DE3930530A1

DE3930530A1 - Leckueberwachungseinrichtung fuer rohrleitungen

Info

Publication number: DE3930530A1
Application number: DE19893930530
Authority: DE
Inventors: Norbert Deutschmann
Original assignee: VEBA KRAFTWERKE RUHR AG 4650 GELSENKIRCHEN DE; Veba Kraftwerke Ruhr AG
Current assignee: EOn Kraftwerke GmbH
Priority date: 1989-09-13
Filing date: 1989-09-13
Publication date: 1991-03-21
Also published as: DE3930530C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Lecküberwachungseinrichtung für Rohrleitungen zum Transport flüssiger oder gasförmiger Medien mit wärmeisolierender Ummantelung.

Solche Rohrleitungen dienen dem Transport von flüssigen oder gasförmigen Medien mit einer Temperatur, die von der Umgebungstemperatur abweichen kann. Um einen Wärmeverlust des transportierten Mediums oder eine Wärmezufuhr aus der Umgebung der Rohrleitung in das transportierte Medium zu vermeiden, sind Rohrleitungen mit der wärmeisolierenden Ummantelung versehen. Des weiteren hat diese Ummantelung der Rohrleitung den Zweck, die Rohrleitung vor aus der Umgebung der Rohrleitung eindringende Medien, insbesondere vor eindringendes Wasser zu schützen.

Bei solchen Rohrleitungen gilt es, Fehler an der Rohrleitung selbst oder an deren Ummantelung festzustellen. Deshalb sollte eine Überwachungseinrichtung möglichst allen folgenden Anforderungen genügen:

a) Überwachung auf einen Isolierungsdefekt der Transportleitung;
b) Überwachung auf einen Isolierungsdefekt der Ummantelung der Transportleitung gegenüber des sie umgebenden Erdreichs;
c) Bestimmung des Maßes der aufgeführten Isolierungsdefekte;
d) Überwachung auf Funktionsfähigkeit der Überwachungsleitungen;
e) Unterscheidung zwischen den möglichen Isolierungsdefekten;
f) Ortung der Isolierungsdefekte;
g) Meldung und Registrierung von Isolierungsfehlern;
h) Einleitung von Schutzvorkehrungen zur Schadensbegrenzung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lecküberwachungseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine Überwachung auf das Vorhandensein eines Lecks in der Rohrleitung selbst oder deren Ummantelung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer Lecküberwachungseinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Ummantelung aus einem ersten Material besteht, das durchlässig für das gasförmige oder flüssige Medium und/oder Feuchtigkeit ist und/oder aus einem zweiten Material besteht, das zumindest undurchlässig für Feuchtigkeit ist und daß sich zumindest eines dieser Materialien zumindest teilweise zwischen mindestens zwei Überwachungsleitern, die im wesentlichen längs zur Rohrleitung verlaufen, befindet und daß die Überwachungsleiter an einem Ende mit einem Meßgerät zur Messung einer Leiterunterbrechung, eines Leiterkurzschlusses sowie des komplexen elektrischen Widerstandes zwischen den Überwachungsleitern in Verbindung stehen und deren andere Enden für diese Messungen schaltungstechnisch verknüpft sind.

Mit einer solchen Überwachungseinrichtung ist es möglich, ein Leck zu erkennen, weil unterschieden werden kann zwischen solchen Meßwerten, die auf Leiterunterbrechung und/oder Leiterkurzschluß auf der einen Seite und Lecks auf der anderen Seite basieren. Während Fehler in der Ummantelung direkt festgestellt werden, werden Lecks der Rohrleitung selbst mittelbar über die Messung des komplexen Widerstandes der Ummantelung festgestellt, der sich aufgrund des durch das Leck in die Ummantelung eindringenden Mediums ändert.

