DE2453215A1

DE2453215A1 - Digital-elektrisches leckmelde- und leckortungssystem

Info

Publication number: DE2453215A1
Application number: DE19742453215
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Phys Dr In Issel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-11-09
Filing date: 1974-11-09
Publication date: 1976-05-13

Description

Digital - elektrisches Leckmelde- und Leckortungssystem Die Erfindung betrifft ein Meßverfahren, welches es ermöglicht, z.B. eine Rohrfernleitung oder ein Ölkabel auf elektrischem Wege auf Kleinlecks zu überwachen, wobei eine feste Ortungsgenauigkeit unabhängig von der Länge erzielt wird.
Oft ist es notwendig, Rohrfernleitungen auf Tropflecks oder Ölkabel auf Austritte von Kabeltränköl- zu.überwachen. Hierbei kommt der möglichst genauen Ortung der Leckstelle besondere Bedeutung zu.
Für den speziellen Fall der Lecküberwachung von Rohrfernleitungen, welche z.B. grundwassergefährdende Substanzen führen, sind zahlreiche Verfahren bekannt.
Eine Gruppe von Prüfverfahren verfährt so, daß der Leitungsstrang durch Schieber in kleinere Unterabschnitte geteilt wird.
Zur Leckermittlung werden die Schieber geschlossen, so daß aus einem gemessenen etwaigen-Druckabfall in den Abschnitten auf ein Leck geschlossen werden kann. Dieses Verfahren macht die Stillegung der Rohrleitung notwendig und ist somit sehr teuer.
Andere Überwachungseinrichtungen benutzen ein akustisches Prinzip, indem mit einem oder mehreren Mikrofonen, die auf die Erdoberfläche in der Nähe der Leitung aufgesetzt werden. Strömungsgeräusche etwa aus der Leitung austretender Flüssigkeit festgestellt bzw. geortet werden. Derartige Anordnungen kennen nur' zur Auffindung größerer Leckstellen dienen, da nur be diesen genügend starke Strömungsgeräusche zu erwarten sind.
Ferner ist es auch bekannt, einen Molch durch die Leitung zu senden, um den mit Teilstücken der Rohrwand abgeschlossene Kammern bildende Dichtungsringe angeordnet sind, so daß aus dem Druckabfall in diesen Kammern oder durch Bestimmung der Zuflußmenge vom Rohrinneren zu den Kammern Schlüsse auf etwaige Lecks gezogen werden können.
Bei einer anderen, ebenfalls mit einem Molch arbeitenden Überwachungsvorrichtung werden gleichzeitig verschiedene physikalische und chemische Untersuchungen durchgeführt, um so eine indirekte Aussage über den Zustand der Rohrwand oder etwa vorhandene Leckstellen zu erhalten.
Es werden auch aktive Molche verwendet, welche mittels Ultraschall die Leitungswand abtasten, welche nach außen mit einer Hanf- oder Jutewicklung versehen ist. Hierbei ändert sich das Rohrwandsignal, wenn die Juteschicht durch Lecks getränkt ist (Deutsches Patent Nr. 1203 o64).
Die mit Molch arbeitenden: Systeme sind umständlich, außerdem ist der Nachweis von Tropflecks zweifelhaft.
Weiterhin existieren Verfahren, welche die Wanderung eines radioaktiven Fluidumpfropfens mittels Strahlenanzeigers verfolgt (Deutsches Patent Nr. 1013 897).
Zur Ortung von Lecks (Beschädigungen) an kabeln wird meist ein Verfahren eingesetzt, bei welchem das Kabel durch Einfrieren mittels flüssigen Stickstoffs in Abschnitte geteilt und durch die Beobachtung des Druckabfalls in den einzelnen Teilstrecken der Fehlerort nach und nach eingegrenzt wird. Dieses Verfahren ist langwierig und umständlich.
