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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Überwachen
des Zustands von Rohren, Rohrsystemen, Pipelines oder gleichen Gas
oder flüssige
Medien führenden
Einrichtungen, ein Verfahren zum Verlegen einer Kabel-Verbundanordnung
für eine
Zustandsüberwachungsvorrrichtung
sowie eine Einrichtung zum Verlegen der Kabel -Verbundanordnung.
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Aus der
DE 195 09 129 C2 ist ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Kontrolle und Überwachung des
Zustands von Rohren, Behältern,
Pipelines oder dergleichen durch Feststellen der Umgebungstemperaturverteilung
bekannt.
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Die dort vorgeschlagene Lösung greift
auf langgestreckte, faseroptischen Temperatursensoren zur verteilten
Temperaturmessung zurück,
wobei diese faseroptischen Sensoren über Abschnitte längs und/oder
umfangsmäßig und/oder
dem Bodenbereich nahe bei den zu überwachenden Rohren, jedoch
außerhalb
des von diesen umschlossenen Medienraums angeordnet sind.
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Bei festgestellter örtlicher
Anomalie in der Temperaturverteilung kann auf eine Leckage des zu überwachenden
Rohrs, Behälters
oder dergleichen geschlossen werden.
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Das an sich bekannte faseroptische
Sensorkabel kann innerhalb eines Rohrgrabens oder einer Rohrbrücke längs des
Rohrs an der Außenoberfläche angeordnet
werden oder es besteht die Möglichkeit,
das Kabel beabstandet parallel zum Rohr verlaufend zu fixieren.
Mit dem bekannten Verfahren und der zugehörigen Vorrichtung kann auch
ein Rohrsystem überwacht
werden, welches zum Transport gasförmiger, unter Druck stehender
Medien dient, wenn beim Austreten des unter Druck befindlichen Gases aufgrund
der plötzlichen
Expansion in der Nähe
des Gasaustritts eine lokale Temperaturänderung eintritt, ansonsten
aber die Medientemperatur nahezu auf dem Temperaturniveau der Umgebung
liegt.
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Das Anordnen des faseroptischen Sensorkabels
außerhalb
der eigentlichen Rohre, Behälter
oder Pipelines erfordert jedoch insbesondere beim Nachrüsten nicht
unerhebliche Tiefbauarbeiten und daher zusätzliche, teilweise nicht vertretbare
Kosten.
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Weiterhin wurde bereits vorgeschlagen,
einen langgestreckten Temperatursensor in Form eines faseroptischen
Kabels mittels eines Rohrmolchs in das Innere einer Abwasserleitung
einzuführen
und zu verlegen. Ziel ist es, bei einer derartigen Anordnung im
Rohrinnern festzustellen, ob durch Risse oder sonstige Undichtigkeiten
im Abwasserkanal Grundwasser von außen eindringt, um gezielt Sanierungen
vorzunehmen. Hierbei wird auf die unterschiedliche Temperatur von
Grundwasser einerseits und abzuführendem
Abwasser andererseits abgestellt. Grundsätzlich befindet sich jedoch
das faseroptische Sensorkabel in einem druckfreien Raum, um definierte
Bedingungen zur Temperatursensorik gestützt auf das DTS-Meßverfahren
(Distributed Optical Fiber Temperature Sensing) zu schaffen.
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Bezüglich der DTS-Meßtechnik
sei auf das deutsche Gebrauchsmuster
G 93 18 404 U1 verwiesen.
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Demnach wird auswerteseitig auf rückgestreutes
Raman-Streulicht
eines Lichtwellenleiters Bezug genommen. Eingestrahltes Laserlicht
breitet sich innerhalb des Lichtwellenleiters, d. h. der Faseroptik
aus und es erfolgt eine Streuung an den Molekülen des Lichtwellenleiters,
wobei die Intensität
des rückgestreuten
Lichts in Abhängigkeit
von der Laufzeit in vorgegebenem Maße abfällt.
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Aufgrund der bekannten Ausbreitungsgeschwindigkeit
des emittierten Lichts im Lichtwellenleiter kann aus dem ermittelten
zeitlichen Verlauf der Intensität
des Rückstreulichts
der vom Licht jeweils zurückgelegte
Weg bestimmt werden.
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Bedingt durch die Wechselwirkungen
des Laserlichts mit optischen Phononen, d. h. Schwingungsquanten
einer elastischen Deformationswelle in einem Festkörper, entsteht
die erwähnte
Raman-Rückstreuung.
