DE2747167A1 - Vorrichtung zum messen der innenabmessungen einer rohrleitung - Google Patents

Vorrichtung zum messen der innenabmessungen einer rohrleitung

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Description

DR. ING. KWUESTHOFF 8OOO MÜNCITEN OO DH.K. ν. PKClIMANN SCIIWEIOEHSTRASSE 2 DIt. INO. D. IiKIIKKNS tk.efon (08S) 688081 DIPI,. IN(J. H. (ίΟΚΤΖ Il
*T TKIKiIHAMMKl
PATENTANWÄLTE i-roteotpatknt
TKXBx 3 84 070 27 47
TKI.KiIHAMMK 1 I'ROTEOTPATKNT ΜΟΝΟΙ!!!«
1A-49 703
Anmelder; Shell Internationale Research
Maatschappij B.V.
30, Carel van Bylandtlaan, Den Haag, Niederlande
Titel: "Vorrichtung zum Messen der
Innenabmessungen einer Rohrleitung"
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DR. INt;. K. WUKSTnOKF I) H. K. ν. I" KC11M A N N I)H. IN«;. 1). JiKIIHKNS DlPJ-. I N't;. H.iiOKTZ
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Vorrichtung zum Messen der Innenabmeaaungen einer Rohrleitung B£SGHREIBUN&
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen der Innenabmessungen einer Rohrleitung.
Die aus Stahl bestehende Wand einer Rohrleitung kann von innen her einer Korrosion ausgesetzt sein, die sich natürlich nach dem Stoff richtet, der durch die Rohrleitung gefördert wird. Sowohl Flüssigkeiten als auch Gase können den Stahl der Rohrleitungswand angreifen. Hierbei sind zwei Formen der Korrosion von besonderem Interesse, und zwar einerseits eine gleichmäßige Korrosion und andererseits der sogenannte Lochfraß. Bei einer gleichmäßigen Korrosion verringert sich die Wandstärke der Rohrleitung mehr oder weniger gleichmäßig, und es liegt auf der Hand, daß eine solche Korrosion schließlich dazu führt, daß die Rohrleitung unbrauchbar wird, da ihre Wand so geschwächt wird, daß sie dem Innendruck nicht mehr standhält. Der Lochfraß kann dagegen zu Leckverlusten führen, die ebenfalls vermieden werden müssen. Daher ist es offensichtlich von großer Bedeutung, daß ständig Informationen über den Zustand der Rohrleitung zur Verfügung stehen, damit rechtzeitig Abhilfemaßnahmen getroffen werden können.
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Da die Stillegung einer Rohrleitung hohe Kosten verursacht, ist es zweckmäßig, Rohrleitungen während des Betriebs zu prüfen. Außerdem sind Rohrleitungen häufig so verlegt, daß sie nur schwer zugänglich sind, z.B. unterirdisch oder unter Wasser, so daß es vorzuziehen ist, Verfahren anzuwenden, die eine Prüfung von Rohrleitungen von der Innenseite her gestatten.
Es ist bereits bekannt, die Innenabmessungen einer Rohrleitung mit Hilfe eines sogenannten Molchs zu ermitteln, der von dem Stoffstrom mitgeführt und innerhalb der Rohrleitung bewegt wird. Ein solcher Molch ist mit einer kreisrunden Anordnung von Fühlern versehen, die aus dem Molch herausragen und unter Federspannung stehen, so daß sie jeweils radial an die Innenwand der Rohrleitung angedrückt werden. Die Fühler sind mit Bewegungsmeldern versehen, und zu dem Molch gehören Einrichtungen zum Verarbeiten der Signale der Bewegungsmelder und zum Aufzeichnen der Ergebnisse dieser Signalverarbeitung. Ferner ist der Molch mit einer Einrichtung zum Ermitteln seiner Laufstrecke versehen. Hierbei kann es sich um eine Zeituhr handeln, deren Signal regelmäßig aufgezeichnet wird und in Verbindung mit dem Förderplan für die Rohrleitung verwendet werden kann, um die Punkte zu ermitteln, an denen die Signale aufgezeichnet wurden. Ferner ist es möglich, ein Stützrad zu benutzen, dessen Umdrehungen den jeweiligen Standort des Molchs anzeigen.
