DE2905442A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung von undichtigkeiten in im erdboden verlegten wasserleitungen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Undich-
• tigkeiten in im Erdboden verlegten Wasserleitungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Undichtigkeiten in im Erdboden verlegten Wasserleitungen unter Abtrennen bzw. Umgehen eines zu untersuchenden Rohrstrangs von der normalerweise vorhandenen Wasserversorgung und Anschließen des abgetrennten Rohrstranges an die Wasserversorgung über eine Meßleitung mit Meßeinrichtung. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
• Um Undichtigkeiten in im Erdboden verlegten Wasserleitungen nach Ort und/oder Größe zu bestimmen, ist es bekannt, den betreffenden Rohrstrang mit einem ohnedies vorhandenen Sperrschieber abzusperren und dem Rohrstrang Wasser über eine Meßleitung zuzuführen, in der eine Meßeinrichtung das dort pro Zeiteinheit durchströmende Wasser mißt. Ein solches Verfahren beschreibt beispielsweise die österreichische Patentschrift 56 267. Um festzustellen, ob in dem untersuchten Rohrstrang überhaupt ein Leck vorhanden ist, müssen dort aber alle Verbraucher abgeschaltet werden. Zeigt dann die Meßeinrichtung noch einen Ausschlag an, so ergibt sich daraus ein Leck in dem untersuchten Rohrstrang. Mit diesem vorbekannten Verfahren ist also der sehr wesentliche Nachteil verbunden, daß alle Verbraucher des Rohrstranges über die Meßzeit abgeschaltet werden müssen. Dies bedingt einen erheblichen Arbeitsaufwand und führt zu Unzuträglichkeiten bei den Verbrauchern, sei es, daß es sich um Haushalte oder um Gewerbebetriebe handelt.
• Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, mit-dem Undichtigkeiten in im Erdboden verlegten Wasserleitungen festgestellt werden können, ohne daß dazu die Verbraucher eine wesentliche Zeit lang abgestellt werden müssen.
• Ausgehend von dem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei nicht abgeschaltetem Verbraucher der Druck in der Meßleitung oder das pro Zeiteinheit die Meßleitung durchströmende Wasser von der Meßeinrichtung über einen längeren Zeitraum aufgezeichnet wird.
• Die Meßeinrichtung ist somit mit wenigstens einer Anzeigevorrichtung (z.B. einem Schreiber) gekoppelt, welche die Meßwerte über eine längere Zeit hinweg registriert. Mit Ausnahme der sehr kurzen Zeit zum Absperren des zu untersuchenden Rohrstranges können somit sämtliche Verbraucher während des Meßvorganges weiterhin mit Wasser versorgt werden. Weil die Meßeinrichtung mit dem Schreiber die Meßwerte ständig aufzeichnet, kann aus diesen Werten darauf geschlossen werden, ob der untersuchte Rohrstrang ein Leck enthält. Man macht sich dabei die neue 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 Rohr strang ohne Lecks alle Verbraucher gleichzeitig ihren Wasserverbrauch einstellen, beispielsweise während der Nacht. Während dieses Zeitraumes muß der Verbrauch auf Null fallen, anderenfalls liegt ein Leck im betreffenden Rohrstrang vor.
• Mit dem Verfahren der eingangs genannten Art ist es zwar möglich, eine Wasserverlustanalyse in dem betroffenen Gebiet durchzuführen, es ist aber trotzdem.schwierig, die Schadensstelle genau zu lokalisieren.
• Daher besteht ferner die Aufgabe darin, eine Ermittlung der Wasserverluste in den Netz sektoren eines Wasserversorgungsnetzes absolut durch das eigentliche Meßverfahren (Verteilung der Verluste in m3/h) und relativ durch den Bezug der Absolutwerte auf den Verkauf an Abnehmer (Verteilung der Verluste in %) zu gewährleisten. Desweiteren soll die Eingrenzung der Leckstellen auf die Leitungen durch Veränderungen der Abschieberungen oder Umsetzung des Meßwagens innerhalb des Netzsektors erfolgen; wobei mit einem neuartigen Verfahren die Ortung der Leckstellen durch Netzabhorchung sowie Zustandsbeurteilung von Leitungen, Schiebern und Hydranten schneller und sicherer erfolgen soll.
• Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß vor Inbetriebnahme der Meßeinrichtung druckverändernde Bauteile in die Meßleitung eingeschaltet werden, und daß die durch Undichtigkeiten an den der Sektorenabgrenzung zugeordneten Schiebern entstehende Geräuschveränderung des Durchflusses erfasst wird. Das Verfahren ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß nach Feststellung von Wasserverlusten im zu untersuchenden Rohrstrang druckverändernde Bauteile in die Meßleitung eingeschaltet werden, und daß die durch Undichtigkeiten am Rohrstrang entstehende Geräuschveränderung erfasst wird. Das Verfahren der eingangs genannten Art ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß während der Erfassung des Wasserverlustes durch Zuflußmeßung die Druckverhältnisse im abgesperrten Sektor erfasst werden, und ggf. der Betriebsdruck im abgesperrten Sektor geändert wird.