Die Feststellung, ob die Änderung des komplexen Widerstandes auf einem Fehler der Ummantelung oder einem Fehler der Rohrleitung beruht, könnte schwierig sein, wenn das Ummantelungsmaterial das eindringende Medium über den gesamten Querschnitt gleichmäßig verteilt. Um auch in diesem Fall die Fehlerursache eindeutig feststellen zu können, ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß in dem Material der Ummantelung zwischen zwei mit radialem Abstand voneinander angeordneten Überwachungsleitern eine Sperrschicht für ein in die Ummantelung von innen oder außen eindringendes, den Isolationswiderstand verminderndes Medium eingebracht ist. In diesem Fall schirmt die Sperrschicht in jedem Fall einen Überwachungsleiter derart ab, daß bei Messung der beiden komplexen Widerstände der eine komplexe Widerstand sich wesentlich von dem komplexen Widerstand unterscheidet, der bei fehlerfreier Rohrleitung gemessen wurde.

Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung kann einer der Überwachungsleiter von der Rohrleitung gebildet sein, sofern diese elektrisch leitend ist. Sofern es nicht darauf ankommt festzustellen, worauf die Änderung des komplexen elektrischen Widerstandes zurückzuführen ist, sei es auf von außen in die Ummantelung eindringendes Medium oder über ein Leck in der Rohrleitung eindringendes Medium, können die Überwachungsleiter nebeneinander oder mit unterschiedlichem radialen Abstand von der Rohrachse insbesondere im wesentlichen übereinander angeordnet sein. Sofern jedoch auch erkannt werden soll, ob das Rohr selbst ein Leck hat oder wegen einer Beschädigung der Ummantelung ein Medium in die Ummantelung eingedrungen ist, ist es erfoderlich, drei Überwachungsleiter vorzusehen, die in unterschiedlichem radialen Abstand von der Rohrachse und im wesentlichen übereinander angeordnet sind. Über einen Vergleich der Änderung der zwischen den Überwachungsleitern gemessenen komplexen Widerstände läßt sich dann bestimmen, wo die Fehlerursache liegt. Im Rahmen dieser Ausgestaltung ist es vorteilhaft, wenn die Überwachungsleiter koaxial zur Rohrachse angeordnet sind, weil dann die Rohrleitung auf ihrem gesamten Umfang überwacht wird.

Sofern der oder die Überwachungsleiter nur an einer Umfangsstelle der Rohrleitung angeordnet sind, ist eine Überwachung der Ummantelung auf dem gesamten Umfang jedenfalls dann problematisch, wenn das Ummantelungsmaterial das eindringende Medium nicht über den Umfang verteilt. Diese Schwierigkeit kann jedoch dadurch gemeistert werden, daß der oder die Überwachungsleiter koaxial zur Rohrachse angeordnet sind. In dieser Ausgestaltung können die Überwachungsleiter schraubenlinienförmig verlegt sein oder als schlauchförmiges Gitter ausgebildet sein.

Sofern nur zwei Überwachungsleiter vorgesehen sind, sollten sie entweder an ihren dem Meßgerät abgewandten Enden trennbar sein oder durch eine Einrichtung mit spannungsabhängigem Widerstand verbunden sein. Bei diesen alternativen Ausgestaltungen läßt sich dann auf einfache Art und Weise sowohl eine Kurzschlußmessung und Durchgangswiderstandsmessung als auch eine Messung des komplexen Widerstandes durchführen.

Um auch den Ort des Fehlers in Längsrichtung der Rohrleitung feststellen zu können, kann ein Meßgerät für die Fehlerortung verwendet werden. Es ist allerdings auch möglich, die entlang der Rohrleitung verlaufenden Überwachungsleiter zu Meßstellen herauszuführen und dort lösbar zu verschalten, so daß sie ein Meßwerk zur Messung eines einzelnen oder mehrerer Abschnitte der wärmeisolierten Rohrleitung bilden.

