DE3810998A1

DE3810998A1 - Verfahren zur erfassung von aenderungen einer vorgegebenen geometrie eines durchstroemten rohrleitungsnetzes

Info

Publication number: DE3810998A1
Application number: DE19883810998
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl Ing Breckner
Original assignee: Eckardt AG
Current assignee: Eckardt AG
Priority date: 1988-03-31
Filing date: 1988-03-31
Publication date: 1989-10-19
Also published as: DE3810998C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bei bekannten derartigen Verfahren, die beispielsweise zur Er fassung von Leckagen in einem Rohrleitungsnetz eingesetzt wer den, wird der Druck des Fluides auf einen eventuellen als Zei chen für das Auftreten einer Leckage zu wertenden Druckeinbruch überwacht. Problematisch hierbei ist, daß der Druck des Mediums keine Konstante ist, sondern vielmehr von der jeweiligen Durch flußmenge, die variieren kann, abhängig ist. Somit ist es mit einer solchen Meßmethode lediglich möglich, Leckagen bei im we sentlichen konstanten Durchflußmengen festzustellen.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,Ver änderungen der Rohrnetzgeometrie, wie eine solche insbesondere bei einer Leckage auftritt, unabhängig von der Größe des jewei ligen Durchflusses feststellen zu können.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Vorgehen nach den Verfah rensschritten des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches.

Physikalisch läßt sich der erfindungsgemäße Lösungsweg wie folgt erklären:

Ein in Strömungsrichtung gemessener Druckabfall verändert sich in Abhängigkeit des Durchflusses nach einer quadratischen Funk tion (p ₂-p ₁ = f (q ²)). Nach ebenfalls einer solchen quadrati schen Funktion (p = f (q ²)) verändert sich auch der absolute Druck des Fluids.

Mißt man nun diese beiden Größen, d.h. den Druckabfall und den absoluten Druck getrennt, in Form von auf die Grenzwerte des Durchflusses abgestimmten Einheitssignalen, lassen sich diese Einheitssignale derart zur Überlagerung bringen, daß diese für jeden Durchfluß übereinstimmen.

Bei Undichtheiten im Rohrnetz, d.h.hier konkret bei einer Leck age, unterscheidet sich die Druck-Durchfluß-Einheitssignal-Kurve von derjenigen der ungestörten Rohrnetzgeometrie lediglich durch eine unterschiedliche, hier niedrigere, Steigung. Dieses Phäno men läßt sich dahingehend ausnutzen, daß die Kurve der Druckab fall-Einheitssignale durch Multiplikation mit einem Faktor V kleiner als 1 fiktiv auf einen Verlauf gebracht wird, der einem mit einer bestimmten Leckage behafteten Druck-Durchfluß-Kurven verlauf entspricht. Wird so vorgegangen, ist es nur noch not wendig, den jeweils als Einheitssignal gemessenen absoluten Durchfluß-Druckwert mit dem fiktiven,eine Leckage simulierenden Kurvenverlauf zu vergleichen. Bei Übereinstimmung beider Werte liegt dann eine Leckage in dem vorbestimmten Maße vor.

Damit ist es auf recht einfache Weise möglich, Leckagen tat sächlich unabhängig von der jeweiligen Durchflußmenge bestimmen zu können.

Anstelle von Leckagen können mit dem erfindungsgemäßen Verfah ren auch Leitungsverengungen oder Verstopfungen festgestellt werden. In solchen Fällen muß die erforderliche zu simulierende Kurve durch einen Multiplikator (V) mit einem Wert von größer 1 erzeugt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können damit die verschie densten Arten von Veränderungen bei den Rohrleitungsquerschnit ten festgestellt werden. Alle diese Änderungen, von denen die erwähnten Leckagen und Verengungen lediglich bestimmte Sonder fälle darstellen, sind im Vorstehenden unter dem Begriff "Rohr netz-Geometrie-Änderung" zusammengefaßt.

Zum besseren Verständnis wird der erfindungsgemäß aufgezeigte Weg noch einmal konkret anhand eines in der Zeichnung darge stellten Ausführungsbeispiels erläutert werden.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung für eine durchflußun abhängige Erfassung einer Rohrnetz-Geometrie-Ände rung,

Fig. 2 Druck-Durchfluß-Rohrnetzkennlinien für ein Rohr netz ohne und mit Leckage und

Fig. 3 ein Diagramm über den Verlauf getrennt gemessener Druck-Durchfluß-Einheitssignal-Kurven.

Ein Rohrleitungsnetz besteht aus einem Zuleitungsrohr (1), einem sich daran anschließenden Schlauch (2) mit einem zu drei Düsen (3) führenden Rohrverteilerstück (4). Die Leitungen (1 bis 4) werden durchströmt von einem durch eine nicht darge stellte Pumpe in das Zuleitungsrohr (1) eingespeisten Fluid, dessen Volumenstrom durch ein Ventil (5) regulierbar ist.