• Wesentlich ist also, daß druckverändernde Bauteile in die Meßstrecke eingeschaltet werden, um eine erfolgreichere Lokalisierung der Leckstellen durch die Netzabhorchung zu erreichen, und daß sowohl absolute Wasserverluste als auch relative Wasserverluste statistisch erfasst und mittels elektronischer Datenverarbeitung ausgewertete werden können.
• Hinweis: Für das zu untersuchende Netz werden an Unterteilungsbegriffen verwandt: Leitung-Sektor-Bereich-Netz.
• Nach den DIN 4046 (Deutsche Industrie-Norm) wird unterschieden nach "unechten" Verlusten (unkontrollierte Entnahmen, Meßfehler) und nach "echten" Verlusten (Undichtigkeiten, Leitungsschäden).
• Hohe "echte" Verluste weisen nicht nur auf Rohrbrüche, Armaturschäden und undichte Verbindungsstellen hin, sondern stellen einen betriebswirtschaftlich zusätzlichen Kostenfaktor dar.
• Die Erkennung und Lokalisierung von Verluststellen in einem Versorgungsnetz ist auch heute noch trotz elektronischer Lecksuche mittels Geophone problematisch, da Nebengeräusche, Art des Leitungsmaterials, Ausbildung der Schadensstelle, Bodenverhältnisse, Oberflächen-Befestigung und Betriebsdruck die Netzabhorchung beeinflussen und viele Defekte nur rein zufällig entdeckt werden. Die Durchführung systematischer Netzkontrollen bringen nicht immer den gewünschten Erfolg, da ohne Kenntnis der Realsituation Rohrleitungen ohne Brüche genau so gut wie solche mit Defekten abgehört werden. Velustbehaftete Leitungen sind nicht erkennbar, so daß ein echter Vergleich vor und nach der Netzkontrolle nicht möglich ist.
• Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei gehen aus der Zeichnung und ihrer Beschreibung weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
• Fig. 1 zeigt die Ansicht eines Schemas eines Leitungsnetzes, mit einem abgeschieberten Sektor; Fig. 2 schematisch den Aufbau einer Meßleitung; Fig. 3 zeigt ein weiteres Leitungsschema und Fig. 4 den Aufbau einer Meßstelle.
• Fig. 5 Meßkurve einer Wasserzuflußmessung mit einer Meßeinrichtung gemäss Fig. 1, 2 oder 4.
• Das zu untersuchende Wasserversorgungsnetz besteht aus Leitungen 1, die von einem Rohrstrang 23 abzweigen, und kann mittels Sperrschiebern 2,14,15 in Abschieber-bare Sektoren unterteilt werden. Die Größe eines Sektors (Bereich 17) ist so bemessen, daß in der Zeit des geringsten Verbrauchs sich innerhalb eines Zeitintervalls von 15 bis 20 Min. mehrmals ein augenblicklicher Null-Verbrauch einstellt. Dies bedeutet folgendes: Das Wasserversorgungsnetz mit den Leitungen 1 wird durch Schließen der Sperrschieber 14 und 15 in einem Bereich 17 abgesperrt. Außerhalb des abgesperrten Bereichs 17 wird asu einem Hydranten 3 mittels einer Meßleitung lo die dem Bereich 17 sonst über den Rohrstrang 23 zufliessende Wassermenge entnommen und einem Meßwagen 16 zugeführt, in dem die Meßgeräte zur Erfassung des Durchflusses und des Druckes im Rohrleitungsnetz angeordnet ist. Aus dem Meßwagen 16 fliesst das Wasser dann über die Meßleitung 11 und den Hydranten 12 in das Wasserversorgungsnetz des abgesperrten Bereiches 17. Eine weitere Meßleitung 24 wird an den Hydranten 13 (vergl. Fig. 2) angeschlossen Mit dem Meßwagen 16 und der darin angeordneten Meßeinrichtung wird also eine Wasserzuflußmessung für den abgesperrten Bereich 17 durchgeführt.
• Die Wasserversorgung der geschlossenen Leitungsgruppe erfolgt nun über die Meßleitung lo,ll und der Abfluß von Wasser über die Meßleitung 24. In beiden Meßleitungen 11,24 wird der Wasserdurchfluß gemessen 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 abnormen 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 erreicht.
• Beispielsweise kann durch Schließen anderer Sperrschieber als der Sperrschieber 2,14,15 der Bereich 17 in kleinere Teilbereiche unterteilt werden, beispielsweise längs der Linie 20, sofern die Sperrschieber 21,22 abgesperrt werden.
• 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 auch praktisch keine Störung der Wasserversorgung auf. Die benötigte Zeit zur Untersuchung eines Leitungsnetzes ist ungefähr 1/3 der Zeit, die bisher zur Untersuchung nötig war.
