DE2741546A1

DE2741546A1 - Verfahren und vorrichtung zur leckueberwachung von rohrleitungen

Info

Publication number: DE2741546A1
Application number: DE19772741546
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Schmitz; Hans Wilhelm Ing Grad Valentin; Manfred Dipl Phys Dr Wolter
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1977-09-15
Filing date: 1977-09-15
Publication date: 1979-03-29
Also published as: DE2741546C2

Description

Verfahren und Vorrichtunz zur Leclcübnrtrachung
von Rohrleitungen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lecküberwachung von Rohrleitungen für den Transport gasförmiger Stoffe, insbesondere von gasförmigen Stoffen unter einem Druck von mehr als 10 bar, während der Förderung und der Förderpause durch eine Ubervachung des Rohrleitungsdruckes sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemaßen Verfahrens.
Ein wirtschaftlicher Transport gasförmiger Stoffe ist nur möglich durch Rohrleitungen. Die Entwicklung dünnwandiger, hochfester Stahlrohre mit den entsprechenden Schweißverfahren führte ab Anfang der 30er Jahre zum Bau großer Ferngasleitungen mit Durchmessern bis zu 1200 mm und zulässigem Betriebsdruck bis zu 80 bar, z.B. zur Erschließung der Erdgasvorkommen in Holland.
Obwohl die Ausführung der Rohrleitungsverlegung mit äußerster Sorgfalt durchgeführt wird, kann eine Leckage nicht immer ausgeschlossen werden; z.B. können in alten Abbaugebieten durch eine Bergsenkung auftretende Zerrungen und Stauchungen Leckagen in Rohrleitungen auftreten.
Um dem Austreten von Gasen aus einer Leckage zu begegnen, sind Rohrbruchsicherungen in den Rohrleitungen eingebaut.
Es hat sich gezeigt, daß Rohrbruchsicherungen eine Betriebsunsicherheit darstellen, da der Steuerimpuls durch den Differentialquotienten dp/dt ausgelöst wird. Die für die Ermittlung des Druckabfalles angewandten Meß- und Steuerventile haben kleine Düsen mit einer Bohrungsöffnung von bis zu 0,2 mm Durchmesser. Unter Betriebsbedingungen kommt es durch geringste Verschmutzungen zu unerfunschten Störungen.
Eine weitere Methode zur Lecküberwachung während der Förderung besteht darin, daß alle Einspeisungen und Entnahmen aus der Rohrleitung gemessen und dann bilanziert werden. Bei gleichbleibendem Druck in der Rohrleitung müssen die eingespeisten und entnommenen Gasmengen übereinstimmen, wenn alle Meßergebnisse auf eine vorgegebene Temperatur und Druck bezogen werden. Nachteilig bei dieser Uberwachungsmethode ist, daß alle Meßwerte zunächst über Umwandler in elektrische Impulse umgewandelt werden müssen, die ihrerseits zu einem Zentralpunkt übermittelt werden müssen. Der hierbei auftretende Gesamtfehler liegt in der Größenordnung von 2,5 5', BBC-Nachrichten Band 47 (1965), Heft 10/11, Seiten 553-557. Dieser Fehler ist für heutige Rohrlängen und -querschnitte bei den hohen Drücken nicht mehr tragbar.
Kleinere und mittlere Leckagen sind mit dieser Methode nicht sofort erfaßbar.
Die Messung des Druckes in der Rohrleitung ist eine weitere Methode zur Lecküberwachung während der Förderung. Wegen der großen Pufferwirkung langer Rohrleitungen mit großem Querschnitt scheidet diese Lecküberwachung ebenfalls aus.
Die Überwachung eines Mindestdruckes nach dieser Methode kann nur ein rohes Verfahren darstellen, da der Mindestdruck noch genügend weit unter dem niedrigsten Betriebsdruck der Leitung liegen muß. Das Verfahren wird völlig unbrauchbar, wenn die Rohrleitung mit oft wechselnden Betriebsdrücken betrieben wird. Das ist z.B. dann der Fall, wenn der Inhalt der Rohrleitung als Mengenpuffer genutzt wird. Mit dieser Methode können somit nur sehr große Leckagen in der Größenordnung von Rohrbrüchen erkannt werden.
Während der Förderpause können Rohrleitungen auf Leckagen mittels einer Druckmessung überprüft werden. Hierzu wird die Rohrleitung zunächst aufgepumpt und der Druck in der Rohrleitung über einen Zeitraum bei geschlossenen Ein-und Ausgangsventilen überwacht. Unter der rechnerischen Berücksichtigung einer eventuellen Temperaturveränderung wird eine Leckage über den Druckabfall erkannt. Aus der Größe des zeitlichen Druckabfalls kann die Größe der Leckage geschätzt werden.
Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Lecküberwachung von Rohrleitungen für den Transport gasförmiger Stoffe, insbesondere von gasförmigen Stoffen unter einem Druck von mehr als 10 bar, während der Förderung und der Förderpause durch eine Überwachung des Rohrleitungsdruckes zu schaffen, welches die genannten Nachteile nicht aufweist und mit geringem Aufwand Leckagen in kurzer Zeit erfaßbar werden.
Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß a) der Rohrleitungsdruck in Zeitabständen von 1 bis 1000 Sekunden, vorzugsweise 60 bis 360 Sekunden, gemessen wird, b) der Meßwert des Rohrleitungsdruckes mittels Umwandler in für einen Rechner lesbaren Eingabenwert umgesetzt und im Rechner gespeichert wird, c) aus zwei aufeinanderfolgenden, gespeicherten Meßwerten des Rohrleitungsdruckes der Differenzwert gebildet wird, d) dieser gebildete Differenzwert mit einer in den Rechner eingebbaren, zulässigen Abweichung verglichen wird, e) bei Überschreiten der zulässigen Abweichung in ununterbrochener Folge die Differenzwerte über einen in den Rechner eingebbaren Zeitabstand gespeichert werden und f) vom. Rechner ein Alarm ausgelöst wird, sobald a) der im Rechner gebildete Differenzwert zweier aufeinanderfolgender Meßwerte des Rohrleitungsdruckes einen frei wählbaren Betrag von mehr als 1 bar, vorzugsweise 3-9 bar, hochgerechnet auf ein Menintervall von 1 Stunde, beträgt, ß) die im Rechner gebildeten und gespeicherten Differenzwerte aller aufeinanderfolgender Meßwerte des Rohrleitungsdruckes innerhalb eines eingebbaren Zeitabstandes eine vorgegebene zulässige Abweichung der Differenzwerte in ununterbrochener Folge erreichen oder überschreiten, Als zweckmäßig hat sich erwiesen, wenn der in den Rechner eingebbare Zeitabstand größer als 0,1 Stunde, vorzugsweise 1 Stunde, gewählt wird.
Die Auslösung eines Alarms erfolgt vorteilhaft, wenn mehr als 3, insbesondere mehr als 6, Differenzwerte die zulässige Abweichung in ununterbrochener Folge erreichen oder überschreiten.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung, bei der eine statische Druckmessung mittels eines Umwandlers als elektrisches Signal eingeführt wird in einen Rechner, bestehend aus einem ersten Speicher und Differenzbildner 22, einem Vergleicher und Speicher 23 mit Handeinstellung 24 für die zulässige Abweichung der Differenzwerte in ununterbrochener Folge, einem zweiten Speicher und Differenzbildner 25, einem Vergleicher 26, einem Zähler 28, einem Alarmgeber 29, einem Vergleicher 27 mit andeinstellung 33 für die zulässige Abweichung zweier aufeinanderfolgender Meßwerte, einem Steuerwerk 30 zur zeitlichen Abfrage der Druckmessung, einer Prüfeinrichtung 31 mit Bereitanzeige 32 des Rechners 20.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.
Dabei zeigen Fig. 1 den Rohrleitungsverbund; Fig. 2 ein Blockschaltbild des Rechners.
Die beiden Einspeisungen 1 und 2 sind mit den Verbrauchern 3 und 4 durch die zu überwachende Rohrleitung 5 miteinander verbunden. Die in die Rohrleitung 5 eingespeisten Gasmengen werden in Zählern 11, 13, die abgenommenen Gasmengen werden in den Zählern 12, 14 gemessen. Die Zähler 11, 12, 13, 14 sind mit einer Druck- und Temperaturkompensation ausgerüstet. Die Rohrleitung 5 hat die Absperrorgane 15, 16, 17, 18. Der Rohrleitungsdruck kann wahlweise an den Druckmessungen 6, 7, 8, 9, 10 ermittelt werden. Der statisch gemessene Druck wird im Umwandler einem elektrischen Signal zugeordnet, das seinerseits über die Leitung 19 in den Rechner 20 eingespeist wird.
Das dem Druck zugeordnete elektrische Signal wird mittels eines Digitalvoltmeters 21 gemessen und in Zeitabständen, die über ein Zeitsteuerwerk 30 eingebbar sind, in einem Speicher und Differenzbildner 22 gespeichert und die Differenzwerte tt(n) t(n + 1)]... [t(n +m)-t(n + m + 1)] t 7 tt(n + m) (n + m + 1)-gebildet. Die im Speicher und Differenzbildner 22 gebildeten Differenzwerte werden einem Vergleicher 23 zugeführt.
Im Vergleicher 23 wird verglichen, ob der Differenzwert einen mittels Handeinstellung 24 vorgegebenen Betrag (Druckabfall/Zeiteinheit) erreicht oder überschreitet. Bei Erreichen oder Unterschreiten des im Vergleicher 23 vorgegebenen Betrages wird dieser Betrag in einen Speicher und Differenzbildner 25 eingegeben und ein Zähler 28 um 1 Einheit erhöht. Gleichzeitig wird der vorhergehende Meßwert bei Erreichen oder Überschreiten des vorgegebenen Betrages als Absolutwert in dem Vergleicher 26 verglichen tt(n) -t(n + 1 )~7 tt(n) - t(n + 2)].....[t(n)- t(n + m)}.
Wird der vorgegebene Betrag nicht mehr überschritten oder erreicht, so werden die Werte im Speicher und Differenzbildner 25 ebenso wie die Erhöhung des Zähler 28 gelöscht.
über den Alarmgeber 29 wird ein Alarm ausgelöst, wenn mehr als 3, vorzugsweise mehr als 6 Differenzwerte die zulässige Abweichung, vorzugsweise 0,3 bar pro 6 Minuten, in ununterbrochener Folge erreichen oder überschreiten, oder wenn der im Vergleicher 26 eingegebene Absolutwert des Differenzwertes erreicht oder überschritten wird.
Als Kontrollmessung wird der im Speicher und Differenzbildner 22 ermittelte Differenzwert zweier aufeinanderfolgender Meßwerte einem weiteren Vergleicher 27 zugeführt. Mittels Handeinstellung 33 wird dem Vergleicher 27 ein Betrag für eine zulässige Abweichung der Differenzbeträge für zwei aufeinanderfolgende Meßwerte eingegeben. Bei Erreichen oder Überschreiten der zulässigen Abweichung wird ebenfalls Über den Alarmgeber 29 ein Alarm ausgelöst.
Eine vorzugsweise Ausführung der Vorrichtung liegt darin, daß der Rechner eine EigenUberwachung hat. Dazu trennt das Steuerwerk 30 über die Prüfeinrichtung 31 kurzzeitig das elektrische Signal der Druckmessung von den Speichern und Differenzbildnern 22, 25. Hierdurch wird ein Druckabfall bis auf Null simuliert. Die Bereitmeldung 32 zeigt an, wenn kein Fehler festgestellt wird. Das ist dann der Fall, wenn der Alarmgeber nur Uber den Vergleicher 26 einen Alarm auslösen müßte, nicht aber Uber den Zähler 28.
Leerseite

