DE19955963A1 - Funktionsüberwachung von Gasrückführungssystemen - Google Patents

Abstract

Einrichtung zur Funktionsüberwachung von Gasrückführungssystemen auf Tankstellen. DOLLAR A Um die Funktionsüberwachung der Gasrückführung zu realisieren, wird in einer vom Durchfluß abhängigen Meßstelle in der Gasrückführleitung ein volumenbezogener Sollwert festgelegt und abhängig von diesem Sollwert kann eine Alarmfunktion zugeschaltet werden. DOLLAR A Dadurch kann der Volumenstrom in der Gasrückführleitung bei jeder Betankung überwacht werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.

Ein derartiges Verfahren zur Kontrolle der Gasrückführung in einzelne Lagertanks ist aus DE 198 60 682.6-23 bekannt. Auf diese Anmeldung als Hauptanmeldung wird Bezug genommen. Weitere Verfahren sind unter DE 199 21 799.8 und DE 199 51 856.4 beschrieben, auf welche ebenfalls Bezug genommen wird.

Die Anforderungen an die Einrichtung und den Betrieb von Tankstellen ist nach § 3,(1) der 21. BImSchV zur Durchführung des Bundesimmissionsschutzgesetzes derart geregelt, daß gültig für Ottokraftstoffe "an den Fahrzeugtanks austretende Kraftstoffdämpfe mittels eines Gasrückführungssystems erfaßt und dem Lagertank zugeführt werden". Um die Funktion der inzwischen umgebauten Tankstellen abzusichern wird nach einem Beschluß der 53. Umweltministerkonferenz vom 27./28. Oktober 1999 in Augsburg unter TOP 21.3 eine Überwachung der Saugrüssel an Tankstellen gefordert. Dies soll durch "automatische Einrichtungen zur Funktionsüberwachung der Gasrückführungssysteme" erreicht werden.

Ein derartiges Verfahren, bei welchem Funktionsstörungen der Gasrückführung feststellbar sind, ist aus DE 44 34 216,0-52 bekannt. Wobei hier besondere Maßnahmen erforderlich sind, um diese Funktionen schon während einer Betankung und insbesondere für die verschiedenen Kraftstoffe zu prüfen, welche unterschiedlichen Erdtanks entnommen werden.

Tankstellen von diesem Typ werden allgemein durch Messungen des Gasvolumens im Bereich der Zapfpistole überprüft. Über "die durchschnittlichen Gasrückführraten an Tankstellen während des Tankbetriebes . . ." wird in einem Bericht des TÜV Süddeutschland vom 12. Juli 1999/ANT/sz-em berichtet. Diese Untersuchung erfolgte im Auftrag des Bayerischen Staatsministeriums für Landesentwicklung und Umweltfragen an 35 Tankstellen. Wobei hier besondere Maßnahmen erforderlich sind, durch welche die Strömung der Gase weniger behindert wird und die Anzahl der Meßstellen reduzierbar ist.

Weiter unterscheiden sich einzelne Tankstellen durch unterschiedliche Rohrleitungsführungen, die als offenes oder geschlossenes System die Erdtanks miteinander verbinden.

Der Erfindung liegt ausgehend von diesem Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, mit Hilfe von Einrichtungen zur Funktionsüberwachung von Gasrückführungssystemen für die oben beschriebenen Tankstellen, die Funktion der Saugrüssel zu kontrollieren und zu verbessern. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch das Verfahren gemäß dem Hauptanspruch und die Vorrichtung nach Patentanspruch 9 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2-8 und 10 beschrieben.

Im Rahmen der Hauptanmeldung DE 198 60 682.6-23, auf welche Bezug genommen wird, ist bereits ein Verfahren beschrieben, mit welchem die Funktion der Gasrückführung einer Tankstelle überwachbar ist. Nach diesem Verfahren als Stand der Technik können mehrere Fehlfunktionen einer Tankstelle ermittelt werden, welche sich durch unzureichende Förderung der Gase und durch Defizite beim Rohrleitungsengineering ergeben. Demgegenüber betrifft die aktuelle Aufgabenstellung die Kontrolle der Förderleistung der jeweiligen Gaspumpen.