Ein derart aufgebautes Rohrleitungsnetz ist beispielsweise in Stranggießanlagen eingesetzt. Dort wird Kühlflüssigkeit aus den Düsen (3) ausgesprüht. Die Düsen (3) sind dabei über die Schläu che (2) beweglich an das fest installierte Zuleitungsrohr (1) angeschlossen. Mit der aus den Düsen (3) austretenden Kühlflüs sigkeit wird sowohl der Strangguß als auch die Anlage selbst gekühlt. Die Schläuche (2) unterliegen durch ständige Bewegung und/oder rauhe Einsatzbedingungen einem hohen Verschleiß, der zu Leckagen oder sogar Schlauchbrüchen führt. Da solche Schlauchbrüche bei Stranggießanlagen infolge der damit verbun denen Kühlunterbrechung sofort größere Schäden zur Folge haben, müssen diese Betriebsstörungen zur Einleitung von Gegenmaßnah men augenblicklich erfaßt und gemeldet werden können.

Wie dies mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwirklicht wird, erklärt sich aus folgendem.

In dem Diagramm nach Fig. 2 sind als verschiedene Druck-Durch flußkennlinien eingetragen: die Pumpen- bzw. Verdichterkennlinie (P), die Rohrnetzkennlinie (R) für eine ungestörte Rohrnetzgeo metrie sowie die Rohrnetzkennlinie (RL) für den Fall einer Leckage, beispielsweise in dem Schlauch (2). Die Kennlinien gelten in allen drei Fällen für den Punkt (S) zwischen Drossel (5) und Schlauch (2). Auf der Abszisse des Diagrammes ist je weils der Durchfluß (q) aufgetragen, während der Fluiddruck (p) der Ordinate zugeordnet ist.

Bei einem Durchfluß von (q ₁) würde sich bei Auftreten einer Leckage, z.B. eines Schlauchbruches, der eingetragene Betriebs punkt (B ₁) zu (B ₁*) verschieben, wodurch der Betriebsdruck stromab der Drossel von (p ₁) auf (p ₁*) sänke. Der Abstand (C ₁, B ₁) entspricht der in dem Ventil (5) bewirkten Druckminderung.

Bei einem Durchfluß (q ₂) würden sich die entsprechenden, jeweils mit (2) gekennzeichneten Betriebspunkte einstellen.

Dem Diagramm nach Fig. 2 läßt sich damit bereits recht anschau lich entnehmen, daß eine Leckage bei allen Durchflußgrößen sich dann gut erkennen ließe, wenn die RL-Leckage-Rohrnetzkennlinie so simuliert werden könnte, daß ein Auftreffen real am Punkt (S) gemessener Drücke auf die simulierte Kurve als ein Zeichen für das Vorliegen einer entsprechenden Leckage angesehen werden könnte.

Eine solche Simulierung läßt sich mit den in Fig. 1 gezeigten Mitteln recht einfach erreichen. Der Druckabfall in Strömungs richtung wird an einer in die Rohrleitung (1) eingesetzten Blende (6) erzeugt und von einem Transmitter (7) in ein erstes Einheitssignal (E) umgesetzt.

Der Absolutdruck an der Stelle (S) wird über einen weiteren Transmitter (8) als zweites Einheitssignal (S) erzeugt.

Die in Fig. 3 sich deckenden Einheitssignale (S und E) werden in Abhängigkeit der Durchflußmenge (q) aufgetragen. Um die Kur ven für E = p 2-p 1 und S = ps deckungsgleich zu erhalten, kann es erforderlich sein, den Kurvenverlauf des Signals (E) in ei nem Multiplizierer (9) auf denjenigen des Signals (S) zu trans formieren. In der Praxis ist ein solches Transformieren aller dings nicht notwendig, da die Transformierung direkt auf die Kurve (A) erfolgt, die die hier beispielsweise simulierte Leck age-Rohrnetzkennlinie für den Punkt (S) ist. Da die Kurve (A) im vorliegenden Fall unterhalb der Kurve (S) liegen muß, ist der in dem Multiplizierer (9) einwirkende Multiplikator (V) kleiner als 1. Die simulierte Leckage ist erreicht, wenn ein gemessenes Einheitssignal (S) einen Wert der Kurve (A) ein nimmt. Liegt eine solche Übereinstimmung vor, wird in einem Komparator (10), dem die Einheitssignale (A und S) zugeführt werden, ein Signal (11) ausgelöst.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können somit Leckagen recht einfach durchflußunabhängig durch einfache Druckmessungen fest gestellt werden. Bei welchen Leckagemengen bereits eine Anzeige erfolgen soll, läßt sich durch die Größe des Multiplikators (V) bestimmen.

Claims

Verfahren zur Erfassung von Änderungen einer vorgegebenen Geo metrie, insbesondere der Leckage, eines durchströmten Rohrlei tungsnetzes, gekennzeichnet durch die Merkmale:
- a) an einer ersten Stelle des Leitungsnetzes wird der Druck abfall des Fluids zwischen zwei in Strömungsrichtung hin tereinander liegenden Punkten als ein erstes Einheitssig nal gemessen,
- b) an einer stromab der ersten Stelle gelegenen zweiten Stel le wird der absolute Druck des Fluids als zweites Ein heitssignal gemessen,
- c) das erste Einheitssignal wird auf einen Wert für eine in einem vorbestimmten Maße veränderte, z.B. eine Leckage simulierende Rohrnetzkennlinie transformiert,
- d) das transformierte erste und das zweite Einheitssignal werden miteinander verglichen,
- e) eine Übereinstimmung beider Einheitssignalwerte zeigt eine Veränderung der Rohrnetzgeometrie, z.B. eine Leckage, auf das nach Merkmal c) vorbestimmte Maß an.