Claims

Patentanspriiche Verfahren zur Lecküberwachung von Rohrleitungen für den Transport gasförmiger Stoffe, insbesondere von gasförmigen Stoffen unter einem Druck von mehr als 10 bar, während der Förderung und der Förderpause durch eine Überwachung des Rohrleitungsdruckes, dadurch gekennzeichnet, daß a) der Rohrleitungsdruck in Zeitabständen von 1 bis 1000 Sekunden, vorzugsweise 60 bis 360 Sekunden gemessen wird, b) der Messwert des Rohrleitungsdruckes mittels Umwandler in für einen Rechner lesbaren Eingabenwert umgesetzt und im Rechner gespeichert wird, c) aus zwei aufeinanderfolgenden, gespeicherten Meßwerten des Rohrleitungsdruckes der Differenzwert gebildet wird, d) dieser gebildete Differenzwert mit einer in den Rechner eingebbaren, zulässigen Abweichung verglichen wird, e) bei Überschreiten der zulässigen Abweichung in ununterbrochener Folge die Differenzwerte über einen in den Rechner eingebbaren Zeitabstand gespeichert werden und f) vom Rechner ein Alarm ausgelöst wird, sobald a) der im Rechner gebildete Differenziert zweier aufeinanderfolgender Meßwerte des Rohrleitungsdruckes einen frei wählbaren Betrag von mehr als 1 bar, vorzugsweise 3-9 bar, hochgerechnet auf ein Meßintervall von 1 Stunde, beträgt, ß) die im Rechner gebildeten und gespeicherten Differenzwerte aller aufeinanderfolgender Meßwerte des Rohrleitungsdruckes innerhalb eines eingebbaren Zeitabstandes eine vorgegebene zulässige Abweichung der Differenzwerte in ununterbrochener Folge erreichen oder überschreiten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dqdurch Zekennzeichnet, daß der in den Rechner eingebbare Zeitabstand größer als 0,1 Stunde, vorzugsweise 1 Stunde, beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch zekennzeichnet, daß mehr als 3, vorzugsweise mehr als 5, Differenzwerte die zulässige Abweichung in ununterbrochener Folge erreichen oder überschreiten.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 3, bestehend aus einem ersten Speicher und Differenzbildner (22), einem Vergleicher und Speicher (23) mit Handeinstellung (24) für die zulässige Abweichung der Differenzwerte in ununterbrochener Folge, einem zweiten Speicher und Differenzbildner (25), einem Vergleicher (26), einem Zähler (28), einem Alarmgeber (29), einem Vergleicher (27) mit Handeinstellung (33) für die zulässige Abweichung zweier aufeinanderfolgender Meßwerte, einem Steuerwerk (30) zur zeitlichen Abfrage der Druckmessung, einer PrUfeinrichtung (31) mit Bereitanzeige (32) des Rechners (20).