Kupplungsscheibe 23, eine den Kontaktfinger 21 tragende und drehbar auf der Welle sitzende Scheibe 24 sowie eine axial verschiebbare Ankerscheibe 25 eines Elektromagneten 26 aufweist.

Der Kontaktfinger 21 wird von einer schwachen Feder 27 in die Mittellage zwischen zwei einstellbaren elektrischen Kontakten 28 und 29 gezogen. Das Drehmoment der Rutschkupplung ist größer als die Rückstellkraft der Feder 27. Bei steigendem oder fallendem Betriebswert (Druck oder Fördermenge) wird der Kontaktfinger 21 über die Kupplung 22, deren Ankerscheibe 25 unter dem Druck einer Feder 30 gegen die Kupplungsscheibe 23 gedrückt wird, mitgenommen, so daß er sich je nach der Richtung der Änderung des Betriebswertes entweder mit dem Kontakt 28 oder mit dem Kontakt 29 schließt. Bei Kontaktgabe an dem Kontakt 28 wird ein Relais 31 erregt, welches dabei die Schaltelemente 7 bzw. 11 sowie einen weiteren Kontakt 32 schließt. Über den Kontakt 32 wird ein in einem elektrischen .Steuerkreis 33 liegendes Verzögerungsrelais 34 an Spannung gelegt, welches mit einer vorbestimmten zeitlichen Verzögerung seinen Kontakt 35 schließt und damil den Stromkreis 36 des Elektromagneten 26 schließt, so daß dieser die Ankerscheibe 25 der Rutschkupplung anzieht und damit die Kupplung öffnet, so daß der Kontaktfinger 21 sich unter der Wirkung der Feder 27 wieder in die Mittellagc

to einstellt. Hierbei fällt das Relais 31 ab, so daß seine Kontakte wieder geöffnet werden. Das Gerät ist jetzt wieder für den nächsten Stellervorgang betriebsbereit.

Erfolgt eine Kontaktgabe des Fingers 21 an dem Kontakt 29, so wird ein Relais 37 erregt, dessen Kontakt 38 den Stromkreis des Verzögerungsrelais 34 schließt, welches dann die vorbeschriebene Funktion auslöst. Eine Beeinflussung der Schaltelemente 7 bzw. 11 erfolgt in diesem Fall nicht.

Diese Vorrichtung hat vor allem den Vorteil, daß die

Tendenzwerlsteuerung in der gewünschten Richtung der Betriebswertänderung durchgeführt wird, ohne daß hierbei die Ansprechempfindlichkeit des Druck- oder Mengenmeßgeräts beeinträchtigt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Überwachung von Pumpen-Rohrleitungen, insbesondere von Pipelines, ν bei eine ständige Messung des Drucks und tier DurchfluBmenge für die Leckerkennung erfolgt, mit einer Signalgebervorrichtung für automatische Signalgabe bei auftretender Leckage oder bei Rohrbruch sowie einer Verzögerungseinrichtung für die Meßvorrichtungen, gekennzeichnet durch die Anordnung mindestens einer die zeitliche Fördermengen-Tendenz erfassenden Fördermengenmeßvorrichtung (6) der Rohrleitung (1), mindestens einer die zeitliche Druck-Tendenz erfassenden Druckmeßvorrichtung (10) und einer Kopplung dieser Betriebswert-Tendenzen in der Weise, daß eine Signalgabe nur dann erfolgt, wenn in der Rohrleitung (1) bei steigender Fördermenge gleichzeitig ein abfallender Flüssigkeitsdruck ermittelt wird.

2. Einriebtang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem elektrischen Signalkreis (8) mindestens zwei Schaltelemente (7, 11) gekoppelt sind, deren eines (7) bei einem Fördermengenanstieg und deren zweites (11) bei einem Druckabfall anspricht.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente (7, U) aus Arbeitskontakten bestehen, die in dem elektrischen Signalkreis (8) hintereinandergeschaltet sind

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördermengenmeßvorrichfung (6) ans. Leitun_esanfang in Nähe der Pumpenvorrichtung (2) angeordnet ist.

5. Einrichtung nach einem de Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß über die Länge der Rohrleitung verteilt mehrere Druckmeßvorrichtungen (10) mit jeweils einem nur bei fallendem Leitungsdruck ansprechenden Schaltelement (11), vorzugsweise einem Arbeitskontakt, angeordnet sind, wobei diese Schaltelemente untereinander parallel und mit dem Schaltelement (7) der Fördermengenmeßvorrichlung (6) in Reihe hintereinandergeschaltet sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Signalkreis (8) neben einem optischen und/oder einem akustischen Signalgeber (12, 13) ein bei Signalgabe betätigter Uhrzeitdrucker (14) oder eine sonstige Zeitregistriervorrichtung angeordnet ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Druck- und Fördermengenmeßvorrichtung (6, 10) Meßgeräte üblicher Ausführung, wie Manometer, Meßdosen, Staublenden, Volumenzähler, Turbozähler mit Widerstandsfemgebern, Stauscheiben mit Differenzdruckgebern (Bartonzellen) u.dgl. vorgesehen sind, die mit einer an sich bekannten Zusatzvorrichtung ausgestattet sind, welche das jeweilige Schaltelement (7, H) nur für die Zeitdauer der Änderung des ermittelten Betriebswertes (Druck oder Flüssigkeitsmenge) umschaltet.