DE1775231C

DE1775231C - Pipe pig for the detection and location of leaks in pipelines through which liquid flows. Eliminated from: 1525858

Info

Publication number: DE1775231C
Authority: DE
Inventors: Hendrik; Riemsdijk Arnoldus Joannes van Dipl.-Chem.; Amsterdam Bosselaar
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Publication date: 1971-08-05

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rohrmolch nicht mit Rohrmolchen aufgespürt) und einer Leckzur Feststellung und Ortung von Leokstellen in flüs- kanallönga von 6 bis 8 mm (6 mm 1st die Übliche slgkeltsdurchströmten Rohrleitungen, der Ultraschall- RohrwandungsstUrke für Ölleitungen) errechnen sich Schwingungen in der Rohrleitung aufnimmt und ge- Resonanzfrequenzen zwischen etwa 80 und 115 kHz, gebenenfalls daraus abgeleitete Signale registriert. S bei denen die Intensität von Schwingungen stark an»The invention relates to a pipe pig (not tracked with pipe pigs) and a leak for the detection and location of leok spots in a river channel length of 6 to 8 mm (6 mm is the usual Pipes flowed through by sluggish flow, the ultrasonic pipe wall thickness for oil pipes) are calculated Absorbs vibrations in the pipeline and generates resonance frequencies between about 80 and 115 kHz, possibly registered signals derived therefrom. S in which the intensity of vibrations strongly increases »

Rohrmolche sind Prüfgeräte, die mittels der strö- steigt,Pigs are testing devices that use the flow to increase,

menden Flüssigkeit ζ. B. durch eine Ölleitung bewegt Durch experimentelle Untersuchungen wurde jewerden und mit einer Meßeinrichtung für Signale aus- doch ermittelt, daß auch bei Wahl des nach obiger gerüstet sind, die charakteristischerwetfso an Stellen Berechnung optimalen Frequenzbereiches keine Meßin der Rohrleitung auftreten, an denen ein Leck in io ergebnisse erhielt werden, bei denen der Unterschied der Rohrwandung vorhanden ist, Bei einem bekann- zwirnen einem eine Leckstelle anzeigenden Signal ten Rohrmolch wird das hörbare Rauschen, das von und dem ständigen Störsignalpegel immer so ausreider an einer Leckstelle austretenden Flüssigkeit ver- chend groß 1st, daß eine Leckstelle mit Sicherheit erursacht wird, beobachtet. Dieses von der Leckstelle kannt wird. flowing liquid ζ. B. moved through an oil pipe Through experimental investigations it was determined with a measuring device for signals that even if the above are selected, the characteristic where there are no measurements in the pipeline where a leak occurs in the optimal frequency range io results are obtained in which the difference in the pipe wall is present. In the case of a known pipe pig signal indicating a leak , the audible noise, which is always so large from the constant noise signal level, is correspondingly large that a leak will be caused with certainty, observed. This is known from the leak.

herrührende Rauschen ist jedoch relativ schwach und 15 Da aber ein Rohrmolch, soll sein Einsatz sinnvoll muß in einem Raum beobachtet werden, in dem sehr . sein, mit sehr großer Sicherheit Leckstellen erkennviele andere Rauschquellen wirksam sind. Stör- bar machen muß, ist es das der Erfindung zugrunde geräusche werden hauptsächlich durch die in der liegende Problem, einen im Ultraschallbereich arbei-Rohrleitung strömende Flüssigkeit, durch im Zuge tenden Rohrmolch zu schaffen, mit dem Leckstellen der Rohrleitung angeordnete Pumpen und durch das ao eindeutig erkennbar sind. Das Problem löst über-Schaben des Molches an der Rolirwandung ver- raschend ein Rohrmolch der eingangs genannten Art, ursacht. Deshalb hat sich herausgestellt, daß einwand- der erfindungsgemäß Ultraschallschwingungen selekfreie Untersuchungen mit sicheren Ergebnissen unter tiv im 35-kHz-Bereich aufnimmt.
Verwendung des hörbaren Rauschens nicht möglich Es wunie gefunden, daß bei einer solchen Fre-However, the resulting noise is relatively weak and 15 But since a pig, its use should be sensible must be observed in a room in which very. many other sources of noise are effective. It is the noise that is the basis of the invention mainly due to the problem of creating a liquid flowing in the ultrasonic range, due to the pipe pig in the course, pumps arranged with leaks in the pipeline and the ao are clearly recognizable. The problem is solved by scraping the pig on the wall of the roll, surprisingly a pipe pig of the type mentioned at the beginning. It has therefore been found that the ultrasonic vibrations according to the invention can perform selective examinations with reliable results, sometimes in the 35 kHz range.
Use of audible noise not possible It has been found that with such a frequency