Daran, daß die Überwachungsleiter zumindest teilweise an deren anderen Enden durch eine Einrichtung mit spannungsabhängigem Widerstand verbunden sind, ist vorteilhaft, daß eine spannungsselektive Öffnung und Schließung des Kontaktes zwischen Überwachungsleitern realisiert ist. Führt man also z.B. eine Messung zur Feststellung einer Leiterunterbrechung und/oder eines Leiterkurzschlusses durch, so wählt man hierfür eine Meßspannung, bei der das spannungsabhängige Widerstandselement einen niedrigen elektrischen Widerstand aufweist. In vorteilhafter Weise läßt sich ein spannungsabhängiges Widerstandselement durch eine oder mehrere Zenerdioden realisieren. Zur Messung des komplexen elektrischen Widerstands zwischen den zwei vorgenannten Überwachungsleitern wählt man vorzugsweise eine Spannung, bei der das spannungsabhängige Widerstandselement einen hohen elektrischen Widerstand aufweist, dessen Wert vorzugsweise höher ist als der Widerstand zwischen den Überwachungsleitern im intakten Zustand. Sind mehr als zwei Überwachungsleiter vorhanden, so werden diese in analoger Weise durch spannungsabhängige Widerstände verbunden.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht zudem darin, daß, abhängig von der Leckrate, abgestufte Maßnahmen zur Vermeidung einer Gefährdung ergreifbar sind. So kann, z.B. bei einem Bruch der Transportleitung, der Zufluß weiteren Transportmediums durch die Überwachungseinrichtung abgeschaltet werden. Im Falle einer Änderung der chemischen Zusammensetzung der Leiterumgebung läßt sich, in Abhängigkeit von der Größe der Änderung, ein Betriebsdruck der Transportleitung reduzieren bis ein quasi statischer Zustand innerhalb eines Toleranzbereiches erreicht ist. Dies ermöglicht die Fortsetzung des Betriebs der Transportleitung unter reduziertem Druck. Parallel hierzu lassen sich vorbereitende Maßnahmen zur Reparatur ergreifen, wie z.B. Entfernen des Erdreichs an der Reparaturstelle, so daß teuere Ausfallzeiten verringert werden können.

Weist die elektrisch leitende Rohrleitung insbesondere am Anfang und Ende eine Isoliermuffe auf, so ist die räumliche Ausdehnung der Überwachung in vorteilhafter Weise begrenzt. Eine Beeinflusung der Überwachungseinrichtung durch Einrichtungen, die mit der Rohrleitung in Verbindung stehen, wird vermieden.

Ein ins Erdreich eingebrachter Überwachungsleiter, z.B. in Form eines Metallrohrs oder eines parallel zur Transportleitung geführten Überwachungsleiters, erlaubt die Messung des komplexen elektrischen Widerstands durch die Überwachungseinrichtung. Die Messung erfolgt zwischen einem Überwachungsleiter innerhalb der Isolierungsummantelung und dem ins Erdreich eingebrachten Überwachungsleiter, so daß ein Leck der Isolierungsummantelung ggü. dem Erdreich, in dessen Folge z.B. Feuchtigkeit in die Isolierungsummantelung eindringt, feststellbar ist. Dadurch, daß die erfindungsgemäße Lecküberwachungseinrichtung erlaubt, ein Leck der Transportleitung von einem Leck der Isolierungsummantelung zu unterscheiden, läßt sich eine unnötige Außerbetriebnahme der Transportleitung, infolge eines vermeintlich angenommenen Lecks der Transportleitung, vermeiden. Zudem ist eine Lokalisierung des Fehlerorts durch ein gezieltes Positionieren des ins Erdreich eingebrachten Überwachungsleiters möglich. Der ins Erdreich eingebrachte Überwachungsleiter kann zusätzlich für die Durchführung von Korrosionsschutzmaßnahmen an der Rohrleitung verwandt werden, wozu er beispielsweise als Magnesiumanode ausgelegt ist.

