DE2807632C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Undichtigkeiten in im Erdboden verlegten Wasserleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein eingangs genanntes Verfahren ist beispielsweise mit der Literaturstelle Ulmer, Jürgen: Rohrnetzüberwachung-Ermittlung der Verluste im Gasrohrnetz, gwfgas/erdgas 112 (1971), Seiten 28—36 bekanntgeworden. Es handelt sich hierbei um eine Ermittlung von Verlusten in Gasrohrnetzen, wobei statistische Verbrauchsmessungen mit Hilfe eines integrierenden Meßverfahrens in einem bestimmten Bereich durchgeführt werden. Es wird jedoch nicht nach einem Nulldurchgang oder einem Minimumverbrauch im zu untersuchenden Gasrohrnetz gesucht und es wird deshalb auch nicht der momentane Durchfluß erfaßt. Bei dieser bekannten Meßmethode müssen alle Verbraucher abgeschlossen werden, was aber in der Praxis nicht durchführbar ist. Es wird immer einige Verbraucher geben, die nicht aufforderungsgemäß ihren Gasverbrauch einstellen. Aus diesem Grunde ist dieses Meßverfahren nicht nur umständlich und arbeitsaufwendig, sondern es ist darüber hinaus noch ungenau.

Mit dem Gegenstand der AT-PS 56 267 ist ein weiteres Meßverfahren bekanntgeworden, bei dem mit einem Durchflußmesser der Stundenverbrauch des durchströmenden Gases der Menge nach abgelesen werden kann. Voraussetzung hierbei ist wiederum, daß alle Verbraucher abgesperrt werden müssen, um am Durchflußzähler eine Leckineldung zu erhalten. Bei einer größeren Anzahl von Verbrauchern ist dies aber praktisch nicht durchführbar.

Die Erfindung hat sich daher ausgehend von der eingangs genannten Literaturstelle die Aufgabe gestellt, ein Meßverfahren der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, daß während der Müßzeit die Verbraucher nicht abgestellt werden müssen.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß während der Meßzeh die Verbraucher weiter mit Wasser versorgt werden und daß eine Leckmeldung abgegeben wird, wenn über den

ίο längeren Zeitraum gemessen der Wasserverbrauch in der zu untersuchenden Wasserleitung nicht momentan auf Null absinkt und mehrmals ein momentaner gleicher Minimalverbrauch eintritt.

Mit der erfindungsgemäßen Anwendung der gegebenen technischen Lehre benutzt man einen statistischen Effekt, der bisher zur Abgabe einer Leckmeldung noch nicht herangezogen worden war. In einem abgeschieberten Bereich wird der Zufluß zu dem zu untersuchenden Bereich erfaßt. Fällt während einer kurzen Zeit, z. B.

während einer halben Sekunde der Durchfluß auf Null, dann weiß man, daß der abgeschieberte Bereich dicht ist. Die Abgrenzung eines zu untersuchenden Bereiches macht man vorteilhaft so, daß möglichst Verbraucher mit einheitlichen Verbrauchsgewohnheiten (z. B. Wohnhäuser in einem Bereich und Industriebezirke in einem weiteren Bereich) zusammengefaßt sind. Wenn in diesem von außen abgesperrten Bereich, in dem sämtliche Verbraucher Wasser aus den Leitungen entnehmen können, ein Nulldurchgang festgestellt wird, dann weiß man, daß das zu untersuchende Gebiet dicht ist und man wird einen anderen Bereich wählen.

Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß sich ein Minimalverbrauch bereits schon innerhalb von V₄ Stunde einstellt, womit die Dichtigkeitsaussage bereits schon nach derart kurzer Meßzeit getroffen werden kann und das Meßgebiet entsprechend verändert werden kann. Die Länge der Meßdauer hängt hierbei erfahrungsgemäß von den Verbrauchsgewohnheiten der Verbraucher in dem Gebiet und der Größe des Gebietesab.

Eine Druckerfassung im Zufluß des zu untersuchenden Gebietes erfolgt unter anderem dazu, um sicherzustellen, daß der Nulldurchgang des Durchflusses, der evtl. meßtechnisch festgestellt wurde, nicht durch einen Druckabfall in der Wasserversorgung bedingt ist, z. B. dann, wenn das Wasserwerk die Wasserversorgung versehentlich absperrt.

Die Aussage, daß in dem zu untersuchenden Gebiet ein Leck ist, erfolgt also stets dann, wenn das momentane Minimum des Durchflusses stets auf die gleiche Höhe fällt. Hierbei ergibt sich der Vorteil, daß man bei Auslösung einer Leckmeldung sofort Aussagen auch über die Größe des Lecks treffen kann, denn man kennt ja den momentanen Durchfluß in das zu überwachende Gebiet. Es kann dann abgeschätzt werden, ob es sich lohnt, die Leckstelle aufzugraben und zu reparieren.

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren ergibt sich der Vorteil, daß eine große Anzahl von Verbrauchern, z. B. 150 bis 500 mit wenigen Mitteln überwacht werden können. Bei gefundenen Lecks müssen nur noch wenige Muffen und Schieber abgehorcht werden.

Die Erfindung macht sich also die Erkenntnis zunutze, daß ein solches Leck stets dann besteht, wenn die Meßwerte über den Meßzeitraum nie auf Null absinken. Die Erfahrung hat nämlich gezeigt, daß nach einer längeren Meßzeit bei einem Rohrsiiang ohne Lecks alle Verbraucher gleichzeitig ihren Wasserverbrauch einstellen, beispielsweise während der Nacht. Während dieses

Zeitraumes muß der Verbrauch auf Null failen, anderenfalls liegt ein Leck im betreffenden Rohrstrang vor.

Es reicht wenn nur ein einziges Intervall, d. hu ein Zeitraum von etwa ¹Z₄ Stunde oder weniger vorhanden ist, in dem eines von zwei Ereignissen eintreten muß:

Entweder ein Nullverbrauch im untersuchten Gebiet, auch wenn er nur 1 Sekunde dauert, oder aber 3 oder mehrere genau gleiche Minimaldurchflüsse, die gleichfalls nicht mehr als 1 Sekunde dauern müssen, eben so lange, daß sie vom Schreiberinstrument zweifelsfrei erfaßt werden. Wenn sich eines der beiden gewünschten Ereignisse nicht innerhalb V₄ Stunde einstellt, so wird die Meßzone einfach verkleinert und wieder gemessen.

Die beiden möglichen Ereignisse bedeuten nun:

Eine einzige Nullanzeige und sei sie noch so kurz, beweist schon, daß die Zone fehlerfrei ist. Mehrere genau gleiche Minimalanzeigen bedeuten entweder ein Leck von der angezeigten Größe oder einen Dauerverbraucher. Letzterer ist im allgemeinen bekannt und kann durch Ablesen seines Zählers in Rechnung gestellt werden.

Auch nach einer erfolgreichen Messung wird die Zone verkleinert zwecks Eingrenzung der entdeckten Lecks.

Messungen während der Nacht, wie sie in der Literaturstelle gwf-gas/erdgas vorgeschlagen werden, bilden einen verschwindend geringen Anteil der Arbeit. Man wendet sie nur dort an, wo man infolge eines überaus intensiven Tagverbrauches von vorneherein sehr viele sehr kleine Zonen bilden müßte, um innerhalb V₄ Stunde eine erfolgreiche Messung zu erhalten. Länger Als V₄ Stunde wartet man lieber nicht, denn was in dieser Zeit nicht eintritt, tritt erfahrungsgemäß auch nicht in Stunden ein. Man weicht also Heber in diesem Fall auf die Nacht aus.

Anstatt nur das pro Zeiteinheit die Meßleitung durchströmende Wasser zu registrieren, können auch die Druckverhältnissfi in dem Rohrstrang meßtechnisch erfaßt und ebenfalls aufgeschrieben werden. Vergleiche zwischen Druck und Zufluß geben dann einen genauen Aufschluß über den Zustand des betreffenden Rohrstranges, auch dann, wenn nicht unbedingt nach Defekten, sondern auch nach der Leistungsfähigkeit bestimmter Beistrecken gesucht werden soll.

Hierzu wird es bevorzugt, wenn in dem zu untersuchenden Rohrstrang der Druck erhöht wird. Es ist nämlich häufig der Fall gegeben, daß für die erwähnten Druckmessungen der normale Wasserdruck nicht ausreicht. Der Druck wird entweder direkt im Rohrstrang erhöht oder in der Meßleitung, d. h., über die Meßleitung im Rohrstrang.

Um das Wasserrohrnetz beispielsweise einer Stadt zu untersuchen, ist es wichtig, wenn eine Vorrichtung zur Untersuchung ortsbeweglich ist. Es wird daher bevorzugt, wenn eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in einem Kraftfahrzeug untergebracht ist.

In diesem Kraftfahrzeug befinden sich dann eine zusätzliche Stromversorgung, eine Kabelnetztrommel, tragbare Meßgeräte und/oder eine Preßluftflasche und andere Gerätschaften, beispielsweise Druckminderer für die Preßluftflasche, Druckschläuche, Lampen zur Erleuchtung einer Meßstelle bei Nacht usw. Die zusätzliche Stromversorgung besteht entweder aus wenigstens einem zusätzlichen Akkumulator oder einem mitgeführten Stromaggn>gat. Durch diese Geräte werden die meßtechnischeM Geräte mit Strom versorgt. Sofern Netzanschluß zur Verfügung steht, werden die Geräte über die erwähnte Netzkabeltrommel mit Strom versorgt Die Druckerhöhung erfolgt in besonders einfacher Weise, vorzugsweise über wenigstens eine Preßluftflasche, gegebenenfalls mit Druckminderer. Die Meßgeräte sind jeweils in Koffern untergebracht. Damit is^f die Möglichkeit leichterer Austauschbarkeit und zusätzlicher Verwendung ohne das Kraftfahrzeug gegeben. \

Die Erfindung ist anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne sich darauf zu beschränken.

F i g. 1 zeigt die Ansicht eines Schemas eines Leitungsnetzes;

F i g. 2 zeigt schematisch den Aufbau einer Meßleitung; ·

F i g. 3 zeigt ein weiteres Leitungsschema und
F i g. 4 den Aufbau einer Meß-Stelle.
In Fig. 1 ist ein Teil eines Leitungsnetzes einer Stadt schematisch gezeichnet. Die Leitungen 1 sind üblicherweise in der Erde verlegt. An allen Abzweigstellen und auch zum Teil zwischen längeren Leitungsstücken sind Sperrschieber 2 angeordnet, die dazu dienen, Leitungsstücke im Fall eines Gebrechens abzusperren. Zur Entnahme von Wasser sind in Abständen Hydranten 3', 3", 3'" angeordnet. Zur Durchführung des Verfahrens werden in einem bestimmten Gebiet alle das Gebiet begrenzenden Schieber geschlossen, so daß man eine geschlossene Leitungsgruppe erhält. Diese geschlossene Leitungsgruppe ist in F i g. 1 das Gebiet innerhalb der strichlierten Linie. Vom Hydranten 3', der sich außerhalb dieser geschlossenen Leitungsgruppe befindei, wird nun mittels eines Schlauches eine Leitung zum Hydranten 3" geführt und vor die Einmündung in den Hydranten 3" eine Meßleitung eingebaut. Eine weitere Meßleitung wird an den Hydranten 3'" angeschlossen.

Die Wasserversorgung der geschlossenen Leitungsgruppe erfolgt nun über die Meßleitung 10' und der Abfluß von Wasser über die Meßleitung 10". In beiden Meßleitungen wird der Wasserdurchfluß gemesser, und kontrolliert. Aus der Differenz des Wasserdurchflusses bzw. der verbrauchten Wassermenge können Rückschlüsse gezogen werden, ob in der geschlossenen Leitungsgruppe ein Wasserrohrgebrechen vorliegt oder nicht. Durch längere Beobachtungen auch tagsüber können die Wasserverbrauchsgewohnheiten kontrolliert werden. Stellt sich nun innerhalb des geschlossenen Gebietes ein größeres Gebrechen durch abnormalen Wasserverbrauch und eine übernormale Differenz zwischen eingeführtem und abfließendem Wasser heraus, so kann man den Fehler dadurch einengen, daß man die geschlossene Leitungsgruppe verkleinert, etwa indem man Schieber so weit schließt, daß das geschlossene Leitungsgruppengebiet nur mehr bis zur strichpunktierten Linie reicht. Sinkt die Wassermenge wesentlich, so befindet sich der Fehler außerhalb des nunmehr geschlossenen Gebietes, sinkt sie nicht, so ist der Fehler innerhalb des Gebietes.

Durch entsprechende Eingrenzung kann man relativ rasch und leicht bestimmen, innerhalb welcher Rohrstränge sich die Fehlerquelle befindet. Dadurch, daß das Leitungsnetz dabei dauernd unter Wasserdruck steht und nur kurzzeitig zum Anschließen der Leitungen eine Versorgungsunterbrechung durchgeführt werden muß, tritt puch praktisch keine Störung der Wasserversorgung auf. Die benötigte Zeit zur Untersuchung eines Leitungsnetzes ist ungefähr V₁ der Zeit, die bisher zur Untersuchung nötig war.

In Fig. 2 ist eine Meßleitung dargestellt. Mit Anschiußstücken 9'. 9" wird die Meßleituns 4 an den Um-

gehungsschlauch bzw. an den Hydranten angeschlossen und befindet sich somit in der Strömungsleitung. Eine gleichartige Meßleitung wird an den Abflußhydranten angeschlossen. Das aus dieser Leitung abfließende Wasser kann Nutzzwecken zugeführt werden. Ein Druckmesser 5 dient zur Kontrolle des Wasserdruckes. Zwei Wasserzähler bzw. Meßgeräte zur Messung der Durchflußmenge/Zeiteinheit 7', 7" sind in zwei parallelen Leitungssträngen nebeneinander angeordnet. Absperrhähne 6 dienen dazu, nach Belieben einen der beiden Wasserzähler einzuschalten. Der Wasserzähler 7' dient zur Messung einer großen Durchflußmenge mit einer relativ geringen Empfindlichkeit, der Messer T mißt kleinere Durchflußmengen mit größerer Empfindlichkeit. An die Meßgeräte zur Messung der Durchflußmenge/Zeiteinheit ist ein Schreiber angeschlossen, der den Verbrauchsverlauf genau anzeichnet. Dieser Schreiber 8 ist zweckmäßig ein Mehrfachschreiber, der gleichzeitig die Verhältnisse beim zufließenden und beim abfließenden Wasser aufschreibt. Vorteilhaft kann auch ein Schreiber sein, der direkt die Differenz zwischen zufließendem und abfließendem Wasser aufzeichnet. Entsprechende Meßgeräte, die z. B. Pulse proportional der Durchflußmenge erzeugen und für einen Schreiber auswertbar machen, und Differenzschreiber sind bekannt.

Im Leitungsbild gemäß F i g. 3 wird das Wasser von einer Pumpstelle P zum höher gelegenen Reservoir R gepumpt. Die Messungen erfolgen analog F i g. 1 durch entsprechendes Schließen von Schiebern und Überbrücken zwischen zwei der Hydranten XH-YlH. Die Meßeinrichtung DMgemäß Fig.4 hat zwei Manometer. Damit kann man kontrollieren, ob der zu prüfende Leitungsabschnitt nach Schließen der Schieber Vdrucklos ist und ob kein Fremdwasser durch einen lecken Schieber eindringt.

Als Meßgeräte werden zweckmäßig Meßgeräte verwendet, die Impulse liefern, die eine Schreiber- oder eine andere Auswertvorrichtung verarbeiten kann. Andererseits ist es auch zweckmäßig, in der Meßleitung Geber und Aufnehmer vorzusehen, die in der Lage sind, elektrische oder akustische Signale der Wassersäule aufzudrücken bzw. abzunehmen. Über diese Geber kann man Steuersignale, z. B. zur Abschaltung bestimmter Leitungsteile in das Netz bringen und empfangen.

Es wird nach folgendem Verfahren vorgegangen:

Einem abgesperrten Leitungsstrang wird über einen Durchflußmengenzähler aus einem sekundären Versorgungsnetz Wasser unter Betriebsdruck zugeführt. Dem Ende dieses abgesperrten Leitungsstranges kann über ein Auslaßventil, das ebenfalls mit einem Durchflußmengenzähler gekoppelt ist, eine genau definierbare Wassermenge entnommen werden. Bei völlig intakter Leitung müssen beide Durchflußmengenzähler, also Zufluß und Abfluß gleiche Werte anzeigen. Beide Meßwerte werden dabei vorteilhaft nicht nur digital in Liter bzw. m³ pro Sekunde oder Stunde gemessen, sondern als Analogwert von Schreibern aufgezeichnet Treten auf der abgesperrten Leitung Verluste auf oder sind dort normale Entnahmen vorhanden, so wird sich eine Differenz von Zufluß zum Abfluß einstellen. Defekte in der Leitung zeigen sich durch eine kontinuierliche gleichbleibende Differenz an. Kurzzeitige Entnahmen sind daher besonders gut am Schreibgerät sichtbar. Beide Werte der Durchflußmengenzähler können in eine elektrische Beziehung zueinander gebracht werden, wodurch die Möglichkeit besteht, nur die Differenz aufzuschreiben. Es ist daher zweckmäßig, diese Meß-Stelle mindestens mit einem Dreifachschreiber auszustatten, wobei folgende Werte gleichzeitig ermittelt und aufgezeichnet werden:

a) Durchflußmenge Zulauf,
b) Durchflußmenge Ablauf,
c) Differenz von Zulauf und Ablauf.

Zwischen Zu- und Abfluß bestehen physikalisch bedingt gewisse Laufzeitunterschiede, die die koordinierende Messung beeinträchtigen können. Es ist daher vorteilhaft, Ein- und Ausgang zu synchronisieren und zwar über eine pneumatische Druckwelle, die am Zufluß der Leitung auf die unter Druck befindliche Wassersäule gegeben wird und nach einer bestimmten Laufzeit am Ende der Leitung wirkt und damit den Start der Meßvorrichlung bewirkt.

Es besteht die Möglichkeit, von der zentralen Meßwerterfassung abzugehen, um dafür im Zu- und Abfluß getrennte Meßwertaufnehmer aufzustellen. Dies scheint vor allem dann vorteilhaft, wenn über einen 24-Stunden-Zyklus gearbeitet werden muß. Hier ist nur ein einfacher 24-Stundenschreiber (z. B. Kreisblattausführung) anzuwenden, der analoge oder digitale Meßwerte registrieren kann. Nach 24 Stunden können beide Meß-Streifen miteinander verglichen und damit ausgewertet werden. Dieser Weg erscheint besonders wichtig, da durch gleichzeitige Anwendung mehrerer Schreiber dieser Art größere Netze auf einmal untersucht werden können, wodurch die anfallenden Kosten wesentlich geringer werden. Parallel zu diesen Durchflußzählern mit einfachen Schreibgeräten kann auch noch die Möglichkeit geschaffen werden, Druckveränderungen auf einen ebenfalls einfachen 24-Stunden-Schreiber zu geben. Im Prinzip könnte dies genau der gleiche Schreibertyp sein, wie bei der Druckflußmengenmessung. Durch systematische Drucküberwachung eines bestimmten Leitungszuges unter F.inschluß der Abnehmer lassen sich hier Defekte (auch an Hausanschlußleitungen) und Rohrverengungen präzise erkennen.

Das Differenzdruck- bzw. Differenzdurchflußverfahren läßt sich auch zur kontinuierlichen Überwachung von Versorgungsleitungen einsetzen. Vor allem eignet sich dazu der digitale Vergleich der beiden Meßwerte, indem die Impulse der ersten Zählerstufe mit den Impul-

sen der zweiten Zählerstufe verglichen werden. Überschreitet die Differenz einen bestimmten vorwählbaren Wert, so kann ein Signal abgeleitet werden, das eine Alarmvorrichtung betätigt oder eine automatische Abschaltung der defekten Strecke erwirkt. Es ist also möglieh, daß sämtliche Hauptleitungen eines Wasserleitungsnetzes auf diese Art und Weise überprüft werden. Sämtliche Hauptleitungen könnten dabei in einem Übersichts-Schaubild mit Lampen markiert werden, die in ordnungsgemäßem Zustand alle grün aufleuchten, um bei Störungen auf einer bestimmten Leitung diese mit rot ausweisen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bestimmung von Undichtigkeiten in im Erdboden verlegten Wasserleitungen, wobei der Druck in der zu untersuchenden Wasserleitung über einen längeren Zeitraum aufgezeichnet wird und die zu untersuchende Wasserleitung von der normalerweise vorhandenen Wasserversorgung abgeschiebert wird, wobei die jetzt abgetrennte Wasserleitung über eine Meßleitung mit daran angeschlossener, aus mindestens einem Durchflußmeßgerät, einem Druckmesser und einem die Werte der Meßeinrichtung aufzeichnenden Mehrfachschreiber bestehenden Meßeinrichtung an die Wasserversorgung angeschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß während der Meßzeit die Verbraucher weiter mit Wasser verborgt werden und daß eine Leckmeldung abgegeben wird, wenn über den längeren Zeitraum gemessen der Wasserverbrauch in der zu untersuchenden Wasserleitung nicht momentan auf Null absinkt und mehrmals ein momentaner gleicher Minimalverbrauch eintritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der zu untersuchenden Wasserleitung der Druck erhöht wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem Kraftfahrzeug untergebracht ist

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kraftfahrzeug eine zusätzliche Stromversorgung, eine Netzkabeltrommel, tragbare Meßgeräte und/oder eine Preßluftflasche untergebracht sind.