DE2800185A1 - Verfahren zur leckmessung von fernwaermeleitungen und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Lockmessn
• von Fernwärmeleitungen und einer Anordnung zur Durchfährun des Verfahrens Elektrische bzw. elektreniscke Leckwarnsysteme sind an sich schon bekannt. So ist aus der Deutschen Offenlegungsschrift 2 552 440 eine elektronisches Leckwarnsystem bekanntgeworden, bei dem der Druck oder der Durchfluß des Ttediuns mittels ciner dem Druck proportionalen Spannung überwacht wird, wobei diese Spannung elektronisch diffenrenziert wird, um feststellen zu können, ob eine Druckänderung gegeben ist und ein Signal entsteht, welches mit einem Sollwert verglichen wird. Hierzu sind Logikschaltkreise angeordnet.
• Diese Anordnung würde bei Fernwärmeleitunger zu ungenau arbeiten und außerdem in Aufbau und Montage einen großen Aufwand erfordern.
• Durch die Deutsche Offenlegungschrift 2 51 9 915 ist ein Verfahren zur Lecküberwachung gekanntgeworden, bei dem die Leckstelle durch die Messung des Temperaturabfalls des durchfließenden Mediums ermittelt wird. Die technischen Maßnahmen zur Durchführung des Verfahrens sind ebenfalls viel zu aufwendig.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Fernwärmeleitungen ein Verfahren zur Leckwarnung und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welches absclut sicher funktioniert und nur mehr ein einziges mehradriges Kabel für alle Meßstellen beziehungsweise Kontrollstellen erforderte Verfahrensmäßig wird diese Aufgabe daduroh gelöst, daß in bestinmten regelmäßigen Abständen genügend nahe der Fernwärmeleitung einander identische Meßstellen seriell in einer Meßleitung angeordnet sind, die als Meßfühler ausgebildet und mit einem Fonstantstrom versorgt werden und in Abhängigkeit von der örtlichen Meßstellentemperatur unterschiedliche Spannungsabfälle erzeugen, die abgefragt und abgespeichertwerden, wobei die Sollwerte der Meßstelle mit den Jstwerten verglichen und gegebenenfals als Fehlermeldung abgegeben und/oder registriert werden.
• Durch diese Maßnahmen ist nun ein Warnsystem geschaffen, das in e@fac@er absolut sicherer Art erstellt werden kann und auch bei schon verlegter. Fernwärmeleitungen nachträglich anbaubar ist0 Anordnungsmäßig wird die Aufgabe dergestalt gelöst, daß jedem Meßstellenfühler in Serie und parallel mindestens ein- verwiegerd jedech zwei - Analogschalter zugeordnet sind, die wechselseitig v@ je einem moncstabilen Multivibrator angesteuert werden und daher wechselseitig denselben Monstantstron einemal durch den Meßfühler und einmal als Kurzschlußstrom parallel zum Meßfühler fließen lassen, und daß die so erzeugten Spannungsabfälle mittels eines Differenzverstärkers gemessen, den Komparatorschaltungen für die Soll-Ist-Wert-Vergleichung in einer Zentraleirheit zugeführt, verarheitet und gespeichert werden.
• Weitere Maßnahmen der Erfindung sind in den Ansprüchen riedergelegt und in der Peschreibundung erläutert. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist abgelandelt und in der Figuren der Zeichnung dargestellt. Es zeigen : Fig.1 den schematischen Aufbau des Meßkabels mit den einzelnen Meßstelllen, Fig.2 den Aufbau der Zentraleinheit in der Darstellung eines Blockschaltbildes.
• Das nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, sowie die Zeichnungen in den Fig.1 und 2 zeigen, daß einem Meßstellenfühler 2o, 2oa - 2e n - beispielsweise ein temperaturabhängiger Widerstand -der Meßstellen 1o,1oa-n in Serie und parallel zwei Analogschalter 12,13 zugeordnet sird, die wachselseitig ver di einer monestabilen Multivibrator 14,15 angesteuert werden und zwar wird über die Steuerleitung 21 ein Start@@rula von dem Zentraleinheit 30 zu Beginn eines Meßzyklus dem ersten @o@estabilen Multivibrator 1A zugeführt und dadurch die Serierschalter 12 geschlossen und der Stromkreis für die Konstantstromeinprägung 31 für der Meßfühler 20 der jeweiligen Meßstelle 1o geschlossen.
• Der dabei entstehende Spannungsabfall wird über einer Differegverstärker 32 gemessen und einer Komparatorschaltung 33 zugeführt0 In. Fehlerfall wird der Istwert unter der Sollvert d er betreffenden Meßstelle liegen und eine Fehlermeldung dieser Meßstelle registriert werden.
• Nach einer gewissen Zeit wird der Schalter 12 wieder geöffnet, gleichzeitig wird mit der Endflanke des vom monostabilen Multivibrators 15 getriggert und der parallel zumMeßfühler liegende Kurzschlußschalte 13 geschlossen. Der dabei auftretende Spannungsabfall über dem Durchschaltwiderstand von 13 wird wieder gemessen und der Komparaterschaltung 33 in der Zentraleinheit 30 zugeführt, die daraufhin zur rächsten Meßstelle 1o a schaltet und gleichzeitig eine Rückmeldung dafür bekommt, daß die Messung an der 1. bzw. der vorangehenden Meßstelle 1oa - n beendet ist.
• Solange der Kurzschlußschalter 13 geschlossen ist,wird die Vermessung der nächsten M'eBstelle vorbereitet,sowie das von der 1.bzw.der vorhergehenden Meßstelle erhaltene Meßersebnis verarbeitet, d.h.
• der Wert angegeben und gespeichert.
• Mit der Endflanke des Rechteckimpulses 23,den der monostabile Multivibrator 15 der ersten Meßstelle lo erzeugt, wird der 1.
• monostabile Multivibrator 14a der zweiten Meßstellen 1oa angestoßen und derselbe Funktiensablauf aje a vorbeschrieber vollzieht sich erneut, von Meßstelle zu Meßstelle.
• Dei der letzter Meßstelle 1o n läuft alles ebenso wie vorbeschrieben ab, ledigk#lich die Endflanke des von 15n erzeugten Rechteckimpulses 23n triggert den ersten monstabilen Multi -vibrator 14s des Meßleitungsabschlußgliedes 11, Mier vollzieht sich derselbe Funktion seblauf wie in den vorhongehender Meßstellen 1ca - r ,en wird anstelle des Meßfühlers lediglich ein fester temperaturnabhängiger Widerstand 24 benützt, dessen Wert deutlich über de löchsten, bei den Messungen nöglicher Werten der temperaturabhängiger Widerstände 2oa - 2cn liegt. Dieser Meßleitungsabschluß dient der Erkenrung, daß Endstufe 11 des Meßkabels erreicht ist.
• Das Komplette Meßkabel setzt sich aus folgenden Meßleitungssträngen zusammen : aus der Testleitung 16, der Meßleitung 17, der gemeinsamen Rückleitung 18, der Versorgungsleitung 19 und der Steuerleitung 21 bzw. 23.
• Durch die vorbesohriebene Anordnung ist es möglich geworden, mit nur ffinf Einzelleitungen in einem Kabel eine Vielzahl von Meßstellen erfasser zu können.
• Mit der zu überwachender Fernwärmeleitung selbst kommen die Meßfühler 2o direkt nicht in Verbindung bzw. in Berührung, so daß eine völlige gegenseitige Unbeeinflüßbarkeit gegeben ist. Bei dem erfindungsgemäen Verfahren ist für alle Meßstellen 1o nur eine einzuge Ansteuerleitung 21 bzw.23 erforderlich, da die beiden monostabilen Multivibratoren 14,15 jeder Meßstelle 1o einmal dafür sorgen, daß die Meßfühler 20 selbsttätig in die Stromeinprägungsschaltung 31 eingegeben werden und die Endflanke des zweiten Monos 15a- n jeder Meßstelle immer die Triggerflanke für den 1.Mono 14a-n der nächsten Meßstelle bildet In der Zentraleinheit 3o sorgt eine Ablaufsteuerung 34 dafür, daß zu Beginn des eigentlichen Prüfvorganges zunächst die die Funktion der Kurzschlußschalter 13a-n,s,der n-Meßstellen 1o sowie des Abschlungliedes 11 getestet wird, denr der Danerkurgschluß eines Schalters 13,hervorgerufen durch einen Defekt im Meßkabel, würde au fehlerhaften Messungen führen. Deshalb wird zunächst eine eigene Testleitung 16 mit Kontantstrom versorgt.
• In der Testleitung liegen zwischen je zwei Meßstellen 1o,1oa Widerstände 25,so daß bei Auftreten eines Dauerkurzschlusses einer der Kurzschlußschalter 13a- n der n-Meßstellen 1o ein Spannungsabfall bewirkt, der mittels des Differenzverstärkers 32 gemessor wird. Der Spannungsabfall wird beispielsweise bei der 4. Meßstelle viermal so groß sein, als bei der ersten Meßstelle. Daraus kann nun sofort der genaue Ort des auftretender Fahkers in dem Meßkabel ermittelt wender und das Meßkabel ohne zeitraubenden Fehlersuche repariert werden.
• Itach Durchführung dieses vorbeschriebenen ersten Tests auf Kurz-Schluß in einer der Meßstellen, beginnt über die Ablaufsteuerung 34 der Zentraleinheit 3c die Erfassung der Sollwerte an den einzelnen Meßstellen. Unter der Voraussetzung, daß die Temperaturgradienten zwischen einander benachbarten Meßstellen 1 oa - n einen bestimmten Wert nicht übersteigen können, wenn Leck vorkanden ist, können die Spanungsabfälle - wie bereitz beschrieher - der einzelmer Meßstellen ermittelt werden und in einen Scllwertspeicher 35 eingegeben werden. Bei der Eingabe dieser Sollwerte wird eine fehlenkafte Sollwerteingabe dadurch vermieden, daß jeweils nachfolgenden Meßwerte - wenn sie sich entsprechend dem möglichen Temperaturgradienten bei intakter Wärmeleitung um einen bestimmten Betrag unterscheiden - nicht abgespeichert werden, sondern an Stelle des zemessenen Sollwertes dieser Meßstelle, derjenige Sollwert der vorhergegangenen Meßstelle eingespeichert wird.
• Diese Abspeicherung der Sollwerte wird fir alle n-Meßstellen der Meßleitung durchgeführt und zwar jeweils vor dem eingentlichen Istwert-Erfassungszyklus.Dies hat den Vorteil, daß die Sollwerte immer akt@ell sind, d.h. jahreszeitlich, tageszeitlich etc. angepaßt.
• Nach diesen Vorgängen erfolgt der eingangs beschriebene Istwert-Erfascungszyklus. Die Zuordnung der erfaßten Meßwerte zu den örtlichen Meßstellen geschieht über einer Meßstellenzähler 36, welcher am Ende eines jeden Zyklus automatisch zurückgesetzt wird und mit der jeweiligen Anfangsflanke 22 des 1. monstabilen Multivibrators einer jeden Meßstelle weitergetaktet wird, Er wird gleichzeitig als Adressenzähler benützt.
• In der Fig.2 ist mit 37 der Speicher für Fehler an den Meßstellen bezeichnet und der Digital-analog- wandler für den analogen Sollwert mit 38 bezeichnet. Der Analog-digital-wandler trägt das Bezugszeichen 39.
• Die Ablaufsteuerung 34 startet sowohl den Wandler 38 als auch den Wandler 39. Durch die Sollwert erfassung - wie sie vorher beschrieben worden ist - wird noch ein spezieller Vorteil erreicht, nämlich werden dadurch die Alterungseffekte an den temperaturabhängigen TIeßfühlerwiderständen 20a - n eliminiert und auch das Driften der Konstantstromeinprägung wird hierdurch erfaßt erfaßt und eliminiert.
• Als weitere Maßnahme ist anzuführen, daß die Pifferenzsollspannung so gewählt wird, daß sie bei leckfreier Fernwärmeleitung um die Tolaranzen der temperaturabhängigen Meßwiderstände 2o kleiner ist als die Differenzistspannnng.
• Das fleßkabel selbst wird endlos gefertigt und die Meßstellen in regelmäßigen Abständen von etwa 2 bis 3 m eingerichtet.Bei 50000 Meßstellen zum Beispiel wird eine Meßzeit für einen kompletten Durchlauf von nur etwa 1o sec. benötigt und ein Versorgungsstrom von etwa 250 µA.
• L e e r s e i t e

Claims (6)

Verfahron zur Leckmessung von Fernwärmeleitunger und Anordrung zur Durchführung des Verfahrens. P a t e n t a n s p r ü c h e .

1. Verfahren zur Leckmessung von Fernwärmeleitungen mittels Temperaturabfall, dadurch g e 0 e n r z e i o - n e t.

daß in bestimmten regelmäßigen Abständen genübend nabe der Fernwärmelsitung einander identische Meßstellen seriell in einer Meßleitung angeordnet sind, die als Maßfühler ausgebildet und nit einem Konstantstrom versorgt werden und in Abhängigkeit von der örtlichen Meßstellentemperatur unterscheidliche Spannungabfälle erzeugen, die abgefragt und abgespeichert werden, wobei die Sollwerte der Meßstellen mit der Istwerten venglicken und gegebenenfalls als Fehlermeldung abgegeben und/oder registriert werden.

2. Anordnung zur Du@@@führung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,daß jedem Meßstellen-Fühler (2e) in Serie und parallel ein - vorwiegend jedoch zwei - Analogschalter (12, 12a-n,13,13a-n) zugeordnet sind, die wechsolseitig ver je einem monostabilen Multivihrater (14,14a-s,15a-s) angesteuert werder und wechzelseitig denselben Konstantstrer eirmal durch den Meßfühler und einmal als Kurzschlußstom parallel zur Meßfühler fließen lasser, und daß die so erzengten Sparnungsabfälle mit dem Differenzverstärker (32) gemessen, den Komparaterschaltungen (33) für den Sell-Ist-Wert-Vengleich in einer Zentraleinheit (30) zugeführt, gemesser, verarbeitet und gespeichert werden.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß nach Meßsteller (10-r) temperaturabhängige Widerstände (20) als Meßfühler zugeordnet sind.

4. Anordnung nach der Ansorüchen 2 und 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t ,daß der latzten Meßstelle (1on) in der Meß stellenkette ( 1ca-n) ein Abschlußglied (11) mit einem temperatur abhängigen Widerstand (24) zugeordnet ist.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß zum Retrieb aller Meßsteen (10,1oa-n) und der Zentraleinheit (30) im Meßkabel eine Versorgungsleitung (19), eine Meßleitung (17),eine Testleitung (16) und eine Steuerleitung (21) bzw. (23) sowie eine gemeinsame Rückleitung (18) angeordnet sind.

6. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,daß die Meßfühler nicht in direktem Kontakt mit der Fernwärmeleitung stehen.