DE2552440A1

DE2552440A1 - Elektronisches pipeline-leckwarnsystem und elektronisches pipeline-leckwarnverfahren

Info

Publication number: DE2552440A1
Application number: DE19752552440
Authority: DE
Inventors: Morris Taylor Covington; Steven Michael Griffin
Original assignee: Shafer Valve Co
Current assignee: Shafer Valve Co
Priority date: 1974-12-09
Filing date: 1975-11-22
Publication date: 1976-06-10
Also published as: NO753556L; IT1049985B; GB1535920A; GB1535918A; FR2294389B1; AT358885B; BE836198A; FR2294389A1; GB1535919A; USB530709I5; BR7507851A; SE419265B; ATA929275A; JPS5168885A; CA1096009A; SE7513788L; NL7514364A; AU8585975A; AU503898B2; US4012944A

Description

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMtKICh · GEhO MÜLLER · D. GFtOSSE · F. POLLMEIER 22

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Shafer Valve Company, Mansfield,
Richland County, Ohio kk9O6/lJSA

Elektronisches Pipeline-Leckwarnsystem und elektronisches Pipeline-Leckwarnverfahren

Gegenstand dieser Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufspüren und Erfassen von Lecks und undichten Stellen in unter Strömungsdruck stehenden Behältern. Eines der typischsten Beispiele dafür ist eine Pipeline. Diese Erfindung befaßt sich insbesondere aber mit einem Gerät und mit der Arbeitsweise eines elektronischen Gerätes, das in der Lage ist, in einer Pipeline, die eine Flüssigkeit oder ein Gas transportiert, die durch einen Leitungsbruch oder durch eine Leckstelle verurachte Änderung in der Änderungsgröße des Druckes oder des Durchflusses und im Gesamtdurchfluß und im Gesamtdruck zu erfassen und Maßnahmen zur Abhilfe zu treffen.

Strömungsmedien, beispielsweise Erdgas, Öl oder dergleichen mehr, werden oft mit Pipelines über lange Strecken transportiert. Es ist deswegen wichtig, daß Leckstellen oder Leitungsrisse möglichst schnell entdeckt werden, nicht nur um einen Mengenverlust bei der zu transportierenden Flüssigkeit zu verhindern, sondern auch aus Sicherheitsgründen, wenn es sich um brennbare Flüssigkeiten, giftige Flüssigkeiten und dergleichen mehr handelt_o Kennzeichnend für einen Leitungsbruch oder für eine Leckstelle ist meistens ein Druckabfall über eine gewisse Zeit, wobei manche Druckabfälle schnell auftreten, andere wiederum sehr langsam» Der bisher gegebene Stand der Technik ist gekennzeichnet,durch Geräte und Vorrichtungen, die versuchen,die Leckstelle dadurch aufzuspüren, daß sie diese Druckänderung überwachen. So werden beispielsweise mit den U.S.-Patenten Nr. 2.836.192 und Nr.

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2.915.0^2 typische mechanische/pneumatische Vorrichtungen dargestellt und beschrieben, die eigens für diesen Zweck konstruiert worden sind. Diese Vorrichtungen, die für gewöhnlich nur bei Gasleitungen, nicht aber bei Leitungen, die Flüssigkeiten zu transportieren haben, eingesetzt werden können, weisen auch im Betrieb mit Gasleitungen einige Nachteile auf. So versagen diese Vorrichtungen oft dann, w<,^;nn kleinere Druckabweichungen, die über eine lange Zelt bestehen, erfaßt werden müssen. Weiterhin sind diese Vorrichtung dadurch störungsanfällig, daß die Düsen verstopft werden, daß es in den Meßtanks zu einer Kondensation kommt, die deren Volumen verändert, daß schließlich pinige Teile dann einer Korrosion unterworfen werden, venn die Pipeline alkalisches oder saures Gas transportieit.

Es ist bereits i/ersucht worden, die vorerwähnten Probleme und Schwierigkeiten zu vermeiden; dazu sind einige elektronische "Vorrichtungen entwickelt worden. Diese Vorrichtungen kön'ien Druckänderungen, die in einem Zeitabschnitt aufkonfnen, zufriedenstellend erfassen, so daß dann, wenn gegenüber dem eingestellten Sollwert eine größere Druckabwiichung festgestellt wird, Maßnahmen zur Abhilfe getroffen werden können. Bei einer über den eingestellten Sfllwert hinausgehenden Druckänderung jedoch, auf die eine Periode relativer Druckstabilität folgt, die wiederum von einer über den eingestellten Sollwert hinausgehenden Druckänderung gefolgt wird, wäre jedoch der Gesamd^druckabfall ein Hinweis auf Probleme in der Pipeline, dieser Druckabfall, d.h. der Gesamtdruckabfall, wird aber nicht erfaßt. In ähnlicher Weise könnten Schwan-

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kungen im Leitungsdruck, welche nicht in einer spürbaren Druckänderung resultieren, die bisher bekannten Vorrichtungen, in falscher Weise beeinflussen.