Eine weitere Gruppe von Lecksuchanordnungen, welche sowohl bei Rohrfernleitungen als auch für ölkabel einsetzbar sind, beruhen auf dem Prinzip der Veränderung von Materialeigenschaften durch die Benetzung mit der nachzuweisenden Substanz z.B. Rohöl, Kabeltränkmittel usw.
Hierzu zählt ein Verfahren, welches die Entfestigung eines Schlauchmaterials durch Quellung unter dem Einfluß*z.B. von Öl nutzt (Deutsche Patentschrift Nr. 1023 102). Es wurde in Form eines öllöslichen, unter Druck stehenden Schlauches angewendet, dessen Platzen ein Leck anzeigen sollte. Die Leckortung hat sich hierbei als umständlich und ungenau erwiesen, das Verfahren hat sich in der Praxis nicht bewährt.
Bei einer weiteren Gruppe von Lecksuchanordnungen werden vorzugsweise unter der zu überwachenden Rohrleitung oder dem zu überwachenden Ölkabel elektrische Leitungen verlegt, deren Isolationsmaterial unter Öleinwirkung aufquillt, so daß entweder zwei elektrische Leiter in Kontakt gebracht werden (Deutsche Patentschrift Nr. 1103 636) oder der Kontakt dadurch entsteht, daß die aufquellende Masse selbst. leitfähig ist und durch ihre Volumenvergrößerung den Kontakt zwischen zwei Meßleitungen herstellt (ebenfalls Deutsche Patentschrift Nr.
1103 636, Anspruch 13).. Außerdem beinhaltet die Deutsche Patentschrift Nr. 1023 102 unter den Ansprüchen 6 ff. ein Überwachungsprinzip, bei welchem die Leitfähigkeit eines durch Öle quellfähigen, mittels Zumischung elektrisch leitfähiger Pulver leitend gemachten Kunststoffes (Polyisobutylen, Silikonkautschuk) durch den Quellvorgang direkt verändert wird. Dieses Prinzip beinhaltet jedoch in der Praxis mehrere Schwierigkeiten: 1. Die elektrische Leitfähigkeit ändert sich z.B. auch mit der Temperatur, dem mechanischen Spannungszustand und der Wasseraufnahme.
2. Bei längeren Strecken an einem Stück (z.B. 1 km) läßt sich eine Leitfähigkeitsänderung, welche auf einer Strecke von z.B. 1 m auftritt, gegenüber den Änderungen unter 1.
kaum nachweisen.
3. Die Ortung ist problematisch, da z.B. die Größe der Leitfähigkeitsänderung nicht vorhergesagt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die unter 2. und 3.
genannten Nachteile des Meßverfahrens zu vermeiden, welches ein Leck dadurch nachweist, daß die Leckflüssigkeit ein elektrisch leitfähiges Material anquillt und dadurch dessen Leitfähigkeit ändert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das aus dem elektrisch leitfähigen, anquellbaren Material bestehende elektronische Meßkabel in Einzelabschnitte unterteilt und mit elektrischen Schaltvorrichtungen versehen wird, welche es erlauben, die einzelnen Teilabschnitte nacheinander auf eine gemeinsame elektrische Meldeleitung zu schalten.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß es im Gegensatz zu dem bestehenden .Verfahren möglich ist, auf einem Teilabschnitt eine Änderung der elektrischen Leitfähigkeit infolge Anquellens durch das Leckmedium zweifelsfrei nachzuweisen und zu einem Alarm zu. verwenden und eine Ortung auf die Länge der Teilstrecke genau vorgenommen werden kann, unabhängig davon, wie groß die Gesamtlänge des Leckanzeigekabels ist und unabhängig von Störeinflüssen wie Temperatur, Feuchtigkeit, mechanische Spannungen usw. Als weiterer großer Vorteil ist die Tatsache zu betrachten, daß erheblich größere Absolutlängen des Leckmeldekabels erreicht werden können, als dies mit analogen Verfahren möglich ist (ca. 1o - 20 km an einem Stück).