sind. 95 quenzwahl der Unterschied zwischen einem eine Leck-are. 95 quenzwahl the difference between a leakage

Es ist auch bekannt, daß ein an einer Rohrleck- stelle anzeigenden Signal und dem Rauschsignalpegel stelle nach außen austretendes Medium stärkere Ul- am größten ist. Außerdem ist die Intensität der an traschallschwingungen erzeugt, die von der Außen- einer Leckstelle erzeugten Schwingungen im 35-kHzseite der Rohrleitung her aufgenommen werden kön- Bereich unabhängig von der Wandstärke des Rohres nen. 30 und kaum abhängig vom Leckdurchmesser und vonIt is also known that a signal indicating a pipe leak and the noise signal level put outwardly leaking medium stronger ul- is largest. Also, the intensity of the on Ultrasonic vibrations generated, the vibrations generated from the outside of a leak on the 35 kHz side the pipeline can be recorded regardless of the wall thickness of the pipe nen. 30 and hardly dependent on the leak diameter and on

Es gibt einen nicht zum Stand der Technik ge- der Form des Leckes.There is one not prior art about the shape of the leak.

hörenden Vorschlag, Rohrmolche derart auszubilden, Das Auftreten eines so hohen Nutzsignales imlistening proposal to train pigs in such a way, The occurrence of such a high useful signal in

daß sie Ultraschallschwingungen aufnehmen können. 35-kHz-Bereich ist überraschend und war nach derthat they can absorb ultrasonic vibrations. 35 kHz range is surprising and was after

Da festgestellt wurde, daß die in der Rohrleitung Theorie und entsprechend dieser durchgeführten Exauftretenden Störgeräusche im allgemeinen einen 35 perimente nicht zu erwarten.Since it was established that the ex-occurring in the pipeline theory and according to this carried out Interfering noises are generally not to be expected for a period of 35 years.

schwächeren Energieanteil im Ultraschallbereich auf- Die physikalischen Gründe für das Entstehen vonThe physical reasons for the emergence of

weisen, und da außerdem die Absorption und Streu- starken Ultraschallschwingungen von niedrigerer Freung von Ultraschallschwingungen in den geförderten quenz als die »Orgelpfeifen«-Resonanzfrequenzen Flüssigkeiten stärker ist als die von hörbaren Schwin- sind noch nicht in allen Einzelheiten geklärt. Es kann gungen, läßt sich in diesem Falle ein höherer Stör- 40 aber davon ausgegangen werden, daß außen am Leckabstand als bei der Ausnutzung des hörbaren Rau- kanal Wirbel in der austretenden Flüssigkeit entsteschens erwarten. Nach dem genannten Vorschlag soll hen, die ein »weißes Rauschen« erzeugen, dessen Inmit dem Rohrmolch ein breiter, periodisch durchlau- tensität mit zunehmender Frequenz ansteigt und kurz fener Frequenzbereich abgehorcht und der bei jedem oberhalb 35 kHz stark abfällt. Der steile Abfall ober-Durchlauf erfaßte Spitzenwert registriert werden, da 45 halb 35 kHz ist unerwartet und bisher unerklärt. Die die Frequenz auftretender Spitzenwerte von der Erfindung macht sich dieses bisher nicht erkannte, Größe und Form des Lecks, vom Druck innerhalb bei 35 kHz liegende und stark ausgeprägte Intender Rohrleitung und von anderen Größen abhänge. sitätsmaximum, das größer als das bei Resonanz auf-Der Vorschlag nennt für die Lokalisierung von Leck- tretende ist, zunutze.show, and there also the absorption and scattering strong ultrasonic vibrations of lower frequency of ultrasonic vibrations in the conveyed frequency as the "organ pipe" resonance frequencies Liquids is stronger than that of audible Schwin- have not yet been clarified in all details. It can However, in this case a higher level of interference can be assumed that the outside of the leakage distance than with the use of the audible Rau- canal, eddies in the exiting liquid erupt expect. According to the proposal mentioned, those that generate a "white noise" should have its Inmit the pig has a broad, periodic intensity that increases with increasing frequency and becomes short listened to a wider frequency range and which drops sharply for everyone above 35 kHz. The steep descent above pass recorded peak value are registered, since 45 half 35 kHz is unexpected and so far unexplained. the the frequency of occurring peak values from the invention makes this previously not recognized, The size and shape of the leak, the pressure within 35 kHz and strong intent Pipeline and depend on other sizes. sity maximum, which is greater than that in the case of resonance on the Suggestion calls for the localization of leaks is to be used.