Andere Systeme zum Aufspüren und Erfassen von Leitungsbrüchen und Leckstellen in Pipelines sind von der Konstruktion her derart ausgelegt, daß sie die Schwankungen in der Intensität des vom strömenden Gase erzeugten Geräusches messen und erfassen« Weil sie die Hintergrundgeräusche nicht unterscheiden konnten und oft Fehlwarnungen herbeiführten, haben diese Vorrichtung jedoch nur wenig erfolg gehabt. Darüber hinaus können diese Systeme, wie dies auch bei den vorerwähnten Vorrichtungen der Pail ist, nicht bei Flüssigkeiten eingesetzt werden, bei denen nach einem Leitungsbruch ein stoßartiger Druckabfall aufkommt,oder ein sofortiger großer und starker Druckabfall.

Weiterhin bietet keine der bekannten Vorrichtungen zusätzlich eine Vorrichtung, die das System dann abschaltet, wenn Situationen sehr geringen oder sehr hohen Druckes gegeben sind, ob nun ein Leitungsbruch angezeigt worden ist, oder nicht.

Gegenstand dieser Erfindung ist somit ein Gerät, in dem der Druck oder, der Durchfluß eines Strömungsmediums in einer Pipeline mit einer diesem Druck oder diesem Durchfluß proportionalen Spannung überwacht wird, wobei diese Spannung elektronisch differenziert wird, um festzustellen, ob irgendeine Druckänderung, die oft auf eine Leckstelle in der Pipeline hinweist, gegeben ist. Sollte .eine Druckänderung gegeben sein für eine gegebe Periode, sollte d±B gesamte Druckänderung einen eingestellten Soll-

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wert überschreiten, kann durch ein Ausgangssignal ein Ventil in der Leitung geschlossen werden, oder es kann ein akustisches Warnsignal ausgelöst werden. Darüber hinaus kann bei Flüssigkeiten, bei denen es im Falle eines Leitungsbruches■zu einer sehr starken Stoßbelastung oder einem sehr starken Druckabfall kommt, eine solche Stoßbelastung auch erfaßt werden, so daß die geeigneten Hilfsmaßnahmen getroffen werden können. Weiterhin kann das Gerät die Pipeline auch dann sperren, wenn Situationen mit außergewöhnlich geringem Druck und mit außergewöhnlich hohem Druck aufkommen.

Darüber hinaus weist keines der bisher bekannten Systeme das zusätzliche Merkmale einer Vorrichtung auf, die das System im Falle eines außergewöhnlich geringen oder eines außergewöhnlich hohen Druckes abschaltet, ob nun ein Leitungsbruch angezeigt worden ist, oder nicht.

Ziel dieser Erfindung ist somit die Schaffung eines durch ein elektronisches System zu vollziehenden Verfahrens zum Aufspüren von Leitungsbrüchen und Leckstellen in unter Druck stehenden Behältern, beispielsweise in einer Pipeline.

Ein anderes Ziel dieser Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung der vorerwähnten Art, durch die sowohl die Größe des Druckabfalles als auch der gesamte Druckabfall in der Pipeline gemessen und erfaßt werden können.

Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung der vorerwähnten Art, die den Schwierigkeiten und Problemen der mechanisch-pneumatischen Systeme, die für ähnliche Zwecke verwendet werden nicht

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ausgesetzt ist.

Ein wiederum anderes Ziel dieser Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung der vorerwähnten Art, die in Pipelines für den Transport von Gas oder Flüssigkeiten eingesetzt werden kann.

Ein weiteres Ziel dieser Erfindung wiederum ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung der vorerwähnten Art, die die augenblickliche Stoßbelastung einer Druckänderung, die durch einen Leitungsbruch oder durch eine Leckstelle in einer Pipeline während des Flüssigkeitstransportes verursacht wird, anmessen und aufspüren kann.

Ein anderes Ziel dieser Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung der vorerwähnten Art, die den Durchfluß einer Flüssigkeit in einer Pipeline überwachen und dadurch das Vorhandensein eines Leitungsbruches oder einer Leckstelle in dieser Pipeline feststellen kann.

Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung der vorerwähnten Art, die/das in der Lage istHochdruck-oder Niederdruckzustände in der Pipeline festzustellen, ganz gleich ob ein Leitungsbruch in der Pipeline gegeben ist, oder nicht.

Mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Anmessan und Aufsprüren von Unregelmäßigkeiten in einer Flüssigkeitstransport-Pipeline wird eine Eigenschaft - beispielsweise der Druck oder der Durchfluß - der Flüssigkeit überwacht, wobei ein zu dieser Größe proportionales Ausgangssignal in einer Diffentiatorschaltung derart differenziert wird, daß ein der Änderungsgröße dieser Eigenschaft propor-

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tionales Signal entstellte Dieses Signal wird verglichen mit einem maximal zulässigen Soliwert der Änderungsgröße» Bei Überschreitung des maximalen Sollwerte wird ein Signal auf eine Zeitschaltung geschaltet* Hat das Signal eine längere Dauer als eine vorgegebene Zeit, dann wird dan Signal zur Ixigiks ehalt ung weitergeleitet_f die vorzugsweise in der Form eines logischen Gatters ausgeführt ist. In der Zwischenzeit wird das der Änderungsgröße proportionale Signal durch Integration so verarbeitet, daß sich die gesamte Änderung der zu überwachenden Größe oder Eigenschaft ergibt. Diese Gesamtänderung wird mit einer vorgegebenen maximal zulässigen Änderungsgröße verglichen, und bei Überschreitung der maximal zulässigen Änderungsgröße wird das Signal auf den Logikschaltkreis geführt_o Sind beide Bedingungen erfüllt, d.h. sind die Änderungsgröße und die Gesamtänderungsgröße größer als der vorgegebene maximale Inderungswert, dann können Änderungsmaßnahmen ausgeführt werden, beispielsweise das Schließen eines Ventiles oder das Auslösen eines akustischen Wanrsignales,

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Diese Erfindung wird nachstehend nun anhand des in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles (der in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele) näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:-

Fig. 1 Ein Blockdiagramm betreffend ein Leckwarnsystem dieser Erfindung für die Verwendung in einer Flüssigkeitstransport-Pipeline.

Fig. 2 Ein Blockdiagramm, das ein speziell für die Verwendung mit Flüssigkeitstransport-Pipelines geeignetes Leckwarnsystem wiedergibt, dazu auch noch weitere Zusätze zu dieser Erfindung, die entweder für Gas oder für Flüssigkeitstransport-Pipelines Verwendung finden.

Die mit Fig. 1 als Block dargestellte Pipeline 10 hat Gase oder Flüssigkeiten, die für gewöhnlich unter hohem Druck stehen zu transportieren, und zwar sehr oft über eine weite Strecke. Die dargestellte "Pipeline" wird im weiteren Verlaufe als der die Flüssigkeit oder das Strömungsmedium transportierender Behälter bezeichnet. In diesem Zusammenhang sei jedoch darauf hingewiesen, daß diese Erfindung auf jeden unter Druck stehenden Behälter angewendet werden kann, beispielsweise ein Behälter zum Aufbewahren von Flüssigkeiten. Der Druck in der Pipeline 10 soll nach Möglichkeit konstant gehalten werden, wenn auch oft kleinere Druckänderungen aufkommen, ohne daß damit ein Problem verbunden ist. Entwickelt sich jedoch in der Pipeline 10 ein Leitungsbruch oder eine Leckstelle, dann ändert sich der Druck in der Leitung, so daß Korrekturmaßnahmen erforderlich werden„ Bei dem bevorzug-

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ten Ausführungsbeispiel wird von einem konventionellen Meßwertgeber der Flüssigkeitsdruck in der Pipeline überwacht, und "Druck" wird in der ganzen Beschreibung die Größe sein, auf die Bezug genommen wird. Es sei in diesem Zusammenhange jedoch darauf hingewiesen, daß, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen, auch andere Eigenschaften von Strömungsmedien überwacht werden können, beispielsweise der Durchfluß oder die Strömung.

Am Punkt A ist somit der Ausgang des Meßwertwandlers oder Meßwertgebers 11 ein Spannungssignal, das dem Flüssigkeitsdruck proportional ist. Eine konventionelle Differenzierschaltung 12 übernimmt das Ausgangssignal des Meßwertwandlers 11 und differenziert dieses Signal derart, daß der Ausgang bei B ein Spannungssignal ist, das der Jünderungsgröße des Druckes itn Hinblick auf die Zeit ( p/dt) proportional ist. Ist der Flüssigkeitsdruck in der Pipeline konstant, dann ist dieses Signal natürlich gleich Null. Ist jedoch einmal eine Druckänderung vorhanden, dann wird in entsprechender Weise ein B-Signal bestimmter Größe erzeugt.

Das Ausgangssignal der Differenzierschaltung 12 wird auf den Komparator 13 geschaltet. Im Komparator wird das der Druckänderungsgröße proportionale B-Signal mit einem in den Komparator eingegebenen und einer bestimmten Druckänderungsgröße proportionalen Sollwertsignal verglichen. Diese Vorgabesignal könnte auf den maximal zulässigen ¥ert der Änderungsgeschwindigkeit eingestellt werden, d.h. auf einen Wert, der, wenn er überschritten würde, ein Anzeichen dafür sein wird, daß in der Pipeline Schwierigkeiten aufgekommen sind. Die bisher bekannten