Beschreibung: Es werden einzelne Streifen (1) bestimmter Länge (z.B. je 5 m) aus einem vorzugsweise durch Füllung mit leitfähigen Pulvern leitfähig gemachtem, durch das nachzuweisende Leckmedium anquellbarem Material (z.B. Silikonkautschuk) hintereinander längs des Leckmeldekabels angeordnet, wobei zwischen je zwei dieser Streifen ein elektrisches Schaltgerät (2) vorzugsweise als integrierte Schaltung eingebaut wird. Der leitfähige Streifen (1) wird vorzugsweise durch eine Schicht (3) aus demselben Material, welches jedoch nicht elektrisch leitfähig gefüllt wurde, isoliert. Beide Schichten sind vorzugsweise in einer Nut des Trägerrohres (4) eingelegt.
Die elektronischen Schaltgeräte (2) werden vorzugsweise über zwei durchgehende Leitungen (5) mit Strom versorgt und erfüllen, als Kette zusammengeschaltet, die Funktion eines Schieberegisters mit folgender Funktionsweise: Durch einen Impuls auf die Löschleitung (6) werden zuerst alle Schaltgeräte (2) auf den Schaltzustand "O" gesetzt. Ein Impuls auf die Leitung (7) bewirkt nun, daß das erste Schaltgerät der Kette auf den Schaltzustand "1 umschaltet. Schaltgerät Nr. 1 legt in diesem Zustand den Streifen Nr. 1 an die Meßleitung (8), so daß von der Zentrale aus die elektrische Leitfähigkeit des Streifens Nr. 1 gemessen werden kann. Ein weiterer Impuls auf die Leitung (7) hat im Zusammenwirken mit Leitung (9) zur Folge, daß nun das Schaltgerät Nr. 2 in den leitenden Zustand schaltet und den Streifen. Nr. 2 an die Meßleitung (8) legt, während Schaltgerät Nr. 1 wieder in den Schaltzustand "O" gebracht wird. Nun kann die elektrische Leitfähigkeit des Streifens Nr. 2 gemessen werden. Nach z.B. 34 Impulsen auf Leitung (7) liegt der Streifen Nr. 34 an der Meßleitung (8). Auf einfache Weise können so sehr viele Streifen hintereinander abgefragt werden (mehrere Tausend). Liegt kein Leck vor, bewegt sich die elektrische Leitfähigkeit der Einzelstreifen in recht engen Grenzen.
Tritt nun das Leckmedium an das Leckmeldekabel, so quillt zuerst die Isolierschicht an. Daraufhin dringt das Medium in den leitfähigen Streifen ein und vermindert durch Anquellen dessen Leitfähigkeit in starkem Maße, so daß bei der automatischen Abfrage in der Zentrale für den entsprechenden Streifen sofort die Erniedrigung der Leitfähigkeit erkannt und über eine Auswerteschaltung ein Leck angezeigt wird. Durch die laufende Nr. des bereichsüberschreitenden Streifens ist auch der Ort des Lecks unmittelbar bestimmt.

Claims

Patentansprüche:

9 Digital-elektrisches Beckmelde- und Beckortungsverfahren dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Streifen bestimmter Länge aus einem vorzugsweise durch Fullung mit elektrisch leitfähigen Pulvern leitfähig gemachtem, durch das nachzuweisende Beckmedium anquellbarem Material hintereinander längs des Beckmeldekabels angeordnet werden, wobei zwischen je zwei dieser Streifen elektrische Schaltgeräte so eingefügt sind, daß sie in ihrer Gesamtheit längs der Strecke die Funktion eines Schieberegisters ausüben, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Zentrale aus durch Einspeisen von x Impulsen auf das Kabel die elektrische Leitfähigkeit des x-ten Streifens gemessen werden kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die anquellbaren Streifen auch aus einem bereits selbst elektrisch leitfähigen, nicht mit leitfähigen Pulvern leitfähig gemachten Kunststoff bestehen.

L e e r s e i t e