Es ist von größter Bedeutung, eine Vorrichtung zur Verfügang zu haben, die es ermöglicht, sowohl eine gleichmäßige Korrosion als auch den Lochfraß quantitativ zu ermitteln, und der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Vorrichtung zu schaffen.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch die Schaffung einer Vorrichtung der vorstehend bezeichneten allgemeinen Art gelöst, bei der die Fühler paarweise angeordnet sind, bei der jeweils ein Fühler ein nadeiförmiges Ende und der andere Fühler ein schuhförmiges Ende aufweist, bei der sich jeder Fühler
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unabhängig von dem zugehörigen anderen Fühler radial bewegen kann, bei der die Enden der Fühler jedes Paars nur durch einen kleinen Abstand getrennt sind, bei der die beiden Fühler jedes Paars durch Federn mit dem Körper des Molchs sowie miteinander verbunden sind, bei der ein Bewegungsmelder zwischen dem Körper des Molchs und dem Fühler mit dem nadeiförmigen Ende angeordnet ist und bei der ein weiterer Bewegungsmelder zwischen dem Fühler mit dem schuhförmigen Ende und dem Fühler mit dem nadeiförmigen Ende angeordnet ist.
Wegen seiner Größe spricht der Fühler mit dem schuhförmigen Ende zwar auf eine gleichmäßige Korrosion, jedoch nicht auf Lochfraß an, während jeder Fühler mit einem nadeiförmigen Ende auf Korrosionsschäden beider Arten anspricht. Wenn eine Lochfraßstelle in einem Bereich liegt, innerhalb dessen bereits eine gleichmäßige Korrosion stattgefunden hat, führt die Auslenkung des Fühlers mit dem nadeiförmigen Ende zu fehlerhaften Angaben bezüglich der Tiefe der Lochfraßstelle, d.h. der Fühler zeigt in diesem Fall eine zu große Tiefe an. Jedoch kann man die tatsächliche Tiefe der Lochfraßstelle ermitteln, indem man die Auslenkung des Fühlers mit dem schuhförmigen Ende von der Auslenkung des Fühlers mit dem nadeiförmigen Ende abzieht.
Dies wird dadurch ermöglicht, daß, wie erwähnt, jedem Paar von Fühlern zwei Bewegungsmelder zugeordnet sind. Zusätzlich zu der Tiefe der Lochfraßstellen wird auch die gleichmäßige Korrosion gemessen. Hierbei ist es wichtig, daß die Enden der Fühler jedes Paars einander nahe benachbart sind, denn an der Innenwand der Rohrleitung können Unregelmäßigkeiten der verschiedensten Art vorhanden sein, die zu ungenauen Meßergebnissen führen können. Sehr zuverlässige Meßergebnisse lassen sich erzielen, wenn man eine Vorrichtung benutzt, bei welcher der Fühler mit dem schuhförmigen Ende dort, wo der an der Wand der Rohrleitung anliegt, eine Öffnung aufweist, in der sich der Fühler mit dem nadeiförmigen Ende ungehindert in radialer Richtung bewegen kann. Bei dieser Konstruktion ist
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es möglich, beide Arten von Korrosionsschäden auch dann getrennt zu messen, wenn sie an ein und derselben Stelle vorhanden sind. Irgendwelche Unregelmäßigkeiten der Rohrleitungswand in einem gewissen Abstand von einer Lochfraßstelle können nicht zu Störungen führen. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß es zweckmäßig ist, die geometrische Form des Fühlers mit dem schuhförmigen Ende so zu wählen, daß zwischen dem Ende und der Wand der Rohrleitung im wesentlichen nur eine Linienberührung besteht. Die genannte Öffnung ist auf dieser Linie angeordnet. Im Vergleich zu einem sohlen- oder schlittenförmigen Fühler verringert diese Konstruktion weitgehend die Gefahr, daß der Schuh durch eine Unregelmäßigkeit zurückgedrückt wird, wenn gerade die Tiefe einer Lochfraßstelle mit Hilfe des Fühlers mit dem nadeiförmigen Ende gemessen wird. Zu den regelmäßig anzutreffenden Unregelmäßigkeiten gehören z.B. Verstärkungsschweißstellen.