Durch den Anschluß der Überwachungsleiter an ein Meßgerät, das entweder nach dem Impuls-Reflexions-Verfahren oder nach einem Verfahren, bei dem stehende Wellen reflektiert werden, arbeitet, ergibt sich eine weitere Alternative zur Lokalisierung des Fehlerortes. Zur Verwendung eines dieser Verfahren wurden zuvor, z.B. bei Inbetriebnahme der Rohrleitung, Referenzdiagramme für die von der Überwachungseinrichtung für intakt befundene Rohrleitung ermittelt. Diese Referenzdiagramme zeigen für unterschiedliche Betriebstemperaturen und Umgebungstemperaturen der Rohrleitung Schwankungen des komplexen elektrischen Widerstandes zwischen den Überwachungsleitern entlang der Überwachungsstrecke, die längs der Rohrleitung verläuft. Die Orte dieser Schwankungen lassen sich aus der Laufzeit des Signals bei bekannter Ausbreitungsgeschwindigkeit ermitteln. Nach dem Auftreten einer Leiterunterbrechung und/oder eines Leiterkurzschlusses oder der Änderung des komplexen elektrischen Widerstandes zwischen den Überwachungsleitern werden zwei weitere Diagramme, und zwar aus den zwei unterschiedlichen Richtungen der Rohrleitung aufgenommen.

Diese Diagramme werden mit dem Referenzdiagramm, das bei gleicher Betriebs- und Umgebungstemperatur aufgenommen wurde, verglichen. Der Vergleich erlaubt eine präzise Ermittlung des Ortes des Lecks bzw. im Falle eines Bruches oder Kurzschlusses von Überwachungsleitern deren Ort. Durch den Vergleich von Diagrammen, die bei gleichen Temperaturen aufgenommen wurden, lassen sich Ungenauigkeiten bei der Ermittlung des Ortes des Fehlers, infolge der Abhängigkeit von der Temperatur, eliminieren.

Vorteilhaft ist, daß die Isolierungsummantelung der Rohrleitung z.B. neben einer zwischen jeweils zwei Überwachungsleitern vorhandenen Schaumstoffschicht, wie z.B. Polyurethan, das sowohl gas- und flüssigkeitsundurchlässig als auch thermisch und elektrisch isolierend ist, in vorteilhafter Weise, insbesondere im Bereich der Verbindungsstellen der Transportleitungsabschnitte, ein saugfähiges Material, wie z.B. Filz, aufweist. Ein von innen und/oder außen an das saugfähige Material gelangendes Medium tränkt dieses und verbindet jeweils zwei Überwachungsleiter. Hierdurch ändert sich der komplexe Widerstand und/oder die Kapazität des inneren und/oder äußeren Überwachungsbereichs nur zwischen jeweils zwei Überwachungsleitern, worauf die Überwachungseinrichtung anspricht und zudem die Unterscheidung zwischen einem inneren oder äußeren Isolierungsfehler ermöglicht ist.

Daß die Überwachungsleiter an oberirdische Meßstellen, die sich z.B. an Pfosten im Gelände befinden, wobei sich ein Metallpfosten in vorteilhafter Weise auch als Überwachungsleiter nutzen läßt, geführt und dort lösbar zu einem Überwachungsnetzwerk verschaltet sind ist vorteilhaft.

Hierdurch lassen sich die Meßstellen entlang der Transportleitung leicht ausmachen, sind gut zugänglich, und weisen präventiv auf eine unterirdisch verlegte Leitung hin.