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Systeme könnten mit einer solchen Einstellung gearbeitet haben. ¥egen anderer Merkmale dieser Erfindung, die noch dargestellt und erläutert werden, kann diese Einstellung derart vorgenommen werden, daß kleine Druckschwankungen in der Größenordnung von ungefähr einem halben PSI in der Minute erfaßt werden können, ohne daß falscher Alarm ausgelöst werden würde. Ist das B-Signal größer als der Vorgabewert, dann wird eine Zeitschaltung lk - diese kann ein monostabiler Multivibrator sein - vom Signal C am Ausgang des !Comparators 13 in Betrieb genommen. Bei der Zeitschaltung lk kann eine variable Laufzeit oder Zeitverzögerung eingestellt werden. Die Zeitschaltung lk kann nun so eingestellt werden, daß sie jeweils für die gewünschte Laufzeit nicht "durchzählt", wobei die Laufzeit typisch im Bereich von 30 Sekunden bis 180 Sekunden liegt. Steht nach Ablauf der eingestellten Zeit das C-Signal aus dem Komparator 13 immer noch an, wird von der Zeitschaltung Ik das Ausgangssignal D abgegeben. Fällt jedoch während der Verzögerungszeit die Änderungsgeschwindigkeit der Druckänderung unter den vorgewählten ¥ert ab, so daß das C-Signal nicht mehr existiert, dann wird von der Zeitschaltung lk ein D-Signal nicht weitergeleitet. Viel eher erfolgt eine automatische Rückstellung der Zeitschaltung lk in Erwartung eines anderen C-Signales.

Das B-Signal aus der Differenzierschaltung 12 wird auch einer konventionellen Integrationsschaltung 15 zugeführt, die ebenfalls den Fachleuten bekannt ist und das Integral ihres Eingangssignales elektronisch ermittelt. Da? mit aber ist das Ausgangssignal E der Integrationsschaltung 15 eine Spannung, die der vom Meßwertwandler 11

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gemessenen gesamten Druckänderung proportional ist, Bas 35-Signal wird dem Komparator Ιό zugeführt, der die E-Spannung mit einem für den Sollwert eingegebenen maximal zulässigen Druckdifferenzwert vergleicht. Das bedeutet, ein Wert der den vorerwähnten Sollwert übersclxreitetj ist ein Anzeichen für aiögliche Probleme in der Pipeline« Der eingestellte Sollwert sollte so sein, daß kleine Druckdifferenzen., die nie lit τοη einem L-eitimgsiaimeli oder einer Leckstelle verursacht werden, ignoriert werden» Bei Pipelines ₅ die jait einem Druck vob rund siebenhundert Psi arbeiten, wäre eine Gesajatdruckänderung von fünf bis dreißig Psi je nach der gewünschten Empfindlichkeit eine typische Einstellung. Übersteigt das Ε-Signal den vorgegebenen und eingestellten Sollwert, dann wird vom Komparator l£> ein Signal P ausgegeben.

Das D-Signal aus der Zeitschaltung lh und das F-Signal aus dem Komparator l6 werden auf ©inen Logiksehaltkreis 17 geführt, der ein ODBR-Gatter sein könnten, in den meisten Fällen aber eine UND-Sehaltung ist. Als solche erzeugt der Logikschalt kr eis nur dann ein Ausgangs signal G, wenn ihm sowohl das D-Signal als auch das F-Signal zugeführt werden. Ein G-Signal wird somit nur dann vorhanden sein, wenn die gesamte Druckänderung den in den Komparator l6 eingegebenen Sollwert überschreitet und wenn die Änderungsgeschwindigkeit der Druckänderung größer ist als der in den Komparator 13 eingegebene Sollwert ist, und zwar für eine bestimmte und vom Zeitschalter l4 vorgegebene Periode. Sind in der mit Fig. 1 dargestellten Schaltung diese Bedingungen erfüllt, dann kann das G-Signal über das Stellglied 18 Korrekturen

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veranlassen und durchführen. Das Stellglied 18 kann beispielsweise ein Magnetventil sein, das bis zur Behebung der Schwierigkeiten die Pipeline absperrt, es kann aber auch ein akustisches oder optisches Alarmsignal sein, das die Bedienungsleute auf Schwierigkeiten im Zusammenhang mit der Pipeline hinweist.

Nachstehend soll nun die Funktion oder die Arbeitsweise der dargestellten Schaltung beschrieben werden. Dazu wird angenommen, daß die Pipeline mit einem Druck von 700 psi arbeitet; daß in den Komparator 13 eine Druckänderungsgeschwindigkeit von einem halben psi je Minute als Sollwert eingegeben ist; daß die in die Zeitschal-