stellen den relativ hohen Frequenzbereich zwischen 50 Die Meßeinrichtung von bekannten Rohrmolchen 60 und 105 kHz, was gut mit der theoretischen Über- arbeitet im allgemeinen ständig und ist mit einer einlegung übereinstimmt, daß ein Leck bzw. ein Leck- gebauten Registriereinrichtung, z.B. einem Diagrammkanal in der Wandung eines Rohres einen Hohlraum schreiber, verbunden, die die empfangenen Signale bildet, in dem günstige Bedingungen für die Erzeu- fortlaufend über der Zeit aufzeichnet. Ein Leck ist gung eines spezifischen Tones bzw. einer spezifischen 55 aus der Aufzeichnung durch einen zackenartigen An-Schallfrequenz vorliegen. Die physikalischen Erschei- stieg erkennbar. Bei der häufig mehrere Tage dauernnungen entsprechen ungefähr denen in einer offenen den Reise der Rohrmolche durch Ölleitungen ist je-Orgelpfeife, so daß die Tonhöhe von der Länge / und doch die Auswertung solcher Aufzeichnungen äußerst in weitaus geringerem Maße auch vom Durchmesser rf mühselig, da die Aufzeichnung einer ganzen Reise sowie von der Schallgeschwindigkeit c in der in Frage öo sehr umfangreich ist. Durch die erfindungsgemäße kommenden Flüssigkeit abhängt. Die Resonanzfre- Wahl des 35-kHz-Frequenzbereiches wird jedoch der quenz /₀ läßt sich berechnen aus: Störabstand so groß, daß eine automatische Auswer-represent the relatively high frequency range between 50. The measuring device of known pipe pigs 60 and 105 kHz, which works well with the theoretical revision in general and is consistent with an insertion that a leak or a leak-built recording device, e.g. a diagram channel in The wall of a pipe is connected to a cavity recorder, which forms the received signals, in which the favorable conditions for the generation are continuously recorded over time. A leak is the presence of a specific tone or a specific 55 from the recording due to a jagged sound frequency. The physical appearance is recognizable. In the often several days lastings approximately correspond to those in an open the journey of the pipe pigs through oil pipes is ever-organ pipe, so that the pitch of the length / and yet the evaluation of such recordings extremely to a much lesser extent also of the diameter rf arduous, since the Record of a whole trip as well as the speed of sound c in which the question öo is very extensive. Depends on the coming liquid according to the invention. The resonance frequency of the 35 kHz frequency range is, however, the frequency / ₀ can be calculated from: Signal-to-noise ratio so large that an automatic evaluation

4 _ _cj2 . j' tung der laufenden Messung möglich ist. Diese wird 4 _ _c j2. j ' tion of the current measurement is possible. This will

wobei ° ' ^m einfacher Weise bei einem registrierenden Röhr-where ° ' ^m simply in the case of a registering tube

I' — 1+ι_π(1 ⁶5 molch durch einen der Registriereinrichtung vorge- I '- 1 + ι _{π (} 1 ⁶ 5 pig presented by one of the registration devices

schalteten Schwellwertdetektor erzielt, der alle Si-switched threshold detector, which all Si

ist. Für Durchmesserwerte zwischen 0,1 und 1 mm gnale, deren Betrag und/oder Dauer jeweils unter (Lecks mit Durchmesser von mehr als 1 mm werden einem bestimmten Schwellwert liegt, unterdrückt. Da-is. For diameter values between 0.1 and 1 mm gnale, their amount and / or duration under (Leaks with a diameter of more than 1 mm are suppressed if a certain threshold value lies.

durch ist sichergestellt, daß dl« Registriereinrichtung nur anspricht, wenn das Signal die eingestellten Schwellwerte überschreitet. Der Schwellwert für den Betrag des Signals entspricht dem Pegel des Grundrauschens, wodurch dieses in der Anzeige nicht mehr in Erscheinung tritt. Der Schwellwert für die Signaldauer verhindert, daß scharf ausgeprägte Signale sehr kurzer Dauer, selbst wenn sie den vorgegebenen Schwellwert für den Betrag übersteigen, als Leckstelle gewertet werden. Die Einführung eines Schwellwertes für die Signaldauer ist mittels einer integrierenden Schaltung realisierbar. Durch die Maßnahmen ist erreicht, daß auf dem Aufzeichnungsträger nur noch den tatsächlichen Leckstellen entsprechende Aufzeichnungen sichtbar werden und im übrigen überhaupt keine Aufzeichnung erfolgt. Die Auswertung des Aufzeichnungsträgers ist also dadurch wesentlich einfacher gemacht. This ensures that the registration device only responds when the signal exceeds the set threshold values. The threshold value for the amount of the signal corresponds to the level of the background noise, which means that it no longer appears in the display. The threshold value for the signal duration prevents sharply pronounced signals of very short duration from being assessed as a leak, even if they exceed the predetermined threshold value for the amount. The introduction of a threshold value for the signal duration can be implemented by means of an integrating circuit. What is achieved by the measures is that only records corresponding to the actual leakage points are visible on the recording medium and otherwise no recording takes place at all. The evaluation of the recording medium is thus made much easier.

Die Auswertung kann noch weiter dadurch erleichtert werden, daß die Registriereinrichtung einen Zeit- ao geber umfaßt, dessen jeweilige Anzeige beim Auftreten eines Signals hinter dem Schwellenwertdetektor aufzeichenbar ist. Die beim Feststellen und Passieren einer Leckstelle ermittelte Zeit stellt ein hinreichend genaues Maß für den Ort der Leckstelle dar. Diese as Zeit wird nun auf dem Aufzeichnungsträger direkt in Form von Symbolen oder Zahlenwerten aufgezeichnet. Es braucht also kein Kurvendiagramm mehr ausgewertet zu werden, sondern es können direkt Zahlen oder Symbole gelesen werden. Wird ein Zeitgeber verwendet, der eine Registrierung in Intervallen von , 10 Sekunden ermöglicht, ist die Ortung einer Leckstelle noch nüt einer Genauigkeit von 100 m möglich, wenn sich die Leckstelle in einer Entfernung von 100 km vom Ausgangspunkt der Wanderung des Prüfgerätes durch die Rohrleitung befindet.The evaluation can be further facilitated by the fact that the registration device records a time ao Encoder includes whose respective display when a signal occurs behind the threshold detector is recordable. The time determined when detecting and passing a leak is sufficient exact measure for the location of the leak. This as Time is now recorded directly on the recording medium in the form of symbols or numerical values. There is no longer a need to evaluate a curve diagram, but numbers can be used directly or symbols are read. A timer is used that records a registration at intervals of , 10 seconds, the location of a leak is still possible with an accuracy of 100 m, if the leak is at a distance of 100 km from the starting point of the hike of the test device through the pipeline.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigtThe invention is shown below with reference to schematic drawings of an advantageous embodiment explained in more detail. It shows

F i g. 1 ein Blockschema eines Rohrmolches nach der Erfindung undF i g. 1 shows a block diagram of a pipe pig according to the invention and

F i g. 2 das Ausgangssignal des Verstärkers in Abhängigkeit von der vom Rohrmolch in einer Rohrleitung zurückgelegten Weglänge.F i g. 2 the output signal of the amplifier as a function of the distance covered by the pig in a pipeline.

Der Rohrmolch weist ein Mikrophon 1 auf, das für den Empfang von Ultraschallschwingungen im gewünschten Frequenzbereich geeignet ist. Da sich dieses Mikrophon in einer strömenden Flüssigkeit befindet, ist es zweckmäßig nach Art der sogenannten Hydrophone ausgebildet. Das Mikrophon 1 ist an einem selektiven Verstärker 2 angeschlossen, der nur ein schmales Frequenzband im Bereich um 35 kHz verstärkt. An diesen Verstärker ist ein Schwellwertdetektor 3 angeschlossen. Wenn das verstärkte Signal bestimmte Schwellwerte überschreitet, gibt derDetektor 3 über ein Relais ein Signal an ein Registriergerät 4 ab, wodurch in diesem die jeweilige Anzeige eines Zeitgebers 5 durch Aufdruck auf eine Karte aufgezeichnet wird. Da das Zeitintervall, das seit Beginn der Wanderung des Molches durch die Rohr-. 1 h»n Ut ein Maß fUr die gesuchte Emleitung verstrichen ist, em Ma» ^H* aus der The pig has a microphone 1 which is suitable for receiving ultrasonic vibrations in the desired frequency range. Since this microphone is located in a flowing liquid, it is expediently designed in the manner of the so-called hydrophones. The microphone 1 is connected to a selective amplifier 2 which amplifies only a narrow frequency band in the region of 35 kHz. A threshold value detector 3 is connected to this amplifier. If the amplified signal exceeds certain threshold values, the detector 3 emits a signal to a recording device 4 via a relay, whereby the respective display of a timer 5 is recorded in this by being printed on a card. Since the time interval that has elapsed since the pig began to migrate through the pipe . 1 h »n Ut a measure for the sought-after derivation has elapsed, em measure from the

fernung ist, tan'der Ort opu distance is, tan'der place opu ^ _Der ^ _The

aufgezeichneten ^Zei|>⁸"f °?_t ,_{ner dure}h einen Pfeil 6recorded ^Zei |?> ⁸ "f ° _t, h _{ner dure} an arrow 6

Sch^lv^^^irElMlell« der Inte angedeuteten Einrtemung*H, ^_n Sch ^ lv ^^^ irElMlell «the Inte indicated Einrtemung * H, ^ _n

srations« t für0 Btaggugasrations «t for 0 Btagguga

durch einen Pfeil 7 ang^ Amplitude desby an arrow 7 ang ^ amplitude of the

Einstellen jenes Schwc\ *»" . _d Registrier-Set that Schwc \ * »". _D Registration

^vorein- ^{in advance} -

^/SiiSwSSÄ den Verlauf des An, ^Fl8· Α· selektiven Verstärkers 2, wenn der gangssignals des sdektiwn ^ _{Rohrleitung pas}. ^ / SiiSwSSÄ the course of the An, ^Fl8 · Α · selective amplifier 2, if the output signal of the sdektiwn ^ _{pipeline pas} .

Rohrmolch ein UcKJ· _Kurvenverlauf zugrund-.· ,tort. D» dem dargeJemen ^ ^.^ ^Pipe pig based on a UcKJ · _curve course. ·, Tort. The presented Yemen ^ ^. ^ ^

liegende Leckstelle mreu* Wandstärke delying leak m reu * wall thickness de

den Abmessungen J₁O-O₁Zm^ Rohrleituni·the dimensions J ₁ OO ₁ cm ^ Rohrleituni

etwa 24 kg/cm. Die a η
ölmenge betrug 6QVh. Auf Oeabout 24 kg / cm. The a η
amount of oil was 6QVh. On Oe

1den1den

Durchmesser «onDiameter «on

Rohrleitungen auf.Pipelines on.

Claims

Patent claims:

1. Pipe pig for the detection and location of leaks in pipelines through which liquid flows, which picks up ultrasonic vibrations in the pipelines and, if necessary, derives them from them Signals registered, characterized in that the device uses ultrasonic vibrations selectively records in the 35 kHz range.

2. Pipe pig according to claim 1, which registers the ultrasonic vibrations, characterized by a threshold detector (2) connected upstream of the registration device (4, S ) for suppressing all signals whose magnitude and / or duration is below a certain threshold value.

3. pipe pig according to claim 2, characterized in that the registration device (4,5) comprises a timer (5) whose respective display when a signal occurs behind the Threshold detector (3) can be recorded.

1 sheet of drawings