Zum Betrieb einer Netzüberwachung unter Fremdfeldeinfluß ein Überwachungssignal mit positiven und negativen Spannungszeitflächen zu verwenden, wobei die Summe der positiven Spannungszeitflächen zumindest annähernd der Summe der negativen Spannungszeitflächen entspricht, ist von Vorteil. Ein solches Überwachungssignal läßt sich auch unter Fremdfeldeinfluß als eine im zeitlichen Mittel konstante Meßgröße der Überwachungseinrichtung zur Ermittlung des komplexen elektrischen Widerstands und/oder der Kapazität bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwenden. Des weiteren erleichtert die Verwendung eines bezüglich der Spannungszeitflächen asymmetrischen Überwachungssignales die Ermittlung der ursprünglich positiven und negativen Spannungszeitflächen, die sich infolge einer Fremdspannung, die durch ein Fremdfeld hervorgerufen wird, relativ zum Spannungsnullpunkt verschieben. Es kann beispielsweise ein aus der Rohrleitung in die Isolierungsummantelung austretendes oder ein von außen in die Isolierungsummantelung eintretendes Medium durch Wechselwirkung mit den Komponenten der Transportleitung zum Entstehen eines galvanischen Elementes führen.

Aus dem Vergleich - vorgenommen durch die Überwachungseinrichtung - des unbeeinflußten Überwachungssignals mit dem durch ein Fremdfeld beeinflußten Überwachungssignal ergibt sich die vom Fremdfeld hervorgerufene Spannung sowie deren Polarität und die Frequenz der Fremdspannung.

Vorteilhaft ist es, ein Überwachungssignal mit annähernd rechteckförmigem Spannungsverlauf zu verwenden, da dieses in technisch einfacher Weise aufgrund der Steilheit der Spannungsflanken detektiert werden kann.

Handelt es sich bei der durch die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung ermittelten Fremdspannung um eine Gleichspannung, läßt sich aus dem Wert der Spannung, z.B. durch Vergleich mit einschlägig bekannten Tabellen, auf die an der Entstehung der Elementenspannung beteiligten Elemente zurückschließen. Dies ermöglicht eine Aussage darüber, ob das transportierte Medium oder aber ein anderes, bestimmbares Medium in den Überwachungsbereich zwischen die Überwachungsleiter gelangt ist. Nachfolgend läßt sich in vorteilhafter Weise klären, ob und ggf. welche geeigneten Schutzmaßnahmen, z.B. gegen Korrosion der Transportleitung, zu ergreifen sind.

Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Lecküberwachungseinrichtung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.

Die folgenden Figuren zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine erste Rohrleitung mit Überwachungsleitern und einer ersten Überwachungseinrichtung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer ersten Überwachungseinrichtung;

Fig. 3 eine zweite Rohrleitung mit Überwachungsleitern und einer zweiten Überwachungseinrichtung;

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer zweiten Überwachungseinrichtung;

Fig. 5 einen Rohrleitungsabschnitt im Bereich einer Rohrverbindungsstelle;

Fig. 6 einen Rohrleitungsabschnitt im Bereich einer Verbindungsstelle eines Kunststoffmantels der Rohrleitung;

Fig. 7 einen Rohrleitungsabschnitt im Bereich einer weiteren Rohrverbindungsstelle der Rohrleitung;

Fig. 8 einen Rohrleitungsabschnitt im Bereich einer Verbindungsstelle eines Kunststoffmantels und einer Rohrleitung;

Fig. 9 ein Überwachungssignal, dessen Summe der positiven Spannungszeitflächen deckungsgleich ist mit der Summe der negativen Spannungszeitflächen, zur Messung des komplexen elektrischen Widerstands zwischen zwei Überwachungsleitern:

a) ohne Fremdspannung;
b) mit Fremdspannung U_F, z.B. hervorgerufen durch ein galvanisches Element zwischen den Überwachungsleitern.

Die Fig. 1 und 3 zeigen eine Lecküberwachungseinrichtung für Rohrleitungen 5 zum Transport von flüssigen oder gasförmigen Medien. Die Transportleitung 5 weist entlang der Längsrichtung in ihrer Isolierungsummantelung 7 Überwachungsleiter 2, 3, 4, 5 auf. Diese stehen mit einer Überwachungseinrichtung 1, 1′ in Verbindung, die auf eine Leiterunterbrechung und/oder einen Leiterkurzschluß der Überwachungsleiter 2, 3 und/oder eine Änderung der Leiterumgebung der Überwachungsleiter 2, 3, 4, 5, 6 anspricht.