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tung eingegebene Zeitverzögerung dreißig Sekunden beträgt; daß schließlich in den Komparator l6 ein maximal zulässiger Gesamtdruckabfall von 5 psi als Sollwert eingegeben ist* Kommt es in der Pipeline nun zu einem Leitungsbruch, dann wird vom Meßfühler oder Meßwertwandler 11 die Druckänderung gemessen und erfaßt, dann wird von der Differenzierschaltung 12 die Änderungsgeschwindigkeit des Druckes bestimmt. Für dieses Beispiel sei angenommen, daß das B-Signal für eine Anderungsgeschwindigkeit von zwei psi in der Minute steht. Vom Komparator 13, der sofort durch den Vergleich mit dem Sollwert feststellt, daß die Änderungsgeschwindigkeit größer ist als der eingegebene Vert von einem halben psi in der Minute, wird sodann über ein C-Signal die Zeitschaltung Ik in Betrieb genommene Wenn nach dreißig Sekunden der Druckabfall von zwei psi in der Minute noch immer gegeben ist, wird auf den Eingang der Logikschaltung oder des UND-Gatters 17 ein D-Signal geschaltet. In der Zwischenzeit

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wird von der Xntegrationsschaltung 1% der Ge samt druckabfall berechnet, dieser gesajate Druckabfall -ward nacii dreißig Sekunden nur nocli ein psi betragen, was zur Folge hat, daß vom Komparator l6 kein F-Signal weitergeleitet wird, daß weiterhin auch die Logikschaltung 17 kein SiellgröiJensignal Q erzeugt imd weiterleitet* Das bedeutet, daß dann, wenn der Druckabfall nicht durch einen Leitungsbruch verursacht wird, beispielsweise durch die Abschaltung ein.es Kompressors in. der Leitung, und nur ein kleiner Druckabfall kurzer Zeitdauer entsteht, Korrekturmaßnahmen nicht eingeleitet werden, Ist aber nach zweieinhalb Minuten ein Druckabfall von zwei psi je Minute noch gegeben, dann stellt der Komparator l6 fest, daß der eingestellte Wertvon fünf psi überschritten worden ist und leitet ein F-Signal weiter, das gemeinsam mit dem D-Signal, das noch ansteht, Korrekturmaßnahmen einleitet. Auf diese Feise werden nur Druckabfälle erkannt, die einen vorgegebenen ¥ert überschreiten, während LeitungsSchwankungen kleinerer Art ignoriert werden.

Die mit Fig. 2 wieder gegebene Schaltung könnte für sich allein arbeiten, sie wäre aber eine ideale Erweiterung der mit Fig. 1 dargestellten Schaltung. Der Klarheit halber sind in der mit Fig. 2 dargestellten Schaltung eine Reihe von Sclialtungselementen aus der mit Fig. 1 wiedergegebenen Schaltung wiedergegeben ist. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß einige der Schaltungselemente aus Fig. 1 Verwendung finden können, oder daß zusätzlich separate Schaltungselemente eingesetzt werden können. Wird von einer Pipeline 10' eine Flüssigkeit transportiert, dann tritt bei einem Leitungsbruch oder bei einem Leckwerden

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ein spezielles Phänomen auf. In der Flüssigkeit entsteht eine Druckwelle, die im wesentlichen durch einen sofortigen Druckabfall gekennzeichnet ist, d.h. durch eine extrem hohe Änderungsgeschwindigkeit im Druck, aber nur durch einen geringen Gesamt-Druckabfall. Ein solcher Druckabfall würde mit der Schaltung nach Fig. 1 nicht erfaßt werden; weil der Komparator den Druckabfall mißt, würde der Gesamt-Druckabfall nicht so groß sein, daß er den Sollwert überschreitet und dadurch den Komparator l6 ansteuert und in Betrieb nimmt.

Zum Erfassen einer solchen Stoßbelastung oder einer solchen Druckwelle überwacht ein Meßwertgeber 11 ^Λ -dieser gleicht dem Meßwertgeber 11 - den Druck in einer Leitung, wobei der Ausgang dieses Meßgebers II¹ bei A¹ einem dem Druck proportionalen Ausgang hat. Eine Differenzierschaltung 12' übernimmt das Signal A¹ und differenziert dieses Signal so, daß das Ausgangssignal B^! proportional der Änderungsgröße oder der Änderungsgeschwindigkeit in der Zeit ( /dt) ist. Ein Komparator 13' erhält das Signal B¹ aufgeschaltet und vergleicht dieses, wie dies auch beim Komparator 13 der Fall ist, mit der als Sollwert eingegebenen maximal zulässigen Änderungsgeschwindigkeit. Dieser Komparator 13' sollte nun zum Erfassen der Druckstoßbelastung eingestellt werden, so daß für gewöhnlich eine Einstellung im Bereich von 100 bis 300 psi je Sekunde vorgenommen werden kann. Wird diese Einstellung überschritten, dann könnte das Signal H über das Stellglied 18" Abhilfsmaßnahmen einleiten, oder aber, wie dies mit Fig. 2 dargestellt ist, auf einen Logikschaltkreis I9 geschaltet werden.