Die Intensität
des Raman-Rückstreulichts
ist direkt von der Temperatur am jeweiligen Ort der Entstehung des
Streulichts abhängig.
In dem Fall, wenn das Laserlicht in den Lichtwellenleiter eingekoppelt
und die Intensität
des Raman-Streulichts laufzeitabhängig ausgewertet wird, kann
eine ortsabhängige
Temperaturverteilung ermittelt werden.
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Die weiterhin bekannt gewordenen
Verfahren zur Feststellung von Temperaturanomalien gemäß
EP 0 555 846 A2 oder
JP 4-168 335 F gehen von
längs einer
Pipeline oder einer wasserführenden Leitung
angeordneten faseroptischen Kabeln aus, wobei grundsätzlich auf
einen Temperaturunterschied zwischen Medium und einer Untergrund-
bzw. Umgebungstemperatur abgestellt wird.
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Darüber hinaus befinden sich bei
allen bekannt gewordenen technischen Lösungen die faseroptischen Sensorkabel
im druckfreien Raum, um eine erwartete negative Beeinflussung des
Raman-Rückstreuverhaltens
zu vermeiden.
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Mit Fortfall des bisherigen Monopols
der Deutschen Post AG bzw. der Telekom agieren neue Netzbetreiber
am Markt. Der Aufbau kabelgebundener Nachrichtenübertragungsanlagen hoher Leistungsfähigkeit
erfordert jedoch das Erstellen von entsprechenden Leitungsnetzen.
Es hat sich gezeigt, daß ein
Großteil
der Errichtungskosten auf die passiven Kabelanlagen entfallen bzw.
auf die notwendigen auf zubauenden Trassen und die Kabelverlegung.
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Da andererseits sowohl im innerstädtischen, aber
auch im Überlandbereich
gerade in dicht besiedelten Gebieten eine Vielzahl von Rohrleitungen
vorhanden ist, wurde die Möglichkeit
genutzt, Telekommunikationskabel beispielsweise in unter Druck stehenden
Brauch- oder Trinkwasserleitungen einzuziehen. Aufwendige Grabungsarbeiten
können
entfallen. Eine wechselseitige Beeinflussung von Kabel und Rohrleitung
ist dadurch ausgeschlossen, daß auf Monomode-Lichtwellenleiter
(LWL) zurückgegriffen wird.
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Grundsätzlich besteht die Möglichkeit,
derartige LWL-Kabel
auch in Hochdruck-Gastransportrohren oder -rohrsystemen bzw. Gasleitungen
und Gasrohrnetzen anzuordnen, um den Aufbau kabelgebundener breitbandiger
Nachrichtenübertragungsnetze mit
geringeren Kosten zu fördern.
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Aus dem Vorgenannten ist es Aufgabe
der Erfindung, eine Vorrichtung zum Überwachen des Zustands von
Rohren, Rohrsystemen, Pipelines oder dergleichen Gas oder flüssige Medien
führenden
Einrichtungen anzugeben, wobei die Medien unter hohem Druck stehen.
Weiterhin soll die Vorrichtung durch multivalente Nutzungsmöglichkeiten
für den Betreiber
der Rohrsysteme kostenseitig attraktiv werden, wobei mindestens
teilweise auf bekannte und erprobte Techniken zurückzugreifen
ist. Darüber
hinaus soll ein Verfahren zum Verlegen einer speziellen Kabel-Verbundanordnung
für die
Zustandsüberwachungsvorrichtung
angegeben und eine zugehörige Verlegeeinrichtung
geschaffen werden, so daß eine notwendige
Unterbrechung der Medienversorgung auf ein minimales Maß beschränkt werden
kann und gleichzeitig allen Sicherheitsaspekten beim Betreiben Rechnung
getragen wird.
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Die Lösung der Aufgabe der Erfindung
erfolgt vorrichtungsseitig mit einem Gegenstand nach den Merkmalen
des Patentanspruchs 1, bezüglich des
erfindungsgemäßen Verfahrens
mit einer Abfolge, wie sie im Anspruch 6 umfaßt ist, und bezüglich der
Verlegeeinrichtung mit einem Gegenstand in seiner Definition nach
den Merkmalen des Anspruchs 8 , wobei die Unteransprüche jeweils
mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen
und Weiterbildungen umfassen.