Hierdurch ergeben sich gegenüber dem oben aufgeführten Stand der Technik für die Meßstelle weitere zusätzliche Anforderungen wie folgt,

- ein Einbau jeweils vor oder nach den Gaspumpen,

• - Einbau in eine Leitung oder Sammelleitung, welche von einem oder mehreren Druckstutzen der Gaspumpen kommt,
• - Eichmöglichkeit der Meßstelle auf die tatsächlichen Strömungsbedingungen,
• - zeitweiser Einsatz eines komplementären und/oder volumenbezogenen Meßverfahrens.

Vorteilhaft ist die Eichfähigkeit der Meßstelle, da die Überwachungsfunktion an bestehenden Tankstellen auf ein unterschiedliches Rohrleitungsengineering angepaßt werden soll. Hier sind im Gasstrom weder gleiche Strömungs­ verhältnisse noch konstante Bedingungen als Folge der Luftanteile, Tropfen, Aerosole und Benzindämpfe vorhanden.

Als volumenbezogen kann die Trockenmessung mit Luft (Simulation des Kraftstoffflusses), eine Naßmessung z. B. mit dem UPA Schnelltester der Fa. Elaflex und/oder die Drucküberwachung im geschlossenen Erdtank eingesetzt werden.

Die Meßstelle kann u. a. über eine Strömungsmessung oder durch Messen des Strömungswiderstands aufgebaut sein. Dies schleißt eine Meßmethode, die auf dem von einer Rohrströmung bewirkten Wärmeaustausch basiert, nicht aus.

Die Zusammensetzung des Gases in der Meßstelle hängt auch davon ab, bei welcher Temperatur und mit welcher Zusammensetzung die Benzindämpfe in dem Pkwtank beim Betanken verdrängt werden. Unterschiede zwischen Tankstellen in Wohngebieten und solchen auf Autobahnen können durch die Eichung der Meßstellen berücksichtigt werden. An Autobahnen haben die Fahrzeuge lange Wegstrecken zurückgelegt und entsprechend stärker ist das Restbenzin im Pkw-Tank erwärmt.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Fig. 1 näher beschrieben.

Der Kraftstoff ist in den Erdtanks 1 bis 3 gelagert. Eine Gasrückführleitung 4 beginnt an einer schematisch gezeichneten Zapfpistole 5 und verläuft über die Gaspumpe 6 in eine Leitung 7 zu dem Erdtank 1. Von hier führt eine Leitung 8 zu einem Entlüftungsmast mit einer Austrittsöffnung 9. Über eine Leitung 10 ist der Erdtank 2 und über eine Leitung 11 ist der Erdtank 3 an das System von Erdtanks angebunden. In die Gasrückführleitung 7 ist ein Ventil 14 eingezeichnet, dessen Funktion weiter unten beschrieben wird. Eine Meßstelle 12 zur Funktionsüberwachung ausgeführt als FIA (Flow Indication Alarm) ist in der Leitung 7 vorgesehen. Vorteilhaft wird in einem senkrechten Leitungsabschnitt gemessen, um die Möglichkeit eines Rückstaus von Flüssigkeit in der Meßstelle einzuschränken.

Das in der Leitung 7 geförderte Volumen kann direkt z. B. mit einer volumetrischen Messung bestimmt werden oder der Widerstand der Strömung kann mittels einer Differenzdruckmessung 13 über einen Abschnitt der Rohrleitung oder eine Blende in der Rohrleitung bestimmt werden. Für die volumetrische Messung sind Meßwertaufnehmer, welche die Strömungsverhältnisse wenig beeinflussen, wie z. B. eine Messung, mittels Hitzdraht, zu bevorzugen.

Entsprechend der Aufgabenstellung soll die Funktion der verschiedenen Gaspumpen 6 einer Tankstelle überwacht werden. Die in Fig. 1 gezeigte Rohrleitungsführung 7 und 8 ist nur eine von Möglichkeiten, für welche über die Meßstelle 12 eine Funktionsüberwachung möglich ist. Entscheidend ist dabei, daß die Gasvolumen von mehreren Pumpen 6 zunächst zu einer Leitung geführt werden, und dann dort zu der Meßstelle 12 gelangen.

Im Falle einer Trockenmessung der Gasrückführung über eine Volumenmessung FI in der Rohrleitung 4 fördert die Gaspumpe 6 einen Volumenstrom. Während die Benzinpumpe 18 nicht fördert. Dann wird der gasförmige Volumenstrom über den Stutzen an der Öffnung 9 ins Freie geblasen. Entsprechend dem Volumenstrom wird an der Meßstelle 12 ebenfalls ein Meßwert gemessen. Dies ergibt einen Meßpunkt einer Eichkurve für die Meßstelle 12.

Nach einer Nachjustierung der Gaspumpe 6 über das Ventil 14 kann ein weiterer Wert der Eichkurve gemessen werden. Die gefundenen Punkte der Eichkurve können für andere Zapfstellen verwendet werden. Dabei liefern diese Zapfstellen weitere Punkte für die Eichkurve. Auf diese Weise wird die Meßstelle 12 mit der komplementären Trockenmessung geeicht.

Eine andere Möglichkeit zur Eichung der Meßstelle 12 ist über die Druckmeßstelle 15 möglich, die an einen der Erdtanks anschließbar ist. Hierzu ist zunächst die Öffnung 9 am Entlüftungsmast 8 zu verschließen. In diesem Beispiel durch ein Ventil 16 dargestellt.

Im Rahmen einer Betankung mit der Zapfpistole 5 können 4 Meßwerte erfaßt werden:
die Dauer der Betankung,
die getankte Kraftstoffmenge in Liter,
der Meßwert in der Meßstelle 12,
die Druckänderung an der Meßstelle im Verlaufe der Betankung.

Aus der Druckänderung und der getankten Menge/Zeiteinheit ist es möglich, das geförderte Gasvolumen zu ermitteln und dieses als Vergleichswert zur Eichung der Meßstelle 12 zu verwenden. Über eine Nachstellen des Ventils 14 kann die Förderleistung der Gaspumpe 6 derart verändert werden, daß die Druckänderung im Erdtank an der Meßstelle 15 gegen "Null" geht. Dieser Meßpunkt kann als Sollwert für die Meßstelle 13 verwendet werden. Wobei es offen ist als Sollwert eine größere oder geringere Volumenförderung zukünftig anzusetzen.

Auf den Stand der Technik nach DE 44 34 216,0-52, über Alarmanzeigen und Abhängigkeiten von Volumen- und Druckänderung im Erdtank wird Bezug genommen.

Die gezeigte Anordnung der Meßstelle 12 hat den Vorteil, daß für alle Zapfstellen einer Tankstelle eine Meßstelle erforderlich ist und von jeder Zapfstelle aus, Punkt der Eichkurve der Meßstelle 12 meßbar sind.

Im späteren Betrieb von mehreren Zapfstellen gleichzeitig ist es möglich, jeweils einen Meßwert für die erste und die am längsten betriebene Betankung zu bekommen. Beide Werte können für die Funktionsüberwachung verwendet werden. Der Meßwert kann als Flow Indication Alarm (FIA) aufgebaut sein. Dieser Alarm kann z. B. auf einen Bereich von +/- 20% vom Sollwert eingestellt werden. Der Sollwert ist in diesem Fall die Förderleistung der Kraftstoffpumpe.