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¥ird nun in der mit Fig. 2 dargestellten ¥eise die Schaltung nach Fig. 1 zusammen mit einer auf die Druckstoßbelastung ansprechenden Schaltung eingesetzt, dann kann das Signal G aus Fig. 1 vor der Weiterleitung auf das Stellglied dem logischen OMER-Schaltkreis 19 aufgeschaltet werden. In diesem Falle würde entweder ein Stoßbelastungssignal H oder das Signal G Abhilfsmaßnahmen veranlassen.

Es sollte klar sein, daß durch die Verwendung der ODER-Schaltung 19 andere Eigenschaften der Pipeline zur Ansteuerung des Stellgliedes 18' herangezogen werden können. So kann beispielsweise das für den Druck stehende Signal A oder A¹ einem Hochdruck-Komparator 20 aufgeschaltet werden, dem ebenfalls ein Sollwertsignal betreffend die maximal zulässigen Pipeline-Druck zugeführt wird. Überschreitet das Α-Signal diesen Maximalwert, wird ein I-Signal vom Ausgang des !Comparators 20 aus auf die Logikschaltung 19 geschaltet und dadurch das System durch das Stellglied 18 oder 18' abgeschaltet, damit die Ursache für den Hochdruck festgestellt und korrigiert werden kann.

In ähnlicher Weise kann ein Niederdruck-Komparator 21 das Signal A oder A¹ übernehmen und mit einem Sollwertsignal vergleichen, das dem maximal zulässigen geringsten Druck in der Pipeline entspricht. Fällt das Α-Signal umter diesen Sollwert ab, dann wird, ein J-Signal vom Koaparator 21 aus auf die Logikschaltu.n.g 19 geführt und dadurch das System durch das Stellglied 18 oder 18* abgeschaltet, damit die Ursache für den geringen Druck festgestellt und korrigiert werden kann»

Auf diese Weise können vier individuelle Schaltungen in selektiver Weise über das Stellglied 18 Korrekturmaßnahmen

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einzuleiten und durchzuführen. Es handelt sich hierbei um die mit Pig. 1 dargestellte Schaltung, um die auf die Druck-Stoßbelastung ansprechende Schaltung, um die bei hohem Druck abschaltende Schaltung und um die bei niedrigem Druck abschaltende Schaltung. Klar sein sollte, daß dies über den ODBRtLogikschaltkreis 19 geschehen kann, oder über vier einzelne modulartige Schaltkreise, denen jeweils ein eigenes Stellglied zugeordnet ist. Weiterhin kann, wenn dies gewünscht werden sollte, der Logikschaltkreis 19 in der Form eines UND-Gatters ausgeführt sein, so daß das Stellglied 18 nicht eher Korrekturmaßnahmen einleitet und durchführt, bis irgendeine Anzahl der Schaltungen oder alle Schaltungen auf Schwierigkeiten hinweisen.

Es Sollte somit klar sein, daß die beschriebene Vorrichtung und das beschriebene Verfahren es ermöglichen, die Pipeline-Großen zu überwachen und Korrekturmaßnahmen durchzuführen, wenn eine vorgegebene Situation, die nicht geduldet werden kann, existiert, was wiederum zur Folge hat, daß die Überwachung der Pipeline wesentlich verbessert wird.

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Claims

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Shafer Valve Company, Mansfield,
Richland County, Ohio kk9O6/USA

Patentansprüche:-

System zum Erfassen und Auspüren von UnregeImäßIgkeiten in einer Pipeline, die Flüssigkeiten oder dergleichen mehr transportiert. Dieses System dadurch gekennzeichnet, daß zu ihm gehören:- ein Meßwertgeber, der eine Eigenschaft der !"'lüsslgiceit üfoerwaclit und ein dazu proportionales Ausgangssignal erzeugt? eine Differenzierschaltung, die das vorerwähnte Ausgangssignal aufgespaltet erhält und ein Ausgangssignal erzeugt, <iaö <ier Änderungsgescliwitwiigkeii; dieser Eigenschaft im Hinblick auf die Zeit proportional ist 1 eine erste Komparatorschaltuiig, die das Ausgangssignal tier Differenzierschaltung aufgeschaltet erhält und dieses dann mit einer auf die Zeit bezogenen vorgegebenen Ändexungsgesehwindigkeit der Eigenschaft vergleicht und ein Ausgangssignal dann weiterleitet, wenn, die Vorgabegröße überschritten. wird{ eine Zeitschaltung, di© das Ausgangssignal der ersten Komparatorsciialtung übernimmt und nach Ablaufen einer vorgegebenen Verzögeriiijgszöit ein Aus gangs signal erzeugt und weitergibt; eine Integrationsschaltung, die das Ausgangssignal der vorerwähnten Differenzierschaltung aufgeschaltet erhält und ein der gesamten Änderung der Eigenschaft proportionales Sig-C₃ aal erzeugt j eine zweit© Koaparatorschaltung,die ^ das Ausgangssignal der vorerwähnten Integratorschal· *° tung übernimmt und mit einer vorgegebenen Gesamt-■v^ änderung dieser Eigenschaft vergleicht, wobei dann

J₀ ein Ausgangssignal erzeugt und weitergegeben wird,

"** wenn der Ausgang der Integratorschaltung wertmäßig den vorgegebenen Gesamtänderungswert überschreitet; das Ausgangssignal der Zeitschaltung und das Ausgangssignal des zweiten !Comparators sind ein An-

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zeichen dafür, daß eine Unregelmäßigkeit im Pipeline-System besteht, die so groß ist, daß sie einer Korrektur bedarf.

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2. System nach. Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der zu überwachenden Eigenschaft oder Größe des Strömungsmediums um Druck handelt.

ο System nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der zu überwachenden Eigenschaft oder Größe des Strömungsmediums um den Durchfluß handelt.

k. System nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die bereits erwähnte Zeitschaltung ein Multivibrator ist; daß vom diesem Multivibrator nur dann ein Signal erzeugt wird, wenn ihm auch nach Ablaufen der vorerwähnten Zeitverzögerung noch das Ausgangssignal der ersten Komparatorsehaltung aufgeschaltet ist_o

5. System nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß zu ihm ein LOgikschaltkreis gehört, dem das Ausgangs signal der Zeitschaltung· und. das Ausgangssignal des zweiten !Comparators auf geschaltet werden». Dieser Logiksehaltkreis erzeugt ein Ausgangssignal, das der Unregelmäßigkeit in der fliissigkeitstransportierenden Pipeline entspricht .

6. System nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß es sich, bei dem Logiksehaltkreis έηβ ein UND-Gatter handelt, das nur* dann ein Ausgangssigna.1 erzeugt, wenn ihm sowohl das Ausgangssignal der

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Zeitschaltung als auch das Ausgangssignal der zweiten Komparatorschaltung zugeführt werden.

7. System nach Anspruch 5»

dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Logikschaltkreises auf ein Stellglied geführt wird.

8. System nach Anspruch 7»

dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem vorerwähnten Stellglied um ein Magnetventil handelt, das die Pipeline abzusperren hat.

9. System nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Ströraungsmediums als Eigenschat oder als Meßgröße überwacht wird; daß die vorgegebene Änderungsgeschwindigkeit ungefähr ein halbes psi in der Minute beträgt; daß die vorgegebene Gesamtänderung ungefähr im Bereich von fünf bis dreißig psi liegt, und die Zeitverzögerung ungefähr im Bereich von 30 bis I80 Sekunden,,

10. System nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmedium eine Flüssigkeit ist; daß von dieser Flüssigkeit der Druck überwacht wird; daß die Unregelmäßigkeit in der Pipeline eine Stoßbelastung mit einer hohen Druckänderungsgeschwindigkeit verursacht; daß schließlich die vorgegebene Druckänderungsgeschwindigkeit zur Erfassung der vorerwähnten Stoßbelastung in die erste Komparatorschaltung eingegeben ist_o

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11. System nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der zu überwachenden Größe des Strömungsmediums um Druck handelt; daß weiterhin zu diesem System gehören:- eine erste Logikschaltung, die die Ausgangssignale der vorerwähnten Zeitschaltung und der vorerwähnten zweiten Komparatorschaltung aufgeschaltet erhält und ein für die Unregelmäßigkeit stehendes Ausgangssignal erzeugt; eine dritte Komparatorschaltung, die das Ausgangssignal der bereits erwähnten Differenzierschaltung übernimmt, dieses Ausgangssignal mit einer vorgegebenen Änderungsgeschwindigkeit dieses Druckes vergleicht im Hinblick auf die Zeit und dann ein Ausgangssignal erzeugt, wenn das Ausgangssignal der Differenzierschaltung größer ist als die vorgegebene Änderungsgeschwindigkeit; schließlich auch noch ein zweiter Logikschaltkreis, der das Ausgangssignal der dritten Komparatorschaltung und das Ausgangssignal der ersten Logikschaltung aufgeschaltet erhält und ein für die Unregelmäßigkeit stehendes Signal erzeugt, das eine Korrektur der Unregelmäßigkeit gewährleistet.