Die elektrisch leitende Rohrleitung 5 bildet einen Überwachungsleiter 5, dessen Länge durch Isoliermuffen 15 begrenzt ist. Die Überwachungsleiter 2, 3, 4, 5, 6, sind zu Meßstellen 8, 9, 10 geführt und dort lösbar zu einem Überwachungsnetzwerk verschaltet. Wie sich aus der Zeichnung ergibt, liegt zwischen den insbesondere in unterschiedlichem radialen Abstand zur Rohrleitung 5 angeordneten Überwachungsleitern 2, 3, 4, 5, 6 Material 13, 14 der Ummantelung.

Der Unterschied zwischen Fig. 1 und Fig. 3 liegt darin, daß in Fig. 3 ein in das Erdreich eingebrachter Überwachungsleiter 6 mit der Überwachungseinrichtung 1′ in Verbindung steht und daß die Abschlußbrücke 27 der Überwachungsleiter 2, 3 durch ein Element 27′ mit spannungsabhängigem elektrischen Widerstand ersetzt ist. Das Element 27′ ist durch zwei Zenerdioden realisiert.

Die Überwachungseinrichtung 1′ weist eine Meßeinrichtung 18′ zur Messung des komplexen elektrischen Widerstandes mit drei Meßeingängen 24′, 25′, 26′ auf. Diese mißt den komplexen elektrischen Widerstand zwischen zwei inneren Überwachungsleitern 2, 3 und zusätzlich den komplexen elektrischen Widerstand zwischen dem ins Erdreich eingebrachten Überwachungsleiter 6 und dem inneren Überwachungsleiter 2. Demgegenüber besitzt die Netzüberwachungseinrichtung 1 eine Meßeinrichtung 18 zur Messung des komplexen elektrischen Widerstandes mit zwei Meßeingängen 25′, 26′, die den komplexen elektrischen Widerstand zwischen zwei inneren Überwachungsleitern 3, 4 mißt.

Die Fig. 2 und 4 zeigen die Blockschaltbilder der Netzüberwachungseinrichtung 1 und der Netzüberwachungseinrichtung 1′. Nicht dargestellt ist, daß die Komponenten 16, 16′, 17, 17′, 18, 18′, 19, 19′, 20, 20′, 21, 21′, 22, 22′, 23, 23′ mit einer Spannungsversorgung zu ihrem Betrieb verbunden sind. Die Überwachungseinrichtung 1, 1′ wird durch die Bedienungseinheit 21, 21′ in Betrieb gesetzt. Ist die Fernleitung 7′ intakt, so geschieht folgendes:
Die Umschalteinheit 16, 16′ verbindet periodisch das Netzwerk mit der Schleifenüberwachung 17, 17′ und nachfolgend mit der Isolationsüberwachung 18, 18′ und umgekehrt. Die Schleifenüberwachung 17, 17′ und die Isolationsüberwachung 18, 18′ meldet an die Anzeigeeinheit 22, 22′, daß kein Leck vorhanden ist. Der Meßausgang der Isolierungsüberwachung 18, 18′ ist auf einen Meßschreiber 19, 19′ geführt.

Tritt eine Leiterunterbrechung und/oder ein Leiterkurzschluß ein, so ergibt sich folgender Reaktionsablauf:
Infolge einer Leiterunterbrechung und/oder eines Leiterkurzschlusses der Überwachungsleiter 2 und/oder 3 ändert sich der elektrische Strom in den vorgenannten Überwachungsleitern. Auf diese Stromänderung spricht die Schleifenüberwachung 17, 17′ an und meldet sie an die Anzeigeeinheit 22, 22′, sowie an den Fehlerspeicher 20, 20′. Der Fehlerspeicher 20, 20′ setzt die Umschalteinheit 16, 16′ außer Betrieb, so daß die Überwachungsleiter 2, 3 weiterhin an der Schleifenüberwachung 17, 17′ verbleiben. Erst nach einer, an dem Fehlerspeicher 20, 20′ einstellbaren Zeitspanne leitet der Fehlerspeicher 20, 20′ die Fehlermeldung an die Anzeigeeinheit 22, 22′, sowie die Fehlermeldeeinheit 23, 23′ weiter.

