DE19955855A1

DE19955855A1 - Verfahren zur Lekagemessung

Info

Publication number: DE19955855A1
Application number: DE1999155855
Authority: DE
Inventors: Guenther Weber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-11-20
Filing date: 1999-11-20
Publication date: 2001-05-23

Description

Es gibt in allen Industrien geschlossene Kreislaufsysteme bei denen der Zu- und Rücklauf überwacht wird um Leckagen zu entdecken. Typische Beispiele hierfür sind z. B. geschlossene Kühlwassersysteme oder hydraulische Systeme. In vielen Fällen können bei derartigen Systemen bereits geringe Leckagen verheerende Folgen auftreten. Dieses ist z. B. bei Kühlwassersystemen von verschiedenen Schmelzöfen der Fall. Hierbei können bei bereits sehr geringen Leckagen Wasser in die Schmelze eindringen und dadurch schwere Explosionen hervorrufen.

Aus vorgenannten Gründen kommt oft der Detektierung derartiger Leckagen eine große Bedeutung zu.

Der Stand der Technik zur Entdeckung derartiger Leckagen besteht darin die Mengen des Vor- und Rücklaufes getrennt zu messen und aus den beiden Messergebnissen die Differenz zu errechnen.

Da es sich dabei meist um große Mengen handelt, besteht die Aufgabe darin eine kleine Differenz zweier großen Messwerte zu ermitteln. Da die zu ermittelnde Differenz meist kleiner ist als die Messgenauigkeit, ist somit diese Aufgabe mit bisher bekannten Verfahren nur unvollkommen lösbar.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin die Messgenauigkeit von Leckagen zu erhöhen und die Messung gleichzeitig zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die analogen, physikalischen Größen die zu erfassenden Mengen repräsentieren direkt mit einander verglichen werden. Da im Normalfall die beiden analogen Größen gleich sind, ist der Messwert null, so dass damit bereits kleine Differenzen der analogen Werte, also geringe Leckagen, sehr genau gemessen werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird beispielhaft ein kaloriemetrisches Messprinzip angewandt, es lässt sich jedoch auch auf andere physikalische Strömungsmessverfahren in gleicher Weise anwenden. Dieses Ausführungsbeispiel wird nachstehend wie folgt erklärt:
Die Abb. 1 zeigt die prinzipielle Anordnung eines geschlossenen Strömungskreislaufes mit einer Vorlaufstrecke V und einer Rücklaufstrecke R mit je einem kalorimetrischen Strömungssensor.

Im einfachsten Fall besteht jeder der beiden Strömungssensoren aus einem temperaturabhängigen Widerstand der erwärmt wird, üblicher Weise durch einen elektrischen Heizwiderstand. Nachfolgend wird als temperaturabhängigen Widerstand ein PTC angegeben, es kann natürlich genauso ein NTC verwendet werden.

Die Temperatur des temperaturabhängigen Widerstandes wird zunächst durch diesem zugefügte Heizleistung bestimmt die seine Temperatur über die des Mediums erhöht und dann durch den Abkühleffekt des strömenden Mediums, der um so größer ist, je größer die Strömungsgeschwindigkeit ist.

Diese beiden Strömungssensoren werden entsprechend Abb. 2 in eine Brückenschaltung integriert. Wie hier dargestellt, werden die beiden Sensoren, in den beiden Leitungen, die für sich allein kein direkt verwertbares Messsignal abgeben, erfindungsgemäß in einer Brückenschaltung vereinigt.

Solange die Menge von Vor- und Rücklauf gleich ist, also keine Leckage vorhanden ist, sind die Widerstände der beiden Sensoren 1 und 2 gleich. Für diesen Fall ist die Brücke so dimensioniert, dass diese sich im Gleichgewicht befindet, also die Brückenspannung 0 ist. Im Gegensatz zu bisher bekannten Verfahren ist die Empfindlichkeit dieser Anordnung sehr hoch, so dass schon sehr geringe Leckagen detektiert werden können.

In dem vorstehend beschriebenen Beispiel ist aus Einfachheitsgründen davon ausgegangen, dass die Temperaturen bei Vor- und Rücklauf gleich sind.

In praktischen Verhältnissen wird es jedoch so sein, dass in vielen Fällen die Temperatur von Vor- und Rücklauf nicht gleich sind. Auch für diesen Fall lässt sich das vorbeschriebene Verfahren anwenden. In diesem Fall muss der einzelne Sensor noch mit einem zweiten, jedoch unbeheizten temperaturabhängigen Widerstand kombiniert werden dessen Aufgabe es ist die Mediumtemperatur zu erfassen um diese somit für die Signalbildung eliminieren zu können. Dieses geschieht prinzipgemäß entsprechend Abb. 3.

In Abb. 3 handelt es sich im Grunde um die gleiche, vorherbeschriebene Brückenanordnung, wobei lediglich zum Zecke der Temperaturkompensation in dem zweiten Brückenzweig die vorerwähnten PTC's anstelle der Festwiderstände verwand werden. Durch diese Maßnahme wird die Brückenspannung temperaturunabhängig.

Das vorbeschriebene Messprinzip mit konstanter Heizung der PTC's ist sehr einfach, arbeitet jedoch nur sehr genau bei kleinen Strömungsgeschwindigkeiten. Zur Messung größerer Strömungsgeschwindigkeiten gibt es andere, kalorimetrische Messprinzipien, beispielsweise bei denen die Übertemperatur durch einen Regelkreis konstant gehalten wird, oder bei denen die Heizung dem zu heizenden PTC pulsförmig zugeführt wird und dann als Messwert der Heiz- oder Abkühlzeit ausgewertet wird.

Das vorbeschriebene Messprinzip zur Leckagemessung lässt sich auch auf alle anderen kalorimetrische Messverfahren anwenden.

Auch andere, Strömungsmessverfahren, wie z. B. Differenzdruck-, magnetisch-induktive Messverfahren, um nur zwei zu nennen, wandeln die zu messende Strömung zunächst in ein analoges Signal um. Da es sich dabei ja um zwei gleichartige Messungen für Vor- und Rücklauf handelt, können dann diese genauso direkt miteinander verglichen werden, wie das für das kalorimetrische Messprinzip beschrieben wurde.

Zusätzlich zur vorbeschriebenen direkten Messung der Leckage lassen sich weiterhin Grenzwerte definieren, so dass bei Erreichen dieser Grenzwerte bestimmte Schaltsignale ausgegeben werden können. Nach diesem Verfahren kann z. B. ein Gerät realisiert werden welches bei Erreichen eines einstellbaren Leckagewertes ein Signal abgibt um somit möglichen Schaden für die betreffende Anlage zu vermeiden.

Claims

1. Verfahren zur Leckagemessung in geschlossenen Systemen bei denen die Strömung von Vorlauf und Rücklauf mit gleichartigen Messsystemen erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Mess- oder Sensorsystemen abgegebenen analogen Messwerte direkt miteinander verglichen werden und die sich daraus ergebende Differenz zur Messwertausgabe weiter verarbeitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Strömung ein kalorimetrisches Messsystem verwand wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein magnetisch-induktives Messverfahren verwand wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vortextverfahren verwand wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Differenzdruckverfahren verwand wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Impellerverfahren verwand wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ultraschallverfahren verwand wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dopplermessverfahren verwand wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwebekörperverfahren verwand wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Weiterverarbeitung analog erfolgt.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Weiterverarbeitung digital erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Grenzwerte definiert werden bei deren Über- oder Unterschreiten Signale ausgegeben werden.