Da Tankstellen unterschiedlich aufgebaut sind, insbesondere die Verknüpfung von Erdtanks über die Entlüftungsleitung zum Stand der Technik gehört, ist der Einbau der Meßstelle 17 in die Entlüftungsleitung 8 als weitere Möglichkeit aufgezeigt. Die Zuverlässigkeit und die Geschwindigkeit bei der Ausbildung des Sollwertes wird gesteigert, falls die Leitungen 7 und 8 direkt verbunden werden. Weiter kann der Tank 1 nach dem Entlüftungsmast 8, 9,10 parallel zu den anderen Erdtanks 2 und 3 angeschlossen werden. Der Anfall von Kondensat bzw. die Entnahme des Kondensats aus der Rohrleitung 7, 8 ist dabei zu beachten.

Zur Ausführung der Meßstelle 12 und 17 kann eine Lochblende eingesetzt werden. Diese kann eingespannt werden und/oder zusammen mit einer Halterung, aufgebaut aus einem Elastomer, in das Rohrleitungsstück eingeschoben werden. Insbesondere am Entlüftungsmast kann die Strömung über die Verluste in einem Rohrstück gemessen werden.

Mit der vorstehenden Erfindung wird eine Möglichkeit aufgezeigt in einer zentralen Meßstelle 17 und 12 die Funktion der Gasrückführung zu kontrollieren. Zusätzlich kann das Trockenmeßverfahren, das allgemein zur Justierung der einzelnen Zapfstellen verwendet wird, auch zur Aufstellung der Eichkurve für die neue Meßstelle angewendet werden. Dies hat den Vorteil, daß der Sollwert jeweils an geänderte Betriebsbedingungen anpaßbar ist.

Bezugszeichen-Liste

1

Erdtank

2

Erdtank

3

Erdtank

4

Gasrückführleitung

5

Zapfpistole

6

Gaspumpe

7

Gasrückführleitung

8

Gasrückführleitung

9

Öffnung

10

Gasrückführleitung

11

Gasrückführleitung

12

Volumen-Meßstelle

13

Druckmeßstelle

14

Ventil

15

Druckmessung

16

Ventil

17

Volumen-Meßstelle

18

Pumpe

19

Gaspendelstutzen

Es bedeuten:
FI flow indication Volumen Anzeige
PI pressure indication Druck Anzeige

Claims (10)

1. Verfahren zur Funktionsüberwachung von Gasrückführungs­ systemen auf Tankstellen, bestehend aus einer vom Durchfluß abhängigen Meßstelle, mit auf Druck oder auf Strömung ansprechenden Meßmitteln, gekennzeichnet durch,

• - eine Festlegung eines auf das Volumen bezogenen Sollwertes in eingebautem Zustand und
• - einer zuschaltbaren Alarmfunktion, abhängig von der Festlegung des Sollwertes.

2. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch, die Festlegung des Sollwertes im Rahmen einer Diagnose eines Volumenstromes mittels komplementärer Meßmittel.

3. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch, einen einstellbaren Abstand vom Sollwert für das Ansprechen der Alarmfunktion.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch, wiederkehrende Kontrollen des Sollwertes.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch, einen Einbau der Meßstelle in senkrechten Rohrleitungs­ abschnitten.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch, den Einbau nach einem Flüssigkeitsabscheider

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch, den Einbau in einen Rohrleitungsabschnitt zwischen Gaspumpe und Erdtank.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch, den Einbau in einen Rohrleitungsabschnitt vor der Gaspumpe.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, zur Funktionsüberwachung von Gasrückführungssystemen auf Tankstellen, bestehend aus
einem auf Strömung ansprechenden Meßmittel und
einer Halterung für das Meßmittel dadurch gekennzeichnet,
daß der tatsächliche Strömungswiderstand nach dem Einbau des Meßmittels als volumenbezogener Sollwert durch die Verwendung von komplementären (volumenbezogenen) Meßverfahren bestimmbar ist.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, nach Anspruch 9, bestehend aus
einem Strömungswiderstand als Blende ausbildbar, einer zum Einbau in die Rohleitung geeigneten Halterung für die Blende und
einem auf Druck ansprechenden Meßmittel, dadurch gekennzeichnet,
daß nach dem Einbau der Blende der tatsächliche Strömungswiderstand als Sollwert unter Verwendung von komplementären Meßverfahren bestimmbar ist.