Die Fehlermeldeeinheit 23, 23′ gibt ein Warnsignal ab und setzt die Rohrleitung 5 außer Betrieb.

Im Falle einer Änderung des komplexen elektrischen Widerstandes zwischen Überwachungsleitern ergibt sich innerhalb der Überwachungseinrichtung 1, 1′ folgende Reaktion:
Bei einer Änderung des komplexen elektrischen Widerstandes zwischen den Überwachungsleitern 2 und 3 spricht bei einer Anordnung gemäß Fig. 1 die Isolationsüberwachung 18 an. Bei einer Überwachungsanordnung gemäß Fig. 3 spricht die Isolationsüberwachung 18′ auf eine Änderung des komplexen elektrischen Widerstandes zwischen den Überwachungsleitern 5 und 3 sowie bei einer Änderung des komplexen elektrischen Widerstandes zwischen den Überwachungsleitern 2 und 6 an. Die Änderung bzw. die Änderungen des komplexen elektrischen Widerstandes werden an den Meßschreiber 19, 19′, die Anzeigeeinheit 22, 22′, sowie den Fehlerspeicher 20, 20′ weitergeleitet. Diese setzt die Umschalteinheit 16, 16′ außer Betrieb, so daß die Überwachungsleiter in elektrischem Kontakt mit der Isolationsüberwachung 18, 18′ verbleiben. Nach einer am Fehlerspeicher 20, 20′ einstellbaren Zeitdauer wird die Fehlermeldung bzw. die Fehlermeldungen an die Anzeigeeinheit 22, 22′, sowie die Fehlermeldeeinrichtung 23, 23′ weitergeleitet. Die Fehlermeldeeinheit 23, 23′ spricht an und setzt die Rohrleitung 5 außer Betrieb. Durch die Bedienungseinheit 21, 21′ ist jederzeit eine Umschaltung von automatischer auf manuelle Überwachung sowie Fehlerquittierung möglich. Hierdurch kann eine manuell angesteuerte Überwachung auf Leiterunterbrechung und/oder Leiterkurzschluß durch die Schleifenüberwachung 17, 17′ sowie Überwachung auf Änderung des komplexen elektrischen Widerstands durch die Isolationsüberwachung 18, 18′ erfolgen. Des weiteren kann die Rohrleitung 5 durch eine Fehlerquittierung an der Bedienungseinheit 21, 21′, in Betrieb genommen bzw. in Betrieb gehalten werden.

Der Rohrleitungsabschnitt B der Fig. 1 weist zwischen der Rohrleitung 5 und der Kunststoffummantelung 7 eine Schaumstoffummantelung 13 auf und stellt die Standardummantelung einer wärmeisolierten Rohrleitung dar. Diese Ummantelung hat den Nachteil, daß ein nach einer Beschädigung eindringendes Medium eine lange Zeit benötigt, bis es in den Bereich der Überwachungsleiter gelangt und zu einer Änderung des überwachten komplexen Widerstands kommt. Während dieses langen Zeitraums erfüllt die wärmeisolierende Ummantelung ihre Funktion nicht, ohne daß dies durch die Überwachungseinrichtung gemessen wird. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist der Bereich zwischen der Kunststoffummantelung 7 und der besonders leckgefährdeten Rohrleitungsverbindungsstelle 11 in der Fig. 5 durch ein saugfähiges Material 14 vollständig gefüllt. Im Gegensatz zur Ausgestaltung des Rohrleitungsabschnittes A der Fig. 1 gelangt ein von außen eintretendes Medium fast unmittelbar, z.B. nach Überwinden des Kunststoffmantels 7, in den Bereich der Überwachungsleiter, so daß die Zeitdauer bis zur Messung der Änderung des komplexen Widerstands ggü. der Ausgestaltung des Fernleitungsabschnittes B der Fig. 1 verkürzt ist und die Überwachungseinrichtung 1 früher ein Leck mißt.

