DE3503391A1

DE3503391A1 - Verfahren zur bau- und betriebskontrolle von fernwaermeleitungen sowie vorrichtung

Info

Publication number: DE3503391A1
Application number: DE19853503391
Authority: DE
Inventors: Bernd 2420 Eutin Brandes
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-02-01
Filing date: 1985-02-01
Publication date: 1986-08-14

Description

Verfahren zur Bau- und Betriebskontrolle von Fernwärmeleitungen sowie Vorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bau- und Betriebskontrolle von Fernwärmeleitungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Fernwärmeleitungen werden häufig aus vorisolierten Rohrstücken hergestellt, bei denen ein Isolationsmantel aus Polyurethanschaum und ein Außenrohr um das eigentliche, die Fernwärme leitende Innenrohr gelegt sind. Die Innenrohre bestehen gewöhnlich aus Stahl und werden stumpf aneinander geschweißt. Der Polyurethanschaum-Mantel weist gewöhnlich einen Abstand von dieser Schweißstelle auf und wird durch sogenannten Ortsschaum bauseits ergänzt , nachdem die Schweißung durchgeführt ist. Eine Muffe schützt wiederum den Ortsschaum gegen eindringende Feuchtigkeit.

Es hat sich nun herausgestellt, daß die Stirnenden der vorisolierten Rohre der Feuchtigkeit ausgesetzt sein können und etwas Wasser aufnehmen. Dieses Wasser kann bei den hohen Temperaturen der Fernwärmeleitung zu erheblichen Dampfdrücken führen, wodurch die Zellenstruktur des Polyurethanschaumstoffs zerstört wird. Dies tritt vor allem im Bereich zwischen dem Fabrikschaum und dem Ortsschaum auf. Es wird vermutet, daß die Feuchtigkeit infolge der wechselnden Temperatur der Fernwärmeleitung allmählich zur Muffe wandert und nach außen drängt, wodurch Spalten zwischen Muffe und Außenrohr gebildet werden, durch die nunmehr Feuchtigkeit von außen nach innen eindringt, wenn die Temperatur

der Fernwärmeleitung zurückgeht. Dadurch wird der Zerstörungsprozeß des Kunststoffschaums weiter fortgeführt, und es kann auch zum chemischen Angriff auf das Innenrohr kommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem solche Gefahrenquellen aufgespürt werden, bevor es zu Schaden kommt.

Die gestellte Aufgabe wird aufgrund der Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst.

Zur Ortung von Leckstellen in Fernwärmeleitungen ist es bereits bekannt (DE-A-2 337 983), eine zum Rohr mitlaufende, als Widerstand geschaltete Fühlerader zu verwenden und an diese eine definierte Meßspannung anzulegen, so daß bei einem auftretenden Leck die Entfernung der Leckstelle als ein Spannungsabfall gemessen werden kann. Dieses Meßverfahren setzt voraus, daß die Leckstelle sich als eine Kurzschlußstrecke entwickelt. Die geringe Feuchtigkeit, die beim Bau der Fernwärmeleitung in die Stirnfläche des -Fabrikschaumstoffes eindringt, bildet gewöhnlich keine solchen Kurzschlußstellen und wird deshalb nicht bemerkt.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß der elektrische Widerstand in einer Schlaufe, gelegt durch das Innenrohr und die Fühlerader bei Anwesenheit von Feuchtigkeit in der erwähnten Stirnfläche des Fabrikschaumstoffes, ein wenig herabgesetzt ist und somit der einwandfrei trockene Zustand von dem beschriebenen mangelhaften Zustand unterschieden werden kann. Die für die spätere Betriebskontrolle vorgesehenen Prüfeinrichtungen werden deshalb teilweise dazu verwendet, den Stromdurchgang in der erwähnten Schlaufe durch jedes einzelne Fernwärmerohr zu überprüfen, und zwar mit entsprechend angepaßten Meßinstrumenten, die um wenigstens zwei Größenordnungen empfindlicher sind als die späteren Meßinstrumente bei der Betriebskontrolle.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Fernwärmeleitung mit Leckortung,

Fig. 2 ein Ersatzschaltbild hierfür,

Fig. 3 eine Fühlerader und

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Muffe,

schematisch.

Fernwärmeleitungen bestehen aus einem Innenrohr 1, einer Isolierung 2 und einem Außenrohr 3. Das Innenrohr besteht gewöhnlich aus Stahl und ist somit elektrisch leitend. Auch im Falle von Kunststoff kann durch eine entsprechende Behandlung der Außenseite dafür gesorgt werden, daß das Innenrohr einen elektrischen Leiter darstellt. Vielfach macht auch die Heißwasserfüllung das Rohr zu einem Leiter. Die Isolierung 2 besteht aus einer Schaumstoff-Zwischenschicht, wobei vor allem Polyurethanschaum angewendet wird. In dieser Schicht ist eine Fühlerader 4 im Abstand zum Innenrohr 1 eingebettet. Zwischen Innenrohr 1 und Fühlerader 4 ist ein Meßinstrument 5 geschaltet. Ferner ist eine Spannungsquelle 6 über eine Rückführungsader 7 an beide Enden der Fühlerader. 4 gelegt. Wenn eine Leckstelle 8 im Innenrohr 1 auftritt, wird die Isolierung 2, benachbart zu dieser Leckstelle 8, befeuchtet und der Durchgangswiderstand sinkt unterhalb des Innenwiderstands des Meßinstruments 5.

Mit diesem kann der Spannungsabfall der Fühlerader zwischen Leckstelle 8 und Anschlußstelle 9 festgestellt werden und damit unmittelbar die Entfernung L , zur Leckstelle 8.

Die Fühlerader 4 enthält einen Widerstandsdraht 14 und eine Ummantelung 15, in welcher Poren 16 angebracht sind. Die Poren haben einen Durchmesser von etwa 0,5 mm bei einer Wanddicke von etwa 0,2 mm. Der Abstand der Poren 16 voneinander ist nicht kritisch und kann beispielsweise 1,5 bis 20 cm betragen.

In gebauten Fernwärmeleitungen wurde bisher ein hitzebeständiges Isolationsmaterial für den Mantel 15 verwendet, nämlich Polytetrafluoräthylen. Dieses schützt den Widerstandsdraht 14 gegen metallische Kontakte

während die Poren 16 den Zutritt von Feuchtigkeit an den Widerstandsdraht ermöglichen und somit für die beabsichtigte Fehlerortung unerläßlich sind.

Erfindungsgemäß wird nunmehr ein Kunststoff für den Mantel 15 verwendet, der Wasser in geringen Mengen absorbiert, wenn er ümgebungsfeuchtigkeit ausgesetzt ist. Solches Kunststoffmaterial ist Polyamid und insbesondere Polyamid 6. Wenn derartiges Material in einer feuchten Umgebung ist, dann ist der Isolationswiderstand eklatant herabgesetzt . Dieses Phänomen wird erfindungsgemäß dafür benutzt, festzustellen, ob die Montage der Fernwärmeleitung ordnungsgemäß vor sich geht.

Fernwärmeleitungen werden aus Rohrstücken von beispielsweise 12m Länge zusammengesetzt. Die Innenrohre werden zu einem Strang dampfdicht miteinander verbunden, beispielsweise an ihrem Stumpfstoß 20 miteinander verschweißt. Wegen der dabei notwendigen Zugänglichkeit ist das Außenrohr 3 gegenüber dem Innenrohr 1 rückgesetzt, und dies gilt auch für die Isolierung 2. Es wird somit ein Ringraum 21 gebildet, der in axialer Richtung durch Stirnflächen 22 der Isolierung 2 und in radialer Richtung durch eine Muffe 25 begrenzt wird. In den Ringraum 21 wird sogenannter Ortsschaum eingefüllt, während die Muffe 25 so verschoben wird, daß sie beide Enden des Außenrohres 3 überdeckt. Die Muffe 25 wird gegenüber den Außenrohren 3 mittels Schrumpfschläuchen 26 abgedichtet, die zu diesem Zweck eine Bitumeninnenauskleidung aufweisen.

Bei der Montage der Fernwärmeleitung kann es vorkommen, daß Regen oder Grundwasser an die Stirnflächen 22 der fabrikmäßig hergestellten Isolierung 2 ("Fabrikschaum") gelangt. Solche Feuchtigkeit tritt in das Isolationsmaterial (Polyurethanschaum) ein , wo-a durch mit der Zeit Schäden entstehen, die zur Zerstörung der Dichtigkeit an der Muffe 25 führen können. Deshalb sollte solches angefeuchtetes Material bei 22 entfernt (z. B. herausgkratzt) werden. Die Erfindung ermöglicht es, zu überprüfen, ob diese Arbeit sorgfältig ausge-

führt wurde.

Zu diesem Zweck wird eine Isolationsmessung mit der Fühlerader 4 durchgeführt. Dies geschieht dadurch, daß das Meßinstrument 5 für eine solche Isolationsmessung ausgewählt wird und die Fühlader 4 mit dem Schalter 9 von der Spannungsquelle 6 einseitig abgetrennt wird.

Wenn man eine solche Widerstandsmessung mit einer Fühlerader durchführt, deren Mantel aus Polytetrafluoräthylen mit Poren 16 versehen ist, dann hängt der gemessene Wert sehr davon ab, ob sich eine solche Pore 16 gerade in der Stirnflächenschicht 22 befindet oder nicht, denn Polytetrafluoräthylen ist ein feuchtigkeitsresistenter Isolator. Bei Polyamid als Mantelmaterial 15 kann unabhängig von der Anwesenheit einer Pore 16 in der Stirnflächenschicht 22 festgestellt werden, ob diese Stirnflächenschicht 22 feucht ist, weil die Feuchtigkeit den örtlichen Isolationswiderstand herabsetzt.

Wenn die Montage der Fernwärmeleitung sorgfältig ausgeführt wurde, ist der Isolationswiderstand größer als 100 ΜΩ. Sollte jedoch noch Feuchtigkeit im Muffenbereich vorhanden sein, dann wird ein geringerer Isolationswiderstand gemessen. Die Messung wird für jedes angebaute Stück der Rohrleitung wiederholt. Die Veränderungen des Meßwertes nach jedem angefügten Stück der Fernwärmeleitung kann protokolliert werden.

Wenn die Fernwärmeleitung fertig hergestellt ist, wird die Fühlerader 4 zur Betriebskontrolle verwendet. Dabei wird eine Isolationswiderstandsmessung mit einem Meßgerät durchgeführt, das gegenüber der Bauphase-Isolationsmessung für einen Bereich ausgelegt ist, bei dem die Herabsetzung des Isolationswiderstandes von Polyamid infolge Feuchtigkeit keine Rolle mehr spielt und nur noch die Kriechstrom-Leitungswege über die Poren 16 zählen. Wenn ein Leck 8 auftritt, mißt man einen Durchgangswiderstand, der von der Größe des auftretenden Lecks 8 abhängt, denn es werden mehr oder weniger viele Poren 16 feucht. (Bei der Fühlerader 4 kannte man die Anzahl der Poren 16 gegenüber früher herabgesetzten, so daß

Porenabstände übrigbleiben, wie sie der Genauigkeit der Fehlerortung entsprechen.) Bei Meßwerten zwischen 2000 Ω und 100 k Ω Durchgangswiderstand werden die aufgetretenen Schaden als reparaturbedürftig eingestuft. Die Ortung des Lecks 8 erfolgt wie bisher, d.h. mit geschlossenem Schalter 9, um den Spannungsabfall längs der Fühlerader 4 bis zur Leckstelle 8 zu messen.

Das neue Verfahren mit strikter Trennung der Baukontrolle und der Betriebskontrolle hat den Vorteil, daß die Messung des Isolationswiderstandes im relativ hochohmigen Bereich zuverlässig und aussagefähig für Feuchtigkeit in der Muffenregion ist, während die Messung im relativ niederohmigen Bereich genügend robust und unempfindlich für eine Betriebskontrolle zur Feststellung von reparaturbedürftigen Lecks ist, während geringfügige Feuchtigkeit - die im Laufe der Betriebsjähre zunimmt unbeachtet bleiben kann.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Bau- und Betriebskontrolle von Fernwärmeleitungen mit folgenden Merkmalen: vorausgesetzt wird eine aus Kunststoffmantel-Fernwärmerohren zusammengesetzte Fernwärmeleitung, die ein elektrisch leitendes Innenrohr (1), eine Isolierung (2), eine darin eingebettete Fühlerader (4) und ein Außenrohr (3) enthält, wobei die Innenrohre zu einem Strang dampfdicht miteinander verbunden (verschweißt) sind und die Außenrohrenden mittels Muffen (25) abgedichtet sind;

die Dichtigkeit der miteinander verbundenen Innenrohre (1) wird unter Zuhilfenahme der Fühlerader (4) elektrisch überprüft;

gekennzeichnet durch folgende Maßnahmen : es wird ein bei Feuchte hochohmig leitender Mantel (15)

der Fühlerader (4) verwendet;

die Fernwärmeleitung wird mit jedem neu montierten Kunststoff mantel-Fernwärmerohrstück auf Stromdurchgang zur Fühlerader (4) geprüft und bei einem gemessenen (Isolations)-Widerstandswert größer als 100 ΜΩ für "gut" eingestuft

20 ("Baukontrolle);

die Fernwärmeleitung wird als Ganzes auf Stromdurchgang zur Fühlerader (4) geprüft und bei einem gemessenen (Isolations-) Widerstandswert im Bereich von 2000 Ω bis 100 ΚΩ

Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Ieleton (06121) 562943/561998 Telex 4186237 Telegramme Palentconsult Radeckestraße 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 5212313 Telegramme Patentconsult

als reparaturbedürftig eingestuft ("Betriebskontrolle").

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlerader (4) ein Draht (14) mit einem Mantel (15) aus einem Kunststoff ist, der Wasser in geringen Mengen adsorbiert, wenn er Umgebungsfeuchtigkeit ausgesetzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der wasseradsorbierende Kunststoff Polyamid, vorzugsweise der Qualitätsstufe 6, ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke des Polyamids 0,2 mm beträgt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Poren (16) im Kunststoffmantel (15) von etwa 0,5 mm Durchmesser vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Porenabstand im Bereich von 1,5 bis 20 cm liegt.