12. System nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, daß einer vierten Komparatorschaltung das Ausgangssignal des Meßgebers aufgeschaltet wird, daß von dieser Komparatorschaltung dieses Ausgangssignal mit einem Vorgabesignal verglichen wird, das dem gewünschten Hochdruck-Ausschaltpunkt proportional

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ist, wobei von dieser vierten !Comparators chal tung dann ein Ausgangssignal erzeugt wird, wenn das vom Meßwertgeber aufgeschaltete Ausgangssignal das dem gewünschten Hochdruck-Ausschaltpunkt proportionale Sollwertsignal überschreitet; daß dem zweiten Logikschaltkreis das Ausgangssignal der vierten Komparatorschaltung aufgeschaltet wird

13. System nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, daß zu ihm weiterhin auch noch eine fünfte Komparator schaltung gehört, die das Ausgangssignal des Meßwertgebers übernimmt und dieses Ausgangssignal mit einem dem Niederdruck-Ausschaltpunkt proportionalen Sollwertsignal vergleicht, wobei von dieser fünften Komparatorschaltung dann ein Ausgangssignal erzeugt wird, wenn das Ausgangssignal des Meßwertgebers unter dem Sollwertsignal, das dem Niedrigdruck-Ausschaltpunkt proportional ist, abfällt; daß der Ausgang der fünften Komparator schal tung auf den zweiten Logikschaltkreis ge führt wird.

lh. System nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem zweiten Logikschaltkreis um ein ODER-Gatter handelt, daß immer dann ein Ausgangssignal erzeugt, wenn ihm eines der Eingangssignale aufgeschaltet wird.

15. System nach Anspruch Ik₁

dadurch gekennzeichnet, daß es ein Stellglied aufweist, dem das Ausgangssignal des ODER-Gatters aufgeschaltet wird.

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16. Verfahren zum Erfassen und Aufspüren von Unregelmäßigkeiten in eir.ar Pipeline zum Transport von Flüssigkeiten unä dergleichen mehr. Dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß zu ihm die nachstehend angeführten Einzelschritte gehören:- jberwachung einer Eigenschaft oder Meßgröße im Strömungsmedium, das von der Pipeline transportiert wira; Ermittlung der auf die Zeit bezogenen Änderungsgefch-windigkeit anhand der Meßgröße; Vergleichen der Anderungsgröße mit einem vorgegebenen Fert der Anderungsgröße; zeitliche Verarbeitung der Periods, in der die Anderungsgröße den Sollwert während dent Verzögerungszeit überschreitet; Ermittlung der G( samt änderung aus der Meßgebergröße; Vergleich der Gesamtänderung dieser Meßgröße mit einer vorgegebeien Ge samt änderung; Einleitung und Durchführung vm Korrekturen dann, wenn die Änderungsgröße in eiier vorgegebenen Zeit den ÄnderungsSollwert und die J-e samt änderung der Meßgröße überschreitet.

17. Verfahren nach Anspruch 16 ,

dad ι rch gekennzeichnet, daß dfs Strömungsmedium eine Flüssigkeit ist; daß es sj^h bei der Meßgröße um den Flüssigkeitsdruck hand'It, daß weiterhin noch der Einzelschritt der Messung und Erfassung der Druck-Stoßbelastung in der Flüssigkeit zu diesem Verfahren gehört, bei dei dann Korrekturen vorgenommen werden, wenn eine B/uck-Stoßbelastung erfaßt worden ist»

18. »ystem ztam Erfassen vatd Aufspüren von. Leitiangsbrü-

• chen und Lecksteilen in einer Fliissigkeitstransportpipeline oder einer älmiiclien VorrieiriXEag. Dieses

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System

dadurch gekennzeichnet, daß zu ihm gehören:- Eine Vorrichtung, die den Flüssigkeitsdruck in der Pipeline zu überwachen hat und ein diesem Flüssigkeitsdruck proportionales Ausgangssignal erzeugt; eine Vorrichtung, die das Ausgangssignal, das dem Druck proportional ist, aufgeschaltet erhält und ein Ausgangssignal erzeugt, das der auf die Zeit bezogenen Änderungsgeschwindigkeit des Druckes proportional ist; eine Vorrichtung, die das der Druckänderungsgeschwindigkeit proportionale Signal vergleicht mit einem für eine Stoßbelastung in der Flüssigkeit stehenden vorgegebenen Druckänderungswert und dann ein Ausgangssignal erzeugt, wenn das der Druckänderungsgeschwindigkeit proportionale Signal den Sollwert für die Druckänderungsgeschwindigkeit überschreitet; schließlich auch noch eine Vorrichtung, dieden Ausgang der zuletzt erwähnten Vorrichtung übernimmt und Korrekturmaßnahmen einleitet.

19. Verfahren zur Verarbeitung und Nutzung eines elektronischen Signales - dieses Signal proportional zur Änderungsgeschwindigkeit des Druckes einer Flüssigkeit in einer Pipeline oder dergleichen - zum Erfassen und Aufspüren eines Leitungsbruches oder Leckstellen in einer Pipeline. Das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß zu ihm die nachstehend angeführten Einzelschritte gehören:- Vergleichen der Druckänderungsgeschwindigkeit mit einer hohen Druckänderungsgeschwindigkeit in der Größenordnung von ungefähr 100 bis 3OO psi in der Sekunde, was einer sofortigen Stoßbelastunng in der Flüssigkeit entspricht, und Absperren der Pipeline dann, wenn die Druckänderungsgeschwindigkeit den Sollwert für die Hochdruck-Änderungsgeschwindigkeit überschreitet ο

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