• Vorher wurde ausgeführt, daß die Leitung 1 am Rohrstrang 23 zu den Verbrauchern abgetrennt wird (Sperrschieber 14) und die Wasserversorgung des Verbrauchers über eine Meßleitung lo,ll, 24 mit der angeschlossenen Meßeinrichtung (Meßwagen 16) durchgeführt wird. Dieses Verfahren setzt voraus, daß die Abtrennungsorgane (Sperrschieber 14,15) einwandfrei funktionieren und kein Nebenfluß durch den normalen Rohrstrang 23 stattfindet. Werden nun diese Sperrschieber 14,15 bei der Durchführung der Messung generell offengelassen und die Meßleitung lo,ll mit der angeschlossenen Meßeinrichtung (Meßwagen 16) nur als Beipaß geschaltet, so erfolgt nach dem Kirchoff'schen Gesetz eine Aufteilung des Wasserflusses, wobei das Verhältnis der beiden Durchflußmengen direkt proportional abhängig ist vom Durchmesser des Rohrstranges 23 und der Meßleitung lo,ll unter Berücksichtigung der Reynolds-Zahl. Die im Beipaß gemessenen Werte werden einem Mikrocomputer zugeführt, der zum einen mit dem Durchmesser des Rohrstranges 23 und der Meßleitung lo,ll , der Reynolds-Zahl und dem Druck im Rohrstrang 23 und in der Meßleitung lo,ll programmiert wird.
• Damit kann mit ausreichender Genauigkeit die Durchflußmenge durch den Rohrstrang 23 gemessen werden, ohne daß die Versorgung jemals unterbrochen werden muß. Der Vorteil dieser Einrichtung besteht zudem darin, daß die Meßleitung lo,ll und die angeschlossene Meßeinrichtung (Meßwagen 16) für wesentlich geringere Durchflußmengen als bisher einzurichten ist. Damit wird eine größere Mobilität und eine weitere Kostensenkung bei der Anwendung des Meßverfahrens erreicht. Diese erzielten Meßergebnisse können sowohl einem Schreiber 8 als auch der später beschriebenen elektronischen Einrichtung zugeführt werden.
• In Fig. 2 ist eine Meßeinrichtung dargestellt. Mit Anschlußstücken 9', 9'' wird die Meßleitung lo,ll an den Umgehungsschlauch bzw. an den Hydranten 3,12 angeschlossen und befindet sich somit in der Strömungsleitung. Eine gleichartige Meßleitung 24 wird an den(Abfluß-) Hydranten 13 angeschlossen. Das aus dieser Leitung abfließende Wasser kann Nutzzwecken zugeführt werden. Ein Druckmesser 5 dient zur Kontrolle des Wasserdrucks.
• 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 Wasserzähler 7'' mißt kleinere Durchflußmengen mit größerer Empfindlichkeit. An die Meßgeräte zur Messung der Durchflußmenge/ Zeiteinheit ist ein Schreiber 8 angeschlossen, der den Verbrauchsverlauf genau aufzeichnet. 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 afiwertbar machen, und Differenzschreiber sind bekannt.
• Im Leitungsbild gemäss Fig. 3 wird das Wasser von einer Pumpstelle P zum höher gelegenen Reservoir R gepumpt. Die Messungen erfolgen analog Fig. 1 durch entsprechendes Schließen von Schiebern und Überbrücken zwischen zwei der Hydranten 1 H - 12 H . Die Meßeinrichtung DM gemäss Fig. 4 hat zwei Druckmesser 5', 5". Damit kann man kontrollieren, ob der zu prüfende Leitungsabschnitt nach Schließen der Schieber V drucklos ist und ob kein Fremdwasser durch einen lecken Schieber eindringt. Sonst gelten die gleichen Bezugszahlen wie in Fig. 2.
• Zwischen Zu- und Abfluß bestehen physikalisch bedingt gewisse Laufzeitenunterschiede, 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 wird und damit den Start der Meßvorrichtung bewirkt.
• In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die Laufzeit in die Messung zunächst einbezogen und dann eleminiert. Dies wird im folgenden erläutert: Vorher wurde darauf hingewiesen, daß es vorteilhaft wäre, Meßeinrichtungen, die am Eingang und Ausgang aner Meßstrecke liegen, zu synchronisieren, um bereits kleine Differenzen meßtechnisch zu erfassen. Durch die Anwendung eines Digitalspeichers können die am Anfang und Ende der Meßstrecke aufgenommenen Messungen synchronisiert werden. Dazu ist es erforderlich, die Strömungs-Geschwindigkeit zu messen und den am Anfang der Meßstrecke angeordneten Digitalspeicher um den aus der Strömungsgeschwindigkeit ermittelten Zeitnachhang arbeiten zu lassen.
• Damit stehen Eingangs- und Ausgangs-Signal im gleichen zeitlichen Verhältnis zueinander und können damit verglichen werden.
• Durch die Benutzung eines Doppel-Digital-Speichers oder zwei getrennter Digitalspeicher , denen die Meßwerte vom Anfang und Ende der Meßstrecke zugeführt werden, kann die zeitliche Differenz, die durch die Strömungsgeschwindigkeit verursacht wird, ausgeglichen werden.
• Durch die Zusammenfassung der vorher beschriebenen elektronischen Einrichtungen zu einer Geräteeinheit, ergeben sich folgende Verbesserungen: a) Wegfall der bisher visuellen Beobachtung einer Meßkurve am Schreiber 8 und Ersatz durch eine digitale Anzeige.
• b) Automatische Messungen bzw . Meßauswertungen.
• c) Undichte Schieber (Sperrschieber 14,15) können das Meßverfahren nicht stören.
• d) Einsparung von Personal.
• e) Gestaltung kleinerer und räumlich leichter unterzubringender Meßanlagen.
• Es ergeben sich durch die konsequente Anwendung der Erfindungsidee folgende Möglichkeiten: Einem abgesperrten Leitungsstrang wird über einen Durchflußmengenzahler (Wasserzähler 7', 7'') aus einem sekundären Versorgungsnetz (Hydrant 3) Wasser unter Betriebsdruck zugeführt. Dem Ende dieses abgesperrten Leitungsstranges kann über ein Auslaßventil (Hydrant 13),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 wrden 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, d diese Meßstelle minestens mit einem Dreifachschreiber auszustatten, wobei folgende Werte gleichzeitig ermittelt und aufgezeichnet werden: a) Durchflußmenge Zulauf b) Durchflußmenge Ablauf c) Differenz von Zulauf und Ablauf Mit den Meßgeräten des Meßwagens 16 könnte sich etwa eine Meßkurve entsprechend Fig. 6 ergeben. Auf der Abzisse ist die Meßzeit aufgezeichnet, während auf der Ordinate der Wasserzufluß des Netzsektors über die Meßzeit aufgezeichnet ist.
• Die Kurve weist Maxima und Minima auf, und zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß in der Zeit des geringsten Verbrauches sich kein augenblicklicher Null-Verbrauch einstellt, weil die Umkehrpunkte 18 der Kurve nicht oder nicht nahezu die Abzisse schneiden. Es wird per Definition festgelegt, daß an dem gemessenen Rohrstrang dann kein Defekt vorhanden ist, wenn auch nur in einer Augenblicks-Situation der Durchfluß auf Null absinkt. Darüberhinaus kann das Vorhandensein und die Größe eines Wasserrohrdefektes aus der Verbindungslinie der unteren Umkehrpunkte (Gerade 19) der gemessenen Durchflußmenge ermittelt werden. Werden die unteren Umkehrpunkte 18 der Durchflußkurve miteinander verbunden und ergeben diese eine Horizontale, so kann die Verlustmenge direkt abgelesen werden.
• Die Meßkurve der Fig. 6 deutet darauf hin , daß im untersuchten Bereich 17 echte und unechte Wasserverluste vorliegen. Die Umkehrpunkte 18 werden durch eine Gerade 19 verbunden, welche den schraffierten Bereich eingrenzt, dessen Ordinaten-Werte ein Maß für die echten und unechten Verluste im überwachten Bereich 17 sind. Im folgenden soll der Einfachheit halber angenommen werden, daß die unechten Verluste (unkontrollierte Entnahmen, Meßfehler) vernachlässigbar klein sind, so daß der schraffierte Bereich proportional den echten Verlusten (Undichtigkeiten r Leitungsschäden) proportional über die Meßzeit ist.
• Wesentlich hierbei ist noch, daß, wenn sich im Netzsektor (Bereich 17) größere Abnehmer mit ständigem Verbrauch (z.B. Produktionsbetriebe) befinden, diese bekannt sein müssen, um in der Meßzeit durch Abschieberung oder Ablesung den Wasserverbrauch dieser Verbraucher zu erfassen. Lage - Größe -und evtl. Verbrauchs-Charakteristik von Großabnehmern können vor der Messung durch Auswertung der EDV-Verkaufsabrechnung erfasst werden.
• Der über Zähler und Schreiber erfasste Zufluß eines Netzsektors (Bereich 17) weist in der Zeit der Messung mehrere untere Umkehrpunkte 18 auf, deren waagerechte Verbindung (Gerade 19) die Unterscheidung in Verlustanteil (vetl. einschl.
• Dauer-Entnahme) und Restverbrauch ergibt. Gleichzeitig werden während der Zuflußmessung die Druckverhältnisse durch Druckschreibung registriert.
• Wesentlich hierbei ist, daß sofern nicht das vorher beschriebene Verfahren angewendet wird, bei dem Sperrschieber 14,15 offen bleiben und der Paralleldurchfluß durch den Rohrstrang 23 und die Meßleitung lo,ll mittels des Kirchhoffschen Gesetzes ermittelt wird, die für die Sektorenabgrenzung verantwortlichen Sperrschieber 14,15 dicht schließen müssen. Um eine solche Funktionstüchtigkeit zu gewährleisten, ist es wesentlich, daß diese Sperrschieber 14,15 vor Durchführung der Zuflußmessung durch Abhorchung überprüft werden. Hierbei ist es bevorzugt, wenn je nach zulässigem Betriebsdruck im abgesperrten Bereich 17 der Druck im Netzsektor (Bereich 17) aufgrund der im Meßwagen 16 angeordneten Druck-verändernden Bauteile erhöht oder verringert wird. Die Druckveränderung führt am Sperrschieber zu einem unterschiedlichen Vor- und Nachdruck und damit bei einem Defekt zur Geräuschverstärkung.
• Dieser geräuschverstärkende Effekt wird gleichzeitig auch für die vorhandenen Leckstellen erreicht.
• Wird ein echter Wasserverlust gemäss der Kurve in Fig. 5 im Bereich 17 festgestellt, wird durch Verkleinerung des Meßgebietes mittels geänderter Abschieberung (oder auch durch Meßwagenumsetzung) eine Eingrenzung der Verluste auf die Einzelleitungen oder Teilstrecken vorgenommen. Beispielsweise kann durch Absperrung der Sperrschieber21,22 eine Unterteilung des größeren Bereiches 17 in den kleineren Bereich 20 vorgenommen werden. Anschließend wird die Schadenslokalisierung mit Geophonen vorgenommen.
• Da, wie bereits beschrieben, die Gerade 19 der unteren Umkehrpunkte 18 und dann wiederum der Abstand dieser Linie von der Nullmarkierung (Abzisse) für das Ergebnis der Messung maßgebend ist, kann die eigentliche Auswertung der Meßergebnisse auf dem Diagrammstreifen eines Schreibers 8 vorgenommen werden. Das Resultat dieser Auswertung lautet: a) Verlust: ja oder nein b) Verlustgröße.
• Um diese beiden Aussagen zu erhalten, kann durch Anwendung einer nachfolgend beschriebenen elektronischen Einrichtung der bisher erforderliche Schreiber 8 und die Auswertung des Schreiberdiagramms entfallen.
• Der Mengendurchfluß proportionale Strom, der sonst dem Schreiber 8 zugeleitet wird, wird in diesem Fall einem Digitalspeicher zugeführt. Durch einen Taktgeber.werden die Meßwerte nur in bestimmten Zeitintervallen aufgenommen und gespeichert.
• Vorteilhaft sind dazu Zeitabstände von ca. 1 Min. zu wählen.
• Das bedeutet, daß für die Erfassung eines Stundenablaufs ca.
• 60 Meßwerte gespeichert werden.
• Durch einen Mikroprozessor werden die einzelnen Meßwerte in einer bestimmten zeitlichen Reihenfolge abgefragt und auf evtl. vorhandene Gleichwertigkeit der unteren Umkehrpunkte überprüft. Derselbe Mikroprozessor wird auch dahingehend programmiert, daß nach Feststellung des Vorhandenseins einer horizontal verlaufenden Verlust-Kennlinie die Verlustmenge einem Analog- und Digitalinstrument bzw . einem Drucker zugeleitet wird.
• Durch die Anwendung des Mikroprozessors für die o.g. Messung r kann der bisher erfordeliche Schreiber entfallen und die gewünschte Information digital abgelesen oder einem Drucker zugeführt werden. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit der automatischen und gleichzeitigen Erfassung mehrerer Meßstellen, wodurch erhebliche Kosteneinsparungen im Personalbereich zu erzielen sind.
• Dezentrale Meßwerterfassung und Differenzdruckmeßverfahren Es besteht die Möglichkeit, von der zentralen Meßwerterfassung abzugehen, um dafür im Zu- und Abfluß getrennte Maßwertaufnehmer 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 Einschluß der Abnehmer lassen sich hier Defekte (auch an Hausanschlußleitungen) und Rohrverengungen präzise erkennen. Allerdings müssten diese Druckaufnehmer mit einer Eichschraube versehen sein, um eine Drucknormierung über sämtliche angeschlossene Druckmesser zu erzielen.
• Die Übertragung von Meßwerten entfällt, wenn das Hauptmeßgerät zwischen Zu- und Abgangsleitung geschaltet wird. Bei längeren Beobachtungen oder dann, wenn keine Möglichkeit besteht, diesen Zusammenschluß vorzunehmen, müssen die Meßwerte mindestens von einer Meß-Stelle an die Zentrale übertragen werden. Die Zentrale befindet sich dabei z.B. im Meßwagen. Dazu können neben normalen Leitungen auch anders Verfahren eingesetzt werden. Z.B. sind mit dem Ferrolux-Gerät solche Impulse über das Wasserleitungsnetz zu senden und zu empfangen.
• 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 Impulsen der zweiten Zählerstufe verglichen werden. überschreitet die Differenz einen bestimmten vorwählbaren Werft, so kann ein Signal abgeleitet werden, das eine Alarmvorrichtung betätigt oder eine automatische Abschaltung der defekten Strecke erwirkt. Es ist also möglich, 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.
• Die Möglichkeit, aus einem sekundären Leitungsnetz Wasser unter Betriebsdruck in eine abgesperrte Leitung zu pumpen, bietet zudem die Möglichkeit, dieser unter Druck befindlichen Wassersäule, z.B. über entsprechende Ultraschallwandler, Ultraschallimpulse zuzuführen, die ähnlich wie bei der Kabelfehlervorortung zur Ortung von Krümmungen, Leitungsverengungen und vielleicht von Defekten herangezogen werden können.
• Überschlägige Berechnungen haben gezeigt, daß hier mit relativ geringem Aufwand entsprechende Oszillographen gebaut werden können.
• Darüber hinaus kann über einen Schallwandler, der dieser Wassersäule aufgesetzt wird, die Wassersäule in Schwingung gebracht werden, um damit evtl. Kunststoff leitungen zu orten.
• Dabei wird von der Voraussetzung ausgegangen, daß die Wassersäule durch den Schallwandler inSchwingungen versetzt wrd und diese Schwingungen über die Rohrwandung an das umgebende Erdreich übermittelt werden, wo sie an der Erdoberfläche mit Mikrophonen empfangen werden können.
• Absolute und relative Wasserverlust-Analyse: Bisher konnte vonseiten des Wasserwerks zwar festgestellt werden, daß die beschaffte Menge von der an die Abnehmer verkauften Menge abweicht, d.h. die Differenz dieser beiden Mengen entspricht dem absoluten Verlust, jedoch konnten diese Mengenbestimmungen nur anhand der jährlichen Verbrauchsabrechnungen erfolgen, so daß beim Wasserwerk immer nur lediglich der jährliche Verlust erfassbar war, nicht aber Verlustmengen in kleineren Zeiteinheiten. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erfassung der statistischen Verteilung der absoluten und prozentualen Wasserverluste in einem abgesperrten Sektor vorzuschlagen.
• Das erfndungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Arbeitsschritt der absolute Wasserverlust ermittelt wird durch Differenz-Bildung der vom Wasserwerk abgegebenen Wassermenge und der verbrauchten Wassermenge der im abgesperrten Sektor 17 befindlichen Verbraucher, die durch Summierung der an diese Verbraucher verkauften Wassermengen ermittelt wird, abzüglich einem Schätzwert für unkontrollierte Entnahmen und Messfehler; und daß in einem zweiten Arbeitsschritt der momentane Wasserverlust durch Zuflussmessung erfasst wird, und daß dieser Wasserverlust auf die gleiche Zeitdauer umgerechnet (interpoliert) wird, wie der absolute Wasserverlust (z.B. Zeitdauer: 1 Jahr).
• Wesentlich ist also, daß durch EDV- mässige Übernahme der Messprotokolle die gemessenen Wasserverluste der Netz sektoren den Wasserverbrauchswerten gegenübergestellt werden.
• Auf diese Weise wird die statistische Verteilung der absoluten und prozentualen Verluste im Netz dargestellt.
• Wesentlich bei dem erfindungsgemässen Verfahren ist noch, daß neben der Wasserverlusterfassung durch Zuflußmessung das Messwagenprinzip folgende weitere Aussagen gestattet: Die Veränderung der Verluste in einem Netzsektor (Bereich 17, 20) oder Netzbereich in Abhängigkeit vom Betriebsdruck (z.B. bei Erweiterung einer Behälterdruckzone).
• Die Untersuchung der Rohrrauhigkeit von Einzelleitungen durch n mehrere kostante Mengenentnahmen entlang der Leitung in zeitlicher Folge.
• Die Leistungsermittlung von Einzelleistungen durch Druckabsenkung am Leitungsende bis auf einen Minimaldruck über Hydrantenentnahme und gleichzeitige Durchflußmessung.
• Die Erfolgskontrolle nach durchgeführter Schadensbehebung durch Nachmessen des Zuflusses.
• Der in einem bestimmten Zeitraum (z.B. Kalenderjahr) auftretende Wasserverlust ergibt sich aus: Wasserbeschaffung abzüglich Wasserverkauf abzüglich Schätzwert für "unechte" Verluste.
• Für größere Versorgungsnetze ist die Kenntnis der Verlustverteilung für Betriebe, Planung und Statistik von Nutzen.
• Eine solche Wasservalustanalyse wird nach dem vorliegenden Verfahren wie folgt erreicht: - je Netzsektor werden die Verkaufsmengen der aktuellen Verbrauchsableseperiode anhand der Verbrauchs adressen aus der Kundendatei zusammengestellt. Gleichzeitig werden die Daten der Großabnehmer, die die Zuflußmessung beeinflussen können, für die Messung aussortiert.
• - Je Netzsektor werden die gemessenen Verlustmengen gespeichert, auf die Zeitdauer der Ableseperioden hochgerechnet und den Verkaufsmengen gegenübergestellt.
• Werden die Verlustmengen von Nachmessungen, die zur Erfolgskontrolle durchgeführt werden, hochgerechnet und einbezogen, lässt sich eine Aussage über die zu erwartende Veränderung der Gesamtwasserverluste (z.B. in % oder m3 / Jahr) für ein Netz oder einen Netzbereich erreichen.
• Bei der Wasserverlustanalyse eingesetzte wassertechnische Meßwagen 16 übernehmen folgende Funktionen: a) Zusammenfassung verschiedener wassertechnischer ßeinrichtungen und deren mechanisch-bzw. hydraulisch-elektrischen Wandlern, b) Zusammenfassung aller elektrischen Anzeigegeräte und Schreiber. Unterbringung einer Funkanlage zur Verständigung mit den Mitarbeitern.
• c) Zentrale Stromversorgung mit der Möglichkeit, die gesamte Meß- und Registrier-Einrichtung in Dauerbetrieb zu fahren.
• d) Schneller,ambulanter Einsatz der gesamten Meß- und Registrier-Einrichtung.
• e) Transportmöglichkeit für Zubehör- wie Schläuche, Werkzeug etc.
• f) Unterbringungsmöglichkeit für druckverändernde Einrichtungen.
• g) Witterungsschutz gem. Arbeitsstätten-Schutz-Gesetz.
• Im einzelnen sind die Meß- und Registriereinrichtungen zu unterscheiden in die Bereiche: a) Strömungsmeßeinrichtung für Durchfluß einschließlich Meßgrößenumwandler.
• b) Druckmeßgerät mit Meßgrößenumwandler.
• c) Elektrische Meß- und Registrier-Einrichtung sowohl für die Strömungsmeßeinrichtung und das Druckmeßgerät d) Stromversorgung, Netzschaltfeld zur wahlweisen Umschaltung der einzelnen Meßbereiche und simultanen Erfassung aller meßtechnischen Ereignisse.
• e) ambulant und tragbare Meßgerät zur genauen Rohrschadenbestimmung nach dem Körperschall-und Geophon-Prinzip.
• Druckverändernde Einrichtungen: Druckerhöhende Maßnahmen sind notwendig, um Schieber, Hydranten und Armaturen auch unter Betriebsbedingungen prüfen zu können. Auch bei der punktgenauen Leckortung können bei Rohrleitungen mit geringem Betriebs druck wesentliche Verbesserungen durch Druckerhöhung erreicht werden.
• Dazu werden im einzelnen benötigt: a) Preßluftflaschen mit gereinigter Preßluft, einschließlich Druckregler und Ventile, b) Druckerhöhungspumpe mit elektrischem Antrieb.
• Meßanordnung und Meßgeräte: Wassertechnischer Teil: Im rückwärtigen Teil des wassertechnischen Meßwagens 16 befinden sich die Zulauf- und Abfluß-Anschlüsse mit jeweils schnell zu betätigenden Kugelhähnen. Zwischen den beiden Anschlüssen befindet sich der Woltmannzähler, durch den die gesamte Wassermenge fließen muß und damit meßbar wird.
• Im gleichen Wasserkreislauf befindet sich außerdem die Druckmeßeinrichtung mit der die Druckverhältnisse und Veränderungen auf den angeschlossenen Leitungen ermittelt werden.
• Der Anschlußflansch für die Druckerhöhungspumpe ist in der Nähe des Abfluß-Anschlusses montiert. Die mit der Druckerhöhungspumpe erreichbare Druckerhöhung wird vorzugsweise zur Kontrolle von Schiebern, Hydranten und auch Leitungen benützt, da Undichtheiten häufig druckabhängig sind und bei Niederdruck keine nennenswerten Deffekte aufweisen Die Aufkopplung der gereinigten Preßluft erfolgt ebenfalls in der Nähe des Abfluß-Anschlusstücks 9". Mit dieser Preßluft können zum einen Druckprüfungen an Leitungen und zum anderen Druckerhöhungen zur Defektsuche durchgeführt werden.
• Elektrischer Meß- und Registrierteil: Die druck- und durchfluß-proportionalen Meßströme, die von den Meßgrößenumwandlern bereitgestellt werden, können über einen Verteiler wie folgt abgenommen werden: A) Druck auf Schreiber I b) Druck auf Schreiber II c) Durchfluß auf Schreiber I d) Durchfluß auf Schreiber II Bei der Verwendung von Mehrfachschreibern können Druck und Durchfluß auf einem Registrierstreifen geschrieben werden.
• Damit besteht die Möglichkeit , Zusammenhänge und Abhängigkeiten bei Druck- bzw. Durchflußänderungen meßtechnisch zu erfassen und auszuwerten. Da vor allem die unteren Umkehrpunkte im Bereich des "Null-Durchflusses" für die Bestimmung der Leckverluste herangezogen werden, sind besondere Maßnahmen getroffen worden, um hier mit großer Genauigkeit zu arbeiten.
• Wesentlich bei dem erfindungsgemässen Verfahren ist es, daß auch Netzbereich und Netz sektoren mit sehr unterschiedlicher Verbrauchs-Struktur (Wohngebiete, Innenstadtgebiete) eindeutig analysierbar sind.

Claims (15)

1. Patentansprüche Verfahren zur Bestimmung von Undichtigkeiten von im Erdboden verlegten wasserführenden Leitungen, wobei der Druck in der zu untersuchenden Leitung über einen längeren Zeitraum aufgezeichnet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die zu untersuchende Leitung (1) von der normalerweise vorhandenen Wasserversorgung abgetrennt (Sperrschieber 14,15) bzw.

   umgangen wird, daß die jetzt abgetrennte bzw. umgangene Leitung (1) über Meßleitungen (10,11,24) für die Messung des Zuflusses und des Abflusses mit daran angeschlossener Megßeinrichtung an die Wasserversorgung (Hydrant 3) angeschlossen wird, und daß eine Leckmeldung abgegeben wird, wenn über den längeren Zeitraum gemessen der Wasserverbrauch in der zu untersuchenden Leitung (1) nicht auf Null absinkt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in der zu untersuchenden Leitung (1) der Druck erhöht wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e nn z e i c h n e t , daß vor Inbetriebnahme der Meßeinrichtung druckverändernde Bauteile in die Meßleitung (11) eingeschaltet werden, und daß die durch Undichtigkeiten an den der Sektorenabgrenzung (Bereich 17) zugeordneten Sperrschiebern (14, 15) entstehende Geräuschveränderung des Durchflusses erfasst wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß nach Feststellung von Wasserverlusten in der zu untersuchenden Leitung (1) druckverändernde Bauteile in die Meßleitung (11) eingeschaltet werden, und daß die durch Undichtigkeiten in der Leitung (1) entstehende Geräuschveränderung erfasst wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t , daß die Verlusterfassung mittels der Meßeinrichtung und die Schadenslokalisierung durch Erfassen der Durchflußgeräuschveränderung simultan erfolgt.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verlusterfassung mittels der Meßeinrichtung und die Schadens lokalisierung durch Erfassen der Durchflußgeräuschveränderung zeitlich nacheinanderfolgend
7. 7. Verfahren zur Erfassung der statistischen Verteilung der absoluten und prozentualen Wasserverluste in einem abgesperrten Sektor, da d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß in einem ersten Arbeitsschnitt der absolute Wasserverlust ermittelt wird durch Differenzbildung der vom Wasserwerk abgegebenen, Wassermenge und der verbrauchten Wassermenge der im abgesperrten Sektor befindlichen Verbraucher, die durch Summierung der an diese Verbraucher verkaufen Wassermengen ermittelt wird, abzüglich einem Schätzwert für unkontrollierte Entnahmen und Meßfehler; und daß in einem zweiten Arbeitsschritt der momentane Wasserverlust durch Zuflußmessung erfasst wird, und daß dieser Wasserverlust auf die gleiche Zeitdauer hochgerechnet (interpoliert) wird, wie der absolute Wasserverlust (z.B. Zeitdauer : 1 Jahr).
8. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-6, d a d u r c h g e k e nn z e i c h n e t , daß im abgesperrten Netzsektor befindliche Abnehmer mit ständigem Wasserverbrauch in der Meßzeit zur Ermittlung des Wasservelustes durch Zuflußmessung abgesperrt werden oder daß deren Verbrauch durch Ablesung erfasst wird.
9. 9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1-6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß während der Erfassung des Wasserverlustes durch Zuflußmessung die Druckverhältnisse im abgesperrten Sektor erfasst werden.
10. lo. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1- 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ne t daß während der Erfassung des Wasserverlustes durch Zuflußmessung der Betriebsdruck im abgesperrten Sektor geändert wird.
11. 11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t daß das druckverändernde Bauteil durch öffnen einer Entnahmestelle im abgesperrten Netz sektor ersetzt ist (Druckabsenkung am Leitungsende).
12. 12. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n et , daß die Meßleitung (lo,ll) mit der daran angeschlossenen Meßeinrichtung (Meßwagen 16) im Beipass zu dem - dem abgesperrten Bereich 17 - zugeordneten, geöffneten Sperrschieber (14) geschaltet ist , und daß der Durchfluß im nicht-abgesperrten Rohrstrang (23) als Zufluß für die zu messende Leitung (1) berechnet wird.
13. 13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 12, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , daß die Meßeinrichtung gebildet ist aus mindestens einem Durchflußmeßgerät (7',7'') , einem Druckmesser (5) und einem die Werte der Meßeinrichtung auf zeichnenden Mehrfachschreiber (8).
14. 14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e nn z e i c h n e t , daß zur Synchronisierung der Meßeinrichtung in der Zufluß-Meßleitung (11) in bezug zu der Meßeinrichtung in der Abfluß-Meßleitung (24) eine pneumatische Druckwelle auf die Zufluß-Meßleitung (11) gegeben wird, welche nach überwindung der Laufzeit in der Leitung (1) die Meßeinrichtung in der Abfluß-Meßeinrichtung (24) startet.
15. 15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Synchronisierung der Meßeinrichtung in der Zufluß-Meßleitung (11) in bezug zu der Meßeinrichtung in der Abfluß-Meßleitung (24) die Strömungsgeschwindigkeit gemessen wird und ein am Anfang der Leitung (1) angeordneter Digitalspeicher um die der Strömungsgeschwindigkeit entsprechende Zeitverzögerung verzögert gestartet wird.