DE19501044A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen von Fehlmengen bei Leitungssystemen für gasförmige oder flüssige Medien - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen von Fehlmengen bei Leitungssystemen für gasförmige oder flüssige Medien

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Description

Immer wieder erfährt man aus den Medien, daß durch defekte Leitungssysteme, die für den Transport von gasförmigen oder flüssigen Stoffen eingesetzt Werden, durch Undichtigkeiten und Manipulationen, Explosionen oder Umweltschäden ausgelöst bzw. verursacht werden, die von erheblichem Umfang sein können. Bei der Gasversorgung im Haushaltsbereich z. B. wird durch diese Tatsache der Energieträger Gas, trotz vieler Vorteile, mit großer Skepsis betrachtet.
Aber auch bei problematischen Flüssigkeiten insbesondere in der chemischen Industrie oder bei der Mineralölförderung, verursachen Leckagestellen oft große Schäden.
An dem Beispiel der Gasversorgung im Haushaltsbereich soll das Problem und die prinzipielle Lösung, stellvertretend für die anderen Bereiche, näher erläutert werden:
Spricht man mit Gasleitungs-Installateuren, hört man immer wieder, daß undichte Rohrsysteme wegen unterschiedlichster Ursachen im nachhinein abgedichtet werden müssen.
Hier werden Schwachstellen, insbesondere bei flexiblen Leitungen, bei Anschlüssen und Verbindungssystemen genannt.
Um diese Risiken abzustellen, soll das Prinzip des Fehlerstrom-(FI-)Schutzschalters, der bei der Stromversorgung im Haushalt den unkontrolliert abfließenden Leckstrom registriert und die Anlage ausschaltet, übernommen werden.
Der FI-Schalter arbeitet mit einer Differenzmessung, bei der die Strommenge, die ins Haus kommt, mit der Menge, die über die Ver­ braucher wieder zurückfließt, verglichen wird.
Beim Überschreiten eines festgelegten Unterschiedes wird der Schutzschalter ausgelöst.
Dieses Prinzip kann auch z. B. bei der Gasversorgung im Haushaltsbereich zur Erfassung von Leckstellen im Gasleitungsnetz sinnvoll eingesetzt werden.
Es soll kontinuierlich kontrolliert werden, ob die gesamte Gas­ menge, die ins Haus gelangt, auch tatsächlich bei den Verbrauchern ankommt.
Um dieses zu erreichen, sollte zunächst die Gasmenge, die durch die Messung (2) der Gasabnahmemenge zur Bestimmung der Energiekosten ohnehin vorgenommen wird, mit dem Steuermodul (4) elektronisch erfaßt werden.
Unmittelbar vor jedem Verbraucher (siehe Zeichnung I) wird ebenfalls die jeweilige Gasmenge mit Hilfe einer Meßeinrichtung (2b, 2c, 2d) bestimmt.
Damit auch die durch einen möglichen Defekt der Sicherungseinrich­ tung ausströmende, unverbrannte Gasmenge erfaßt wird, sollte die Thermosicherung bzw. die für diesen Zweck eingesetzte Zündsiche­ rung (10) der jeweiligen Brennstelle mit der Verbrauchsmengenmes­ sung in Reihe geschaltet sein.
Das heißt, daß beim Ausbleiben z. B. des elektrischen Steuerstromes (7) der Zündsicherung auch die Gasmengenmessung im Gerät 2b unter­ bleibt, wodurch über die Differenzmessung das Hauptventil (1) geschlossen wird.
Da in der Regel in einem Einfamilienhaushalt maximal drei unter­ schiedliche Verbraucher vorhanden sind, müßten hier in den Geräten zur Produktion von Heizwärme, von Warmwasser und beim Gasherd der jeweils einzelne Geräteverbrauch (2b, 2c, 2d) ermittelt werden.
Die Meßeinrichtungen (2, 2b, 2c, 2d) sind elektrisch untereinander verbunden (8, 9) und kommunizieren in folgender Weise:
Die Gasmenge (2), die außerhalb oder innerhalb des Hauses gemessen wird, wird mit der Summe der Gasmengen (2b, 2c, 2d,), die bei den Verbrauchern ankommen bzw. verbraucht werden, mit Hilfe einer Dif­ ferenzschaltung (4) verglichen.
Das elektrisch steuerbare Absperrventil (1) sollte vorzugsweise in einem belüfteten Schacht untergebracht sein, in dem sich auch die Meßeinrichtung (2) befindet.
Wird, unter Berücksichtigung einer bestimmbaren Toleranzmenge eine Differenz durch das Steuermodul (4) festgestellt, schließt das Ventil (1) über die Steuerleitung (3) die Gashauptleitung (5).
Die elektrische Steuereinrichtung (4) sollte so ausgelegt sein, daß
  • a) sich die Differenzmessung in zeitlichen Abständen auf "Null" stellt, damit Meßfehler und Gerätetoleranzen bei den Einlauf- und Auslaufzählern nicht über einen längeren Zeitraum addiert bzw. verschleppt werden können.
  • b) bei Störungen innerhalb eines bestimmten Toleranzbereiches die Abschaltung z. B. 3mal quittiert werden kann, bevor die Quittierung gesperrt wird.
Danach sollte die Anlage nur von einem Fachmann nach eingehender Überprüfung wieder in Betrieb genommen werden können.
  • c) das Steuergerät über einen Alarmausgang verfügt. Dieser könnte z. B. bei Hauszentralen oder Tele-Störungsmeldeeinrichtungen, sowie bei einer vorhandenen Alarmanlage sinnvoll eingesetzt werden.
  • d) an dem Signalgeber zusätzlich Gassensoren angeschlossen werden können.
  • e) beim Ausfall der elektrischen Stromversorgung, die Schutzeinrichtung auf einen AKKU-Betrieb umgeschaltet wird.
  • f) die Einrichtung eine Prüftaste besitzt, mit der die Gasmenge aus dem Leitungssystem (5) abgelassen werden kann, die den Einsatz der Schutzeinrichtung aktiviert.
Systembedingt überprüfen sich die einzelnen Mengenzähler (2, 2b, 2c, 2d) auch gegenseitig auf Funktion.
Sollte eine Meßeinrichtung, aus welchen Gründen auch immer, aus­ fallen, würde eine Differenz gemessen und die Leitung (5) durch das Hauptventil (1) geschlossen; das gleiche wäre auch bei einem Defekt der Meßeinrichtung und der Zündsicherung (10).
Die für die Messung bzw. Kommunikation erforderliche Signalüber­ tragung (8) könnte erfolgen:
  • 1. mit einer elektrischen Leitung,
  • 2. durch Signalübertragung über das vorhandene E-Leitungsnetz,
  • 3. mit Hilfe der Funktechnik.
Die Signalübertragung 2 bietet sich insbesondere für die Nachrü­ stung bestehender Gasversorgungseinrichtungen an, wobei die Übertragung mit Hilfe der Funktechnik vorzugsweise bei langen Leitungswegen einzusetzen ist.
Da bei der elektrischen Energieversorgung eine ähnliche Schutzein­ richtung vom Gesetzgeber vorgeschrieben wird, sollte das bei der Gasversorgung mit vergleichbaren Risiken ebenso sein, zumal die Kosten einer solchen Sicherungseinrichtung vertretbar sind.
Bezugszeichenliste
1. Hauptventil - extern steuerbar -
2. Gaszähler - Leitungseingang -
2b. Gaszähler - Verbraucher 1 -
2c. Gaszähler - Verbraucher 2 -
2d. Gaszähler - Verbraucher 3 -
3. Steuerleitung - Hauptventil -
4. Steuereinheit
5. Rohrleitungssystem
6. Absperrventil - Verbraucheranschluß -
7. Steuerleitung - Zündsicherung -
8. Steuerleitung - Gaszähler f. d. Leitungsausgang -
9. Steuerleitung - Gaszähler f. d. Leitungseingang -
10. Zündsicherung