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Der Grundgedanke der Erfindung liegt
nun darin, ein spezielles Verbund-Lichtwellenleiterkabel im Innern
eines Rohrsystems, das unter hohem Druck stehende Medien führt, anzuordnen,
wobei das Verbundkabel sowohl der Überwachung des Temperaturverlaufs
und damit der Leckagekontrolle als auch der Nachrichtenübertragung
innerhalb eines Telekommunikationsnetzes dient. Überraschenderweise hat sich
gezeigt, daß die
im Rohrinnern wirkenden Drücke
die Laufzeit- und Intensitätsauswertung des
rückgestreuten
Lichts zur Erfassung örtlicher Temperaturanomalien
längs des
Sensorkabels nicht negativ beeinflussen. Gleiches gilt für die punktuell einwirkenden
hohen Druck- und Preßkräfte im Bereich
der Kabelein- und -ausführstutzen.
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Das Verbundkabel selbst weist eine
ausgezeichnete Langzeitstabilität
und Medienbeständigkeit auf,
wobei trotz vorgesehener notwendiger Umhüllungen die Selektivität und die
Temperatur sowie Ortsauflösung
nicht nennenswert eingeschränkt
wird.
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Das erfindungsgemäße Verbundkabel umfaßt mindestens
ein faseroptisches, mit Laserlicht beaufschlagtes Multimode-Lichtwellenleiter-Sensorkabel
sowie mindestens ein Monomode-Lichtwellenleiterkabel zur Nachrichtenübertragung.
Die Kabel sind zur Bildung des Verbunds ummantelt und mit einem im
Verbund befindlichen Stauch- und Zugelement versehen.
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Die Überwachungsvorrichtung, welche
darüber
hinaus zur Nachrichtenübertragung
oder Telekommunikation unter Nutzung des Verbundkabels dient, nutzt
an sich bekannte Mittel zur Laufzeit- und Intensitätsauswertung
des rückgestreuten
Laserlichts, um örtliche
Temperaturanomalien längs
des Sensorkabels und damit des Rohrsystems zu bestimmen. Die Kabel-Verbundanordnung
wird über
druckdichte Ein- und Ausführstutzen überwiegend
im Innern der Rohre oder des Rohrsystems verlegt.
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Gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung weist die Kabel-Verbundanordnung mindestens eine Bündelader
mit Multimodefasern sowie mehrere Bündeladern mit einer Vielzahl
von Monomodefasern auf, wobei diese Bündel um das zentral angeordnete Stauch-
und Zugelement angeordnet sind. Eine Seelenumwicklung und ein Mantel
umgeben die Bündelanordnung,
wobei der Mantel vorzugsweise aus einem kunststoffbeschichteten
Metallband besteht. Besonders bevorzugt wird als Kunststoffbeschichtung Polyethylen
und als Metallmaterial Aluminium eingesetzt. Das Stauch- und Zugelement
besteht bevorzugt aus einem glasfaserverstärktem Kunststoff hoher Festigkeit.
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Die speziellen Ein- und Ausführstutzen
besitzen je einen sich in zur Rohrlängsrrichtung jeweils senkrecht
erstreckenden Aufschweißstutzen,
wobei am Aufschweißstutzen
ein seitlicher Abgang zur Verbundkabelführung angeordnet oder integral
mit diesem ausgebildet ist. Der Aufschweißstutzen ist auf den Durchmesser
einer Verlegeeinrichtung ausgerichtet. Regelmäßig ist der Durchmesser des
Aufschweißstutzens
jedoch kleiner als der Durchmesser des Medientransportrohrs. Der
Querschnitt oder der Durchmesser des seitlichen Abgangs ist am Kabeldurchmesser
sowie den erforderlichen Dichtmitteln orientiert.
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Als Dichtmittel kommt eine Freß- oder Quetschdichtung
zur Anwendung, welche auf Verbundkabel und Abgangsinnenwandung durch
Einspannung resultierende, axial gerichtete Kräfte erzeugt.
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Die radialen und/oder axialen Anpreßkräfte des
Dichtelements auf das Kabel führen
in Verbindung mit der gewählten
Verbundkonstruktion nicht zu einer mechanischen oder optischen Beeinträchtigung,
so daß insbesondere
die Dämpfungs-
und Dispersionswerte des Sensorkabels keiner Verschlechterung unterliegen.