Die unabhängig voneinander bewegbaren Fühler jedes Paars sollen vorzugsweise mit annähernd geraden Federanordnungen versehen sein, wobei eine erste Federanordnung den Fühler mit dem nadeiförmigen Ende nahe seiner aus dem Molch herausragenden Spitze mit der Innenfläche des Fühlers mit dem schuhförmigen Ende verbindet, wobei die zweite Federanordnung das in den Körper des Molchs hineinragende Ende des Fühlers mit der nadeiförmigen Spitze mit dem Körper des Molchs verbindet, wobei die dritte Federanordnung den Fühler mit dem nadeiförmigen Ende zwischen seinen Enden mit dem das schuhförmige Ende aufweisenden Fühler verbindet und wobei eine vierte Federanordnung annähernd an der gleichen Stelle den Fühler mit dem schuhförmigen Ende mit dem Körper des Molchs verbindet. Durch eine solche Anordnung wird gewährleistet, daß sich die beiden Fühler ungehindert relativ zueinander bewegen können, was von besonderer Bedeutung ist, wenn der Fühler mit dem nadeiförmigen Ende durch eine Öffnung des Fühlers mit dem schuhförmigen Ende ragt.
Die Bewegungsmelder bestehen vorzugsweise aus mit Dehnungsmessern versehenen Meßfedern. Gute Ergebnisse lassen sich
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erzielen, wenn die erste Meßfeder unter der zv/eiten Federanordnung angeordnet ist, wobei ein Ende der Meßfeder mit dem Körper des Molchs verspannt ist, während das andere Snde gegen das innere Ende des Fühlers mit dem nadeiförmigen äußeren Ende gedrückt wird, und wenn die zweite Meßfeder zwischen der zweiten und der dritten Federanordnung angeordnet ist, wobei ein Ende der zweiten Meßfeder mit dem das schuhförmige Ende aufweisenden Fühler verspannt ist, während ihr anderes Snde ebenfalls an das innere Ende des Fühlers mit dem nadeiförmigen äußeren Snde angedrückt wird. Diese Anordnung ermöglicht eine genaue Beobachtung der Verlagerung des Fühlers mit dem nadeiförmigen Snde, der Verlagerung dieses Fühlers gegenüber dem Fühler mit dem schuhförmigen Ende sowie der Verlagerung des letzteren Fühlers.
Es können z.B. zwölf Paare von Fühlern vorhanden sein, die eine kranzförmige Anordnung bilden, bei der die betreffenden Fühlerpaare einander diametral gegenüber angeordnet sind. Somit ist es bei jedem Querschnitt der Rohrleitung möglich, jeweils sechs Durchmesser zu messen. Mit den Messungen kann unmittelbar nach der Inbetriebnahme der Rohrleitung begonnen v/erden. Die Messungen liefern Informationen über die Unrundheit, Verengungen, Lage und Größe von Verstärkungsschweißstellen, Rohrverbindungen usw. Diese Informationen sind für die richtige Beurteilung der Ergebnisse von später durchgeführten Messungen von Bedeutung.
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen axialen Schnitt einer Baugruppe mit zwei einander zugeordneten Fühlern;
Fig. 2 eine verkleinerte Schrägansicht der beiden in einem Gehäuse angeordneten Fühler; und
Fig. 3 einen Teil eines Molchs mit mehreren Gelenken.
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In Fig. 1 sind zv/ei Teile 1 und 2 eines Molchkörpers zu erkennen, die durch andere nicht dargestellte Teile starr miteinander verbunden sind» Zu der dargestellten Anordnung gehört ein schuhförmiger Fühler 3, der mit einem Schutzteil 4 zusammenhängt. Ferner ist ein nadeiförmiger Fühler 5 vorhanden, der sich in einer Öffnung 6 des schuhförmigen Fühlers 3 ungehindert in Richtung seiner Längsachse bewegen kann, wobei diese Richtung einem Radius der nicht dargestellten Rohrleitung entspricht, wenn sich der Molch in der Rohrleitung befindet.
Gemäß Fig. 1 gewährleisten vier Federanordnungen, daß die beiden Fühler 3 und 5 in der gewünschten Lage gehalten werden und jeweils einen ausreichenden Druck auf die Wand der Rohrleitung ausüben. Die Federanordnungen I und III bestimmen die Lage der Spitze des Fühlers 5 in der Öffnung 6 des Fühlers 3. Die Federanordnung IV bringt eine nach außen gerichtete Kraft auf den schuhförmigen Fühler 3 auf, während durch die Federanordnung II eine nach außen gerichtete Kraft auf den nadeiförmigen Fühler 5 aufgebracht wird. Zwar sind die Federanordnungen in Fig. 1 als Blattfedern dargestellt, doch könnte man die Lage der Kraftangriffspunkte auch verändern und z.B. die Federanordnung IV durch eine kräftige Schraubenfeder ersetzen.
Gemäß Fig. 1 ist eine erste Meßfeder 7 vorhanden, die mit einem Dehnungsmesser 8 versehen und an dem Punkt 9 mit dem Körper 2 des Molchs verspannt ist, so daß das andere End3 10 der Meßfeder den Bewegungen des nadeiförmigen Fühlers 5 folgt. Ferner ist eine zweite Meßfeder 11 vorhanden, die an dem Punkt 12 mit dem Schutz- bzw. Befestigungsteil 4 des schuhförmigen Fühlers 3 verspannt und mit einem Dehnungsmesser 13 versehen ist. Das Ende 14 der zweiten Heßfeder 11 folgt den Bewegungen, die der nadeiförmige Fühler 5 gegenüber dem schuhförmigen Fühler 3 ausführt.
Fig. 2 zeigt weitere Einzelheiten eines Fühlerpaars. Das Gehäuse 20 kann mit dem Körper des Molchs fest verbunden sein.
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Die durch die Federanordnungen I bis IV gesteuerten Fühler 21 und 22 können sich in dem Gehäuse 20 ungehindert bewegen. Die Spitze 23 des Fühlers 22 ragt durch eine Öffnung des schuhförmigen Ftthlers 21 nach außen. In Fig. 2 sind einige der Federanordnungen zu erkennen, insbesondere die Federanordnung I nach Fig. 1 und ein kleiner Teil der Federanordnung IV, die im vorliegenden Fall als Schraubenfeder ausgebildet ist. Außerdem ist die erste MeSfeder 7 zu erkennen.
Gemäß Fig. 3 ist die kranzförmige Anordnung von Fühlerpaaren vorzugsweise in einem offenen Teil des Molchs untergebracht, der durch Kugelgelenke mit mindestens zwei geschlossenen Teilen verbunden ist, welch letztere mit Stützrädern versehen sind, wobei auf jeder Seite des offenen Teils mindestens ein geschlossener Teil angeordnet ist. In Fig. 3 sind die Wand ?0 der Rohrleitung, der offene Teil 31 des Molchs und jeweils teilweise die geschlossenen Teile 32 und 23 zu erkennen. Mit dem offenen Teil 31 sind mit Hilfe von Federanordnungen 36 und 37 ein schuhförmiger Fühler 7Λ und ein nadeiförmiger Fühler 35 verbunden. Aus Fig. 3 ist nur ein Fühlerpaar ersichtlich. Die Meßfedern sind bei 38 angedeutet.
Der Molch wird von Stützrädern 39 getragen, von denen in Fig. 3 nur zwei dargestellt sind. Die Kugelgelenke 40 und 41 ermöglichen relative Schwenkbewegungen der Teile des Molchs. Das durch die Rohrleitung geförderte Medium, z.B. öl oder Gas, kann in den Teil 31 eintreten, wird jedoch durch in die Kugelgelenke 40 und 41 eingebaute Dichtungen daran gehindert, in die Teile 32 und 33 einzudringen. Der Teil 32 kann z.B. die Zellen zum Speisen der Datenverarbeitungs- und Registriereinrichtungen enthalten, welche in dem Teil 33 untergebracht sein können. Zusätzlich kann ein vierter Teil vorhanden sein, der ein Meßrad zur Ermittlung der Laufstrecke trägt. Damit der Molch vom Fördergut mitgeführt wird, kann man einen oder mehrere Kragen vorsehen, die an der Wand der Rohrleitung anliegen, oder man kann den Molch mit einer Zieheinrichtung verbinden.
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Die durch die Dehnungsmesser erzeugten Signale können mit Hilfe bekannter Einrichtungen wie Verstärker sov/ie Additionsund Subtraktionseinrichtungen so verarbeitet werden, daß man die gewünschten Informationen erhält. Die gewonnenen Daten können mit Hilfe eines Magnetbandes aufgezeichnet werden, doch könnte man auch andere Speichereinrichtungen benutzen, denen die Informationen entnommen verden können.
Die Geschwindigkeit, mit der sich der Molch längs der Rohrleitung bewegt, richtet sich nach der Pumpgeschwindigkeit, die bis zu 10 m/s betragen kann. Der Innendurchmesser der Rohrleitung kann im Bereich von 0 bis 30 mm variieren; die Meßgenauigkeit beträgt etwa 1 mm. Lochfraßstellen können mit einer Genauigkeit von 1 mm ausgemessen werden. Der schubförmige Fühler kann Bewegungen mit einer maximalen Frequenz von etwa 40 Hz ausführen, während die maximale Bewegungsfrequenz des nadeiförmigen Fühlers etva 120 Hz beträgt.