Die Fig. 6 weist wegen der vorgenannten Gründe die gleiche Gestaltung der Isolierungsummantelung wie die der Fig. 5, jedoch an der besonders leckgefährdeten Verbindungsstelle 17 des Kunststoffmantels 7 auf.

Zwischen den Überwachungsleitern 2 und 3 ist im Rohrleitungsabschnitt gemäß Fig. 7 eine hochohmige, wärmeisolierende Schaumstoffschicht 13, z.B. Polyurethan, in der Nähe einer Verbindungsstelle der Rohrleitungen 11 und der Isolierungsummantelung 7 angeordnet. Diese Anordnung ist dann zweckmäßig, wenn festgestellt werden soll, ob ein Leck der Kunststoffhülle 7 und/oder der Rohrleitung 5 vorliegt. Durch ein Leck an der Kunststoffhülle 7 gelangt ein äußeres Medium an das saugfähige Material 14, das es schnell an den Überwachungsleiter 2 gelangen läßt und rasch zur Änderung des komplexen elektrischen Widerstands zwischen dem außerhalb des Kunststoffmantels befindlichen Überwachungsleiter 6, der mit der elektrisch leitenden Rohrleitung 5 verbunden ist, und dem Überwachungsleiter 2 führt. Zwischen die Überwachungsleiter 3 und 5 gelangt das genannte Medium nicht, weil es durch die hochohmige, feuchtigkeitsundurchlässige Schicht 13 nicht hindurchtreten kann und so erfolgt hier keine Änderung des komplexen Widerstands.

Ein Vergleich der komplexen Widerstände zwischen den Überwachungsleitern 6 und 2 sowie 3 und 5 ermöglicht somit festzustellen, ob ein äußeres oder inneres Leck vorliegt.

Die Gestaltung des Rohrleitungsabschnittes der Fig. 8 weicht lediglich insofern von dem der Fig. 7 ab, als beim Rohrleitungsabschnitt der Fig. 8 eine Verbindung des Kunststoffmantels 12 nicht irgendwo entlang der Rohrleitung vorgesehen ist, sondern in etwa gleicher Höhe mit der Rohrleitungsverbindungsstelle 11. Diese Anordnung weist neben der Möglichkeit der zuverlässigen Unterscheidung zwischen einem inneren und einem äußeren Leck, wie bei der Anordnung gemäß Fig. 8, den Vorteil auf, daß beide Verbindungsstellen 11, 12, an denen Lecks besonders häufig auftreten, durch die an Meßstellen 8, 9, 10 geführten Überwachungsleiter 2, 3, 4 sofort auffindbar sind. Hierdurch kann auch ohne Fehlerortung entlang der Rohrleitung, für die eine zusätzliche Einrichtung nötig ist, nach Überprüfung der Abschnitte auf Änderung des komplexen Widerstands und Überprüfung der Überwachungsleiter auf Durchgang, die gefährdete Stelle der Rohrleitung visuell untersucht werden.

Fig. 9a zeigt ein Überwachungssignal zur Messung des komplexen elektrischen Widerstandes zwischen zwei Überwachungsleitern mit einer positiven und zwei negativen Spannungszeitflächen, wobei die positive Spannungszeitfläche die gleiche Fläche aufweist, wie die beiden negativen Spannungszeitflächen dies zusammen tun. Das Überwachungssignal b der Fig. 9 ist gegenüber dem Überwachungssignal a um die Spannung U_F eines galvanischen Elementes verschoben.

Die Differenz zwischen der positiven Spannungszeitfläche und der Summe der negativen Spannungszeitflächen bleibt auch durch den Einