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System zur Innenprüfung von Rohrsystemen wie Pipelines während ihres
Betriebes, insbesondere mit Ultraschall.
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Die Erfindung betrifft ein Prüfsystem zur Innenprüfung von Rohrsystemen,
wie Pipelines während ihres Betriebes, insbesondere mit Ultraschall, unter Einsatz
eines Wandlers wie einer Turbine.
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Bei der Prüfung von in Betrieb befindlichen Rohrsystemen, insbesondere
von Pipelines, in welchen große Mengen eines gasförmigen oder flüssigen, strömenden
Brennstoffs transportiert werden, muss das Prüfsystem eine möglichst große Entfernung
selbsttätig überwinden können. Hierbei muss vermieden werden, die Pipelineunnötig
zu öffnen, da dies nur in größeren Abständen technisch vorgesehen ist.
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In an sich bekannter Weise bestehen die Ultraschall-Prüfsysteme aus
einem elektrischen Senderteil zur Erzeugung von Hochfrequenz-Impulsen, welche einem
oder mehreren elektro-mechanischen Wandlern, den sogenannten Prüfköpfen, zugeführt
werden, die über eine Kopplungsflüssigkeit mit der Rohrwandung in Verbindung stehen
und als Sender und/oder Empfänger arbeiten, ferner einem Verstärkerteilund zweckmäßigerweise
aus einem Registriergerät, insbesondere aus einem Monitor, durch dessen Kippspannungsteil
die elektronische Blende erzeugt wird.
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Es sind bereits Prüfvorrichtungen bekannt, die selbsttätig in das
Rohr hineinlaufen können. Hierbei erfolgt die Stromversorgung über ein Kabel, das
mit dem Prüfsystem und dem Einlaßort verbunden ist. Wenn Kabeltrommeln verwendet
werden, die das Kabel gespannt halten, kann man zwar schon nicht unwesentliche Strecken
im Rohr mit einem solchen Prüfsystem befahren. Allerdings entstehen Schwierigkeiten
dann, wenn das Rohr gekrümmt ist, weil das Kabel nämlich in solchem Falle an der
Krümmung des Rohres schleift, die Isolation verliert oder auch reißen kann.
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Ferner ist das Mitführen einer Energiespeichereinrichtung, wie z.B.
eines Akkumulators (Batterie) bekannt. Hiermit ist aber der wesentliche Nachteil
verbunden, daß die mitgeführte elektrische Leistung nur begrenzt ist. Das Prüfsystem
hat aber einen nicht unwesentlichen Bedarf an elektrischer Energie.
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Man wäre deshalb gezwungen, in unerwünscht kurzen, zeitlichen oder
räumlichen Abständen an der Pipeline Eingriffe vorzunehmen um eine Nachladung oder
einen Ersatz der Batterien vorzunehmen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß
die Masse des Prüfsystems wesentlich erhöht und damit seine Bewegungsfähigkeit stark
eingeschränkt wird.
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Nach einer, auf-die Anmelderint selbst zurückgehende Druckschrift
ist es bekannt, durch eine Ultraschall-Prüfvorrichtung Rohre von innen zu prüfen,
wobei eine Turbine und ein Antriebsmotor verwendet werden0 Die bekannte Vorrichtung
ist aber sowohl von der Aufgabe hersals auch hinsichtlich der Funktion dieser Bauteile,bzw.
ihrer Anordnung,unterschiedlich.
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Die Turbine wird lediglich durch die Koppelflüssigkeit für die Prüfköpfe
in Bewegung versetzt, nicht durch einen ein Rohr selbst ausfüllenden Stoff. Die
Turbine ist ferner in einer geschlossenen Flüssigkeitskammer angeordnet, das Rohr
wird in der Regel gezogen, die Flüssigkeitskammer liegt fest oder wird von außen
durch eine mechanische Stange verschoben.
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Diese Führungsstange ist hohl und dient zur Zufuhr der Flüssigkeit
oder zur Aufnahme von elektrischen Leitungen für den
Antriebsmotor.
Deshalb ist hier eine Erzeugung elektrischer Energie, der besondere Einsatz dieser
Energie für die'Prüfvorrichtung oder die Anordnung der Turbine relativ zum strömenden
Arbeitsstoff, der den ganzen Rohrquerschnitt der Pipeline ausfüllt, nicht nahegelegt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorliegenden Nachteile
zu vermeiden und eine Prüfung von Pipelines und dergl.
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von innen her über größere Längen, bzw. Zeitabstände in vereinfachter
Weise und sicher zu gewährleisten, insbesondçe durch ein Ultraschall-Prüfsystem.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß das Prüfsystem derart ausgebildet
und/oder in dem, bzw. den Rohren derart gelagert ist, daß es durch den, das Rohr
mindestens teilweise füllenden, in ihm strömenden gasförmigen oder flüssigen Stoff,
insbesondere Brennstoff, innerhalb des Rohres, transportiert wird, wobei gleichzeitig
durch diesen Stoff ein Energiewandler, insbesondere eine Turbine des Prüfsystems
angetrieben ist und eine Abtriebswelle der Turbine mit einem elektrischen Stromerzeuger
wie einem Generator in oder am Prüfsystem, in Verbindung steht.
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Der Transport erfolgt in der Regel in Richtung des strömenden Stoffes,
in weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird jedoch bewirkt, daß die Strömungsenergie
nach Energieumwandlung die Prüfapparatur entgegen der Strömungsrichtung bewegt,
sodaß das Prüfsystem zum Einbringort lsieder zurückkehren kann.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Ausgang
des Stromerzeugers an dem Eingang einer elektrischen Speicher- bzw. Puffereinrichtung
wie an einem Kondensator und/oder Batteriekreis elektrisch angekoppelt ist, derart,
daß unterschiedlich erzeugte Spannungen des Generators oder dergl.
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gespeichert und/oder geglättet werden.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht ein Prüfsystem vor,
wobei eine mit dem Prüfsystem in Verbindung stehende Bremseinrichtung bei Verminderung
der erzeugten elektrischen Spannungen gesteuert, bzw. eingerückt wird, derart, daß
das Prüfsystem selbsttätig abgebremst wird. Durch die letzteren Ausgestaltungen
der Erfindung wird man unabhängig von Unterschieden in der Strömungsgeschwindigkeit
des Stoffes in der Pipeline oder dergl. und somit von der unterschiedlichen Beegungsgeschwindigkeit
des
Prüfsystems selbst bzw. von der Drehzahl seiner Turbine. Denn in diesem Zusammenhang
ist im allgemetnen folgendes zu beachten: Die Stoffe, bzw. Medien werden durch das
Rohrsystem mit mehr oder weniger großer Geschwindigkeit durchgeleitet. Diese Stoffe
enthalten somit kinetische Energie, die teilweise in elektrische Energie umgewandelt
werden kann. Hierzu dient nach einer Ausführungsform der Anmeldung eine Turbine,
mit der das Prüfsystem versehen ist, das durch das Rohr hindurchlaufen soll. Das
Prüfsystem wird vom strömenden Stoff mitgenommen und gleitet im Rohr, aber regelmässig
mit anderer, und zwar niedrigerer Geschwindigkeit, verglichen mit der freien Strömungsgeschwindigkeit
des Stoffes0 Diese Differenzgeschwindigkeit wird ausgenutzt,um die erforderliche
Versorgungsenergie für die elektrischen Geräte des Prüfsystems zu erzeugen. Hierfür
dient vor allem z.B. eine oder auch mehrere Turbinen, die der freien, höheren Strömung
des Stoffes ausgesetzt sind und somit zu Rotieren beginnen, auch wenn sie mit dem
Prüfsystem mitbewegt werden.
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Die weitere Ausgestaltung der Erfindung, die elektrische Energie zu
puffern, bzw. zu glätten, kann dann erforderlich werden, wenn die Strömungsgeschwindigkeiinder
Stoffe im Rohr unterschiedlich sind,bezogen auf einen kurzen Zeitraum.
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Dies kann mit Hilfe eines Akkumulators bzw. einer Batterie, oder durch
Kondensatorkreise erreicht werden. Hierdurch wird sichergestellt, daß das Prüfsystem
immer ausreichend mit elektrischer Energie zum Betrieb der Prüfeinrichtung versorgt
ist.
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Ferner ist es vorteilhaft, das Prüfsystem in seiner Eigenbewegung
dann abzubremsen, wenn diese sich der Strömungsgeschwindigkeit des im Rohr transportierten
Stoffes nähert.
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Dies ist erforderlich, um eine ausreichend hohe Differenzgeschwindigkeit
zwischen Prüfsystem und dem frei strömenden Stoff aufrechtzuerhalten, da sonst die
Drehgeschwindigkeit der Turbine zu niedrig liegt. Dies kann einmal so vermieden
werden, daß mittels der Aklcumulatorenspannung bei Pufferbetrieb das Bremssystem
der Prüfeinrichtung direkt gesteuert wird,
d.h. das Bremssystem
wird mefir oder weniger eingerückt.
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Durch Abbremsung vergrößert sich die Differenzgescllwindigkeit, die
Turbine wird relativ stärker angetrieben und liefert eine erhöhte elektrische Spannung.
Reicht diese nicht aus, so kann erfindungsgemäß eine folgende Verfahrensfolge vorgenommen
werden. Die Bremseinrichtung wird so gesteuert, daß das Prüfsystem nur noch ein
Wegstück vom strömenden Medium mitgenommen wird und dann anhält. Die Turbine erzeugt
elektrische Energie zur Versorgung der Prüfeinrichtung. Hiebei wird in Kauf genommen,
daß die elektrische Energie erst über eine gewisse Zeit gespeichert werden muß,
weil die kinetische Energie des stromenden Stoffes im Rohr nicht ausreicht, um über
direkte Umwandlung in elektrische Spannung das Prüfsystem ausreichend zu versorgen.
Dies kann bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten des Stoffes der Fall sein. Nach
einiger Zeit ist jedoch ein Speicherkreis der Prüfeinrichtung soweit aufgeladen,
daß die Verbraucher des Prüfsystems hinreichend mit Strom versorgt werden. Es kann
hierbei vorgesehen werden, daß bei diesem Zustand die Bremseinrichtung wiederum
gesteuert, d.h. eingerückt wird, soda0 das Prüfsystem vom strömenden Medium wieder
mitgenommen wird.
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Im Rahr,.en des Erfindungsprinzips sind Abwandlungen möglich, z.B.
kann das Prü-Psystem im Einzelfall nicht nach dem Ultraschall-Prinzip arbeiten.
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Ferner kann man die Turbine und/oder den Generator so ausbilden und/oder
anordnen, daß durch die Strömungsenergie die Prüfapparatur entgegen der Strömungsrichtung
läuft und das Prüfsystem zum Einbringort zurückbringt. Hierfür kann im Einzelfall
ein passendes Untersetzungs-Getriebe zwischen den Antriebsteilen und/oder eine den
Strömungswiderstand herabse-tzende Verkleidung der Prüfapparatur dann verwendet
werden, wenn es in Pipelines, die das Rohr in der Regel ganz ausfüllen, den Strömungswiderstand
besser überwinden soll. Das erfindungsgemäße Prüfsystem arbeitet aber auch dann,
wenn keine eigentlicht Pipeline vorliegt und das Medium nur teilweise mit einem
strömenden Medium gefüllt ist, das- ggfs. auch pulverförmig sein kann.