Claims (15)

1. Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen von Fehlmengen bei Leitungssystemen für gasförmige oder flüssige Medien, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Gasversorgung im Haushaltsbereich, bei der chemischen Industrie, bei der Erdgasförderung, bei der Mineralölförderung am Leitungsanfang und am Leitungsende die Durchflußmenge erfaßt und miteinander verglichen wird und das beim Auftreten einer Differenz ein Hauptventil am Leitungsanfang geschlossen werden kann.
2. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmenge am Leitungs­ anfang mit Hilfe einer Mengenmeßeinrichtung erfaßt wird und mit der Austrittsmenge bzw. der Summe der austretenden Teil­ mengen durch eine Differenzmessung verglichen wird.
3. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündsicherung bei der Gasversorgung in den Sicherungskreis eingebunden werden kann.
4. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Messung bzw. Kommunikation erforderliche Signalübertragung mit Hilfe von Elektroleitungen erfolgen kann.
5. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Messung bzw. Kommunikation erforderliche Signalübertragung über ein schon vorhandenes, hauseigenes E-Leitungsnetz erfolgen kann.
6. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Messung bzw. Kommunikation erforderliche Signalübertragung mit Hilfe der Funktechnik erfolgen kann.
7. Verfahren und Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzmessung in zeitlichen Abständen auf Null gestellt werden kann, damit Meßfehler und Gerätetoleranzen sich nicht addieren bzw. verschleppen können.
8. Verfahren und Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit so ausgelegt ist, daß bei Störungen innerhalb eines bestimmbaren Toleranz­ bereiches die Abschaltung z. B. 3mal quittiert werden kann, bevor die Quittierung gesperrt werden kann.
9. Verfahren und Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit über einen Alarmausgang verfügt, der z. B. bei Hauszentralen oder Tele- Störungseinrichtungen oder bei einer vorhandenen Alarmanlage eingesetzt werden kann.
10. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Gassensoren zusätzlich in den Sicherheitskreis eingebunden werden können.
11. Verfahren und Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzeinrichtung beim Ausfall der elektrischen Stromversorgung auf einen AKKU-Betrieb umgestellt werden kann.
12. Verfahren und Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzeinrichtung eine Prüftaste besitzen kann, mit der die kritische Gasmenge aus dem System abgelassen werden kann, die den Einsatz der Schutz­ einrichtung aktiviert.
13. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das kritische Meßergebnis für das Schließen der Zuleitung herangezogen werden kann.
14. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die relevanten Meßergebnisse angezeigt werden können.
15. Verfahren und Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das kritische Meßergebnis ein akustisches und/oder optisches Signal auslösen kann.
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