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Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    lJ Vorrichtung zum Messen der Innenabmessungen einer Rohrleitung mit einem Molch, der durch den Strom des Förderguts durch die Rohrleitung bewegt wird und eine kranzförmige Anordnung von Fühlern aufweist, die gegenüber dem Molch nach außen ragen und unter Federspannung stehen, so daß sie an die Innenwand der Rohrleitung in radialer Richtung angedrückt werden, wobei die Fühler mit Bewegungsmeldern versehen sind und der Molch Einrichtungen zum Verarbeiten der Signale der Bewegungsmelder und zum Aufzeichnen der Ergebnisse der Signalverarbeitung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler (3, 5; 21, 22; 34, 35) paarweise angeordnet sind, daß der eine Fühler jedes Paars ein nadeiförmiges Ende (23) aufweist, daß der andere Fühler jedes Paars ein schuhförmiges Ende besitzt, daß sich jeder Fühler unabhängig von dem anderen Fühler des betreffenden Paars in radialer Richtung bewegen kann, daß die Enden der Fühler jedes Paars einander nahe benachbart sind, daß die beiden Fühler jedes Paars mit dem Körper (1, 2) des Molchs sowie miteinander durch Federn verbunden sind, daß ein Bewegungsmelder (8) zwischen dem Körper des Molchs und dem Fühler mit dem nadeiförmigen Ende angeordnet ist und daß ein weiterer Bewegungsmelder (13) zwischen dem Fühler mit dem schuhförmigen Ende und dem Fühler mit dem nadeiförmigen Ende angeordnet ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (3; 21; 34) mit dem schubförmigen Ende im Bereich seines an der Wand (30) der Rohrleitung anliegenden
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    Teils eine Öffnung (6) aufweist, in der der Fühler (5; 22; 35) mit dem nadeiförmigen Ende in einer radialen Richtung ungehindert bewegbar ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrische Gestalt des Fühlers mit dem schuhförmigen Ende derart ist, daß zwischen ihm und der Wand der Rohrleitung im wesentlichen nur eine Linienberührung eintritt.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Federanordnung (I) den das nadeiförmige Ende aufweisenden Fühler (5) nahe seinem aus dem Molch herausragenden Ende mit der Innenfläche des Fühlers (3) mit dem schuhförmigen Ende verbindet, daß eine zweite Federanordnung (II) das in den Körper (1, 2) des Molchs hineinragende Ende des ein nadeiförmiges äußeres Ende aufweisenden Fühlers mit dem Körper des Molchs verbindet, daß eine dritte Federanordnung (III) den das nadeiförmige Ende aufweisenden Fühler zwischen seinen Enden auch mit dem Fühler mit dem schuhförmigen Ende verbindet und daß eine vierte Federanordnung (IV) den das schuhförmige äußere Ende aufweisenden Fühler annähernd an der gleichen Stelle mit dem Körper des Molchs verbindet.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsmelder aus mit Dehnungsmessern (8, 13) versehenen Meßfedern (7, 11) bestehen.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Meßfeder (7) unter der zweiten Federanordnung (II) angeordnet ist, daß ein Ende (9) der ersten Meßfeder mit dem Körper (1, 2) des Molchs verspannt ist, daß das andere Ende (10) der ersten Meßfeder an das nach innen ragende Ende des Fühlers (5) mit dem nadeiförmigen äußeren Ende angedrückt wird, daß zwischen der zweiten Federanordnung und der dritten Federanordnung (III) eine zweite Meßfeder (11)
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    angeordnet ist, daß ein Ende (12) der zweiten Meßfeder mit dem das schuhförmige Ende aufweisenden Fühler (3) verspannt ist und daß das andere Ende (14) der zweiten Meßfeder ebenfalls an das nach innen ragende Ende des Fühlers mit dem nadeiförmigen äußeren Ende angedrückt wird.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kranzförmige Anordnung von Fühlerpaaren in einem offenen Teil (31) des Molchs untergebracht ist, der durch Kugelgelenke (40, 41) mit mindestens zwei geschlossenen Teilen (32, 33) verbunden ist, welch letztere mit Stützrädern (39) versehen sind, wobei auf jeder Seite des offenen Teils mindestens ein geschlossener Teil angeordnet ist.
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