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Da weder Kabeldeformationen vorliegen, noch
negative Veränderungen
der faseroptischen Eigenschaften beim Anordnen des Verbundkabels
im Medienraum die Folge sind, kann mit einer üblichen Anzahl von Repeatern
eine Nachrichtenübertragung mit
hoher Datenrate erfolgen und es ist mit dem einmal eingezogenen
Verbundkabel auf Dauer eine Zustands- und Leckagekontrolle bzw.
-überwachung möglich.
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Gemäß dem verfahrensseitigen Grundgedanken
der Erfindung werden für
das Verlegen einer Kabel-Verbundanordnung zunächst Rohrabschnitte freigelegt
und Aufschweißstutzen
befestigt. Im Anschluß hieran
erfolgt ein Absenken des Betriebsdrucks im Rohrinneren und ein Anbohren
des Rohrs über
die Aufschweißstutzen.
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Nach dem Sperren des Rohrs auf der
Verbundkabel-Einzugslänge
wird ein Ausblasen und im wesentlichen Drucklosmachen des abgesperrten Rohrs
vorgenommen.
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Die Verlegeeinrichtung wird über die Öffnung eines
Aufschweißstutzens
eingeführt
und es wird eine Verbindung der Verlegeeinrichtung mit dem Verbundkabel,
welches über
den seitlichen Abgang zugeführt
wird, hergestellt oder es wird an der Verlegeeinrichtung ein Zugseil
befestigt.
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Die Aufschweißstutzen werden nunmehr vorläufig abgedichtet
und es wird der Betriebsdruck im Rohr zur Steuerung der Einzugsgeschwindigkeit bzw.
der Bewegungsgeschwindigkeit der Verlegeeinrichtung erhöht. Die
Verlegeeinrichtung wird vom strömenden
Medium mitgenommen.
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Das Ausführen des Kabels und die Entnahme
der Verlegeeinrichtung erfolgt dann am nächsten in Strömungsrichtung
befindlichen Aufschweißstutzen
bzw, dem dort vorhandenen seitlichen Abgang.
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Nach dem Kabeleinzug wird dann ein
endgültiges
Abdichten der Aufschweißstutzen
durch Verschweißen
mit einem Deckel einerseits und der seitlichen Abgänge zur
Kabeldurchführung
mit Hilfe spezieller Dichtmittel andererseits vorgenommen.
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Für
das vorläufige
Abdichten der Aufschweißstutzen
wird auf einen Blindflansch, welcher leicht montier- und demontierbar
ist, zurückgegriffen. Die
Dichtmittel für
die Kabeldurchführung
an den seitlichen Abgängen
umfassen ein elastisches Dichtungsmaterial, metallische Preßringe und
hochfeste Arretierschrauben. Der Dichteffekt selbst wird durch Druckeinwirkung
der Arretierschrauben auf Stütz- und Druckringe und
somit mittelbar auf die Dichtung bzw. das Dichtmaterial vorgenommen.
Die Dichtungen werden gleichzeitig sowohl gegen die Innenwand der
seitlichen Abgänge
als auch die Kabelmanteloberfläche
angepreßt.
Vorzugsweise kommt als Dichtungsmaterial EPDM (Ethylenpropylen-Dien-Kautschuk)
zum Einsatz, wobei sich dieses Material durch besondere chemische
Beständigkeit
und hohe thermische sowie mechanische Belastbarkeit auszeichnet.
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Bedingt durch die Anordnung der Aufschweißstutzen
im wesentlichen senkrecht zur Rohrlängsrichtung und im unterschiedlichen
Durchmesser von Stutzen und Rohrsystem, aber auch Durchmesseränderungen
im Rohrsystem selbst macht sich der Einsatz einer besonderen Verlegeeinrichtung
erforderlich.
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Erfindungsgemäß wird ein spezieller Rohrmolch
geschaffen, welcher nach Art einer flexiblen, schirmförmigen Tasche
ausgebildet ist, welche im Innern sich in Längsrichtung erstreckend angeordnete Federelemente
aufweist. Die Federelemente erzeugen radial nach außen gerichtete
Vorspannkräfte,
so daß mindestens
die Außenseite
der Tasche an der Rohrinnenwandung abdichtend anliegt. An der Tasche
sind Zugmittel zum Befestigen des Verbundkabels oder eines Zugseils
vorhanden.
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Das Taschenmaterial selbst besteht
aus einem nachgiebigen Textilgewebe, Leder, Kunstleder oder einer
Kunststoff folie.
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Die offene Taschenseite wird nach
dem Einbringen der Einrichtung über
die Aufschweißstutzen in
das Rohrinnere vom strömenden
Medium beaufschlagt und wölbt
sich dabei auf. Hierdurch stellt sich die gewünschte Abdichtung zur Rohrinnenwandung ein.
Unter Überwindung
der Reibungskräfte
kann sich dann die Einrichtung vom Druck des strömenden Mediums abhängig auch
bei Durchmesseränderungen
des Rohrs im Rohrinneren in Längsrichtung
fortbewegen. Die schirmförmige
Tasche folgt durch die Federelemente Durchmesseränderungen. Beschädigungen
durch Querschweißnähte oder
dergleichen sind durch die nachgiebige Konstruktion in Verbindung
mit einer entsprechenden Materialauswahl des Schirms bzw. der Tasche
vermeidbar.
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Die erfindungsgemäße Verlegeeinrichtung kann
problemlos erwartete Unebenheiten beim Durchlaufen der Rohrstränge ausgleichen
und wird durch derartige Querschnittsänderungen in ihrer Fortbewegung
nicht maßgeblich
beeinflußt.
Darüber hinaus
kann die Verlegeeinrichtung auch über einen senkrecht angeordneten
Aufschweißstutzen
in das Rohrinnere verbracht werden. Die flexible schirmförmige Tasche
kann durch den einen kleineren Durchmesser bezogen auf den Rohrdurchmesser
aufweisenden Aufschweißstutzen
ohne Beschädigungen hindurchbewegt
und mit dem Zugseil oder der Kabelanordnung verbunden werden.
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In einer Ausgestaltung besteht die
Möglichkeit,
im Aufschweißstutzen
eine Führungsrolle
so zu befestigen, daß das
einzuziehende Hilfsseil bzw. die Kabel-Verbundanordnung nicht mit
Schweißnähten oder
Kanten in Berührung
kommt und hierdurch beschädigt
wird.
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Es hat sich gezeigt, daß mit Hilfe
der Verlegeeinrichtung und der vorgestellten speziellen Vorlegetechnologie
zügig und
ohne nennenswerte längere Beeinflussung
der Medienversorgung auch größere Abschnitte
schieberfreier Gasrohrstrecken mit Verbundkabeln nachgerüstet werden
können.
Zur Verkürzung
der Sperrzeiten kann auf Hilfs- oder Zugseile verzichtet werden,
wobei hier ein unmittelbares Einziehen des mechanisch in sich sehr
stabilen Verbundkabels erfolgt.
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Die in der Verbundanordnung befindlichen faseroptischen
Temperatursensorkabel unterliegen trotz der Hochdruckumgebung keiner
signifikanten Beeinträchtung
der Eigenschaften, die für
die hochaufgelöste
Temperaturmessung wesentlich sind.
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Trotz der durch die Einzugstechnik
und medienbedingte Ausführung
der Verbundanordnung mit Ummantelung und dergleichen können Änderungen in
der Temperaturverteilung signifikant erfaßt werden. Damit ist die faseroptische
Temperaturmeßtechnik
auch zur Ortung von Leckagen in Pipelines geeignet, welche Hochdruck-Medien
führen.
Die Kabel-Verbundanordnung, welche sowohl die Versorgungsunternehmen
von Überwachungsaufgaben entlastet
als auch zum Aufbau von Nachrichtennetzen genutzt werden kann, ermöglicht wesentliche Kostenvorteile
und führt
zu neuen Einsatzgebieten und Applikationen.
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Die Erfindung soll nachstehend anhand
eines Ausführungsbeispiels
sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
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Hierbei zeigen:
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1 den
Querschnitt der Verbundkabelanordnung;
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2 eine
Schnittdarstellung des Ein- und Ausführstutzens;
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3 den
Ausgangszustand der Temperaturverteilung entlang einer Hochdruck-Gaspipeline;
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4 eine
Detaildarstellung eines Abschnitts der Pipeline mit Temperaturverlauf
nach 3;
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5 einen
Temperaturverlauf mit leckagebedingter Temperaturänderung;
und
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6 den
prinzipiellen Aufbau der Verlegeeinrichtung. Die Verbundkabelanordnung
nach 1 umfaßt ein zentral
angeordnetes, metallfreies Stauch- und Zugelement 1 aus
glasfaserverstärktem Kunststoff.
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Durch dieses zentrale Stauch- und
Zugelement 1 erlangt die Verbundanordnung eine für den Kabeleinzug
notwendige Steifigkeit.
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Die eigentliche Kabelseele umfaßt beim
gezeigten Beispiel vier Bündeladern 2 mit
einer vorgegebenen Anzahl Monomodefasern. Eine weitere Bündelader 3 weist
beispielsweise vier Multimodefasern auf, welche zur Temperatursensorik
auf der Basis der Erfassung rückgestreuten
Laserlichts Verwendung finden.
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Die Seelenhohlräume sind mit einer Dichtmasse,
vorzugsweise Petrolatmasse ausgefüllt, um eine gewünschte Längswasserdichtigkeit
und eine hohe Druckbeständigkeit
des Kabels zu erzielen.
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Die Seelenbewicklung besteht aus
einem beidseitig kunststoffbeschichteten Aluminiumband 4, welches
mit einer PE-Ummatelung umgeben ist, so daß ein dauerhafter Schutz gegen
Einwirkung von Feststoffpartikeln in Gasströmen bzw. Feuchte- und Gaspermeation
gegeben ist. Für
die erforderliche mechanische Schutzwirkung weist der äußere Polyethylenmantel 5 eine
hohe Dichte auf.
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Das gemäß Ausführungsbeispiel vorgestellte Kabel
besitzt einen Durchmesser von im wesentlichen 14 mm bei einem Gewicht
von etwa 165 kg/km. Die höchstzulässige Zugbelastung
liegt im Bereich von 2500 N bei einem Mindestbiegeradius unter Zugbelastung
von 280 mm.
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Der zulässige Temperaturbereich im
Betrieb liegt zwischen –25°C bis +60°C.
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Unter Bezugnahme auf die 2 soll der Aufbau der verwendeten
Ein- und Ausführstutzen
näher erläutert werden.
Ein Stutzen 6 wird zunächst
mit der Außenwandung
des medienführenden
Rohrs 7 durch Schweißen
verbunden. Der Stutzen 6 besitzt einen abnehmbaren Dichtflansch 8 an
seiner oberen Öffnung.
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Unter einem vorgegebenen Winkel ist
seitlich am Stutzen 6 ein Abgang 9 in Form eines
Rohrs mit einem einschraubbaren Rohrstopfen 10 angeordnet.
Der Rohrstopfen 10 umfaßt eine übliche Dichtung 11,
so daß der
Abgang 9 vollständig
verschließbar
ist, wenn das Rohr 7 durch den Stutzen 6 angebohrt
wird.
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Der Durchmesser des Stutzens 6 ist
so gewählt,
daß ein
Anbohren des Rohrs 7 mit einem Durchmesser von beispielsweise
der Nennweite DN 200 möglich
ist.
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Nach Abnehmen des Dichtflansches 8 kann im
drucklosen Zustand eine spezielle Verlegeeinrichtung in das Innere
des Rohrs 7 verbracht werden, wobei die Verlegeeinrichtung
mit dem über
den Abgang 9 zugeführten
Kabel oder einem Hilfsseil verbunden wird.
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Nach dem erfolgten Verlegen des Verbundkabels
besteht aus Gründen
der Erhöhung
der Betriebssicherheit die Möglichkeit,
den Stutzen 6 mit einem Rohrdeckel stoffschlüssig durch
Verschweißen zu
verschließen.
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Die eigentliche Kabeldurchführung bzw.
Kabelabdichtung ist zeichnerisch nicht dargestellt. Eine Konstruktion
eines Dichtpakets aus Dichtungsmaterial, Stahlringen und hochfesten
Stiftschrauben wird in den Abgang 9 eingesetzt und das
Kabel durchgeführt.
Die eigentliche Abdichtung erfolgt dann mechanisch durch Druckeinwirkung
der Stiftschrauben auf die Stütz-
und Druckringe und somit auf die Dichtung. Die Dichtfunktion wird
hier durch das gleichzeitige Anpressen der Dichtungen gegen die
Innenwand des Abgangs 9 und die Kabelmanteloberfläche erzielt und
dauerhaft aufrechterhalten.
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Bevorzugt wird als Dichtungsmaterial
auf Ethylen-propylen-Dien-Kautschuk zurückgegriffen, welcher sich durch besondere
chemische Beständigkeit
und hohe Temperaturwechselbelastbarkeit auszeichnet. Durch die gewählte Dichtkonstrukion
erfolgt wie erwähnt
ein gleichmäßiges Anpressen
bezogen auf die Außenoberfläche des
Verbundkabels, ohne daß unerwünschte Deformationen
auftreten oder die faseroptischen Eigenschaften nachteiligt verändert werden.
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Die in der 6 gezeigte Verlegeeinrichtung nach Art
eines flexiblen Molchs 12 besitzt eine Schirmform mit einer
Taschenöffnung 13.
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Im Innern des Molchs 12 sind
mehrere sich in Längsrichtung
erstreckende, am Kopfende 14 verbundene Federelemente 15 angeordnet.
Die Federelemente erzeugen nach außen gerichtete Vorspannkräfte, so
daß mindestens
Teile der Außenseite
des flexiblen Molchs 12 an der Innenwandung des Rohrs anliegen.
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Im Bereich der Taschenöffnung 13 sind
Zugmittel 16 zum Befestigen des Verbundkabels oder eines
Zugseils vorhanden.
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Das Taschenmaterial bzw. die flexible
Umhüllung
des Molchs besteht aus Leder, Kunstleder, einem Textilgewebe oder
Kunststofffolie.
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Dann, wenn die Taschenöffnung 13 vom strömenden Medium
beaufschlagt wird und sich aufwölbt,
entsteht in Verbindung mit den Federelementen 15 eine Abdichtung
gegenüber
der Rohrinnenwandung und es wird unter Überwindung der Reibungskräfte die
Einrichtung vom strömenden
Medium im Rohrinnern in Längsrichtung
fortbewegt. Die Elastizität
des Molchs ermöglicht
es, Durchmesseränderungen
oder Änderungen
des Richtungsverlaufs des Rohrs zu folgen.
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Im Gegensatz zu bekannten Rohrmolchen kann
der flexible Molch 12 gemäß Ausführungsbeispiel durch einen
durchmesserengen Stutzen, d. h. den Aufschweißstutzen 6 in ein
Rohr mit einem größeren Durchmesser
verbracht werden und sich dort unter Wirkung der Federelemente 15 entspannen.
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Nachdem der in der 2 gezeigte Dichtflansch 8 vom
Stutzen 6 entfernt wurde, wird der flexible Molch 12 eingebracht
und das Verbundkabel bzw. ein Hilfsseil unter Nutzung der Zugmittel 16 befestigt.
Ergänzend
besteht die Möglichkeit,
am Stutzen 6 eine Führungsrolle
zu befestigen, um Beschädigungen
des einzuziehenden Kabels oder Seils an Schweißnähten oder scharfkantigen Abschnitten
des Rohrs zu vermeiden.
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Zum eigentlichen Kabeleinziehen wird
ein kleinstmöglicher
sperrbarer Rohrabschnitt auf einen reduzierten Betriebsdruck abgesenkt,
wobei auf Einzugslänge
eine Sperrung dieses Abschnitts durch Blasensetzgeräte mit an
sich bekannten Doppelblasen vorgenommen wird. Über einen Ausbläser wird der
abgesperrte Abschnitt drucklos gemacht. Der eingeführte flexible
Molch wird nun durch Erhöhung des
Gasdrucks im Bereich hinter der Taschenöffnung erhöht, so daß sich der flexible Molch im
Innern des Rohrs unter Überwindung
der Reibungskräfte
zur Rohrinnenwandung fortbewegt.
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Am Zielort kann zur Vermeidung von
Beschädigungen
der dort befindlichen Absperrblase eine Auffangvorrichtung für den flexiblen
Molch vorgesehen sein. Der Molch wird im Bereich des Ausführstutzens
vom Zugseil oder vom Verbundkabel abgekoppelt. Im Fall des Einsatzes
eines Zugseils wird mit Hilfe einer Kabelziehwinde das Verbundkabel
nach eingestellter Zugkraftbegrenzung bzw. Zugkraftüberwachung
in das Rohrinnere verbracht und anschließend abgedichtet.
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Das eingebrachte Verbundkabel wird über Kabelenddosen
sowie eine Spleißdose
mit Strahlung einer Laserlichtquelle impulsweise beaufschlagt. Das vom
Sensorkabel bzw. Lichtwellenleiter rückgestreute Licht wird ausgekoppelt
und über
entsprechende Filter auf einen Detektor einer Meßeinrichtung geführt. Ein
in der Einrichtung vorhandenes optisches Filter läßt Licht
der Stokes-Line Is durch, während
ein zweites optisches Filter Licht der Anti-Stokes-Linie Ia passieren
läßt. Der
Detektor erzeugt dann aus den ihm zugeführten Intensitäten Is und
Ia der Stokes-Linie und der Anti-Stokes-Linie Signale, welche einer Verhältnisbildung
unterzogen werden. Der hierfür eingesetzte
Dividierer ist mit einem Rechner verbunden, der in Abhängigkeit
von der Laufzeit des eingestrahlten Lichts und damit der Relation
zur Längenkoordinate
des Lichtwellenleiters Temperaturwerte bestimmt.
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Mittels des Rechners können konkreten Punkten
oder Orten des Lichtwellenleiters Temperaturwerte zugeordnet werden.
Das Verhältnis
der Intensität
der Stokes-Linien zueinander bestimmt dabei den jeweiligen Temperaturwert,
während
die Längenkoordinaten
des Lichtwellenleiters aus der Laufzeit des rückgestreuten Lichtimpulses
ermittelt werden.
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Die 3 zeigt
nun den Ausgangszustand der Temperaturverteilung entlang einer beispielsweisen
Hochdruck-Gaspipeline. Hier ist erkennbar, daß die Temperatur entlang des
vermessenen Abschnitts der Pipeline nicht konstant ist.
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Die Analyse der Temperaturdaten gemäß Ausführungsbeispiel
ergab, daß die
Temperatur am Ort des Sensorkabels vom Temperatur-Tagesgang beeinflußt wird.
Die vorhandene Inhomogenität
der Überdeckung
der Hochdruck-Gaspipeline führt
zu den erkennbaren Temperaturunterschieden im Bereich von Meter
7 bis Meter 447 entlang der Trasse.
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Die 4 zeigt
eine Detaildarstellung der Temperaturverteilung der ersten 20 Trassenmeter nach 3. Bei dem Punkt 2 m ist
eine Temperaturerhöhung
erkennbar. In diesem Bereich wurde kurz vor der Durchführung der
Messungen nach Ausführungsbeispiel
die Schwarzdecke instand gesetzt. Die damit verbundene Erwärmung des
Erdreichs ist zum Zeitpunkt der Temperaturmessung noch nicht abgeklungen
und deutlich nachweisbar.
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5 läßt eine
leckagebedingte Temperaturänderung
entlang der Hochdruck-Gaspipeline zu verschiedenen Zeitpunkten erkennen.
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Beim Beispiel wurde um 8.45 Uhr ein
Leck geöffnet.
Um ca. 9.40 Uhr (obere Kurve) konnte noch keine signifikante Temperaturabsenkung
festgestellt werden. Gegem 13.10 Uhr (untere Kurve) erfolgt jedoch
eine deutliche Temperaturabsenkung um 1,1 K. Die Lage des Lecks
wurde am Punkt 2 m geortet.
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Es wurde demnach die Änderung
der Temperaturverteilung während
der Lecksimulation deutlich nachgewiesen, wobei die zeitliche Verzögerung durch
die Wärmeausbreitungsbedingungen
und die Wärmekapazität des Verbundkabels
bedingt ist. Die lokale Abkühlung
durch Entspannung des unter Hochdruck befindlichen Gases am Leck
und die sich ausbreitende Temperaturänderungsfront kann mit der
beschriebenen Vorrichtung sicher nachgewiesen werden, so daß zukünftig in
kostengünstige
Weise die Überwachung
von Gastransporteinrichtungen mittels faseroptischer Sensorik, die
Bestandteile des Verbundkabels zur Nachrichtenübertragung sind, durchführbar ist.
Im Vergleich zur konventionellen Technologie der Erdverlegung mit
Schutzrohr werden Kostensenkungen realisierbar, wobei Tiefbauarbeiten
im wesentlichen nur für
die Abschnitte zum Kabelein- und
-ausführen
am Gasrohr anfallen.
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- 1
- zentrales
Stauch- und Zugelement
- 2
- Bündelader
mit Monomodefasern
- 3
- Bündelader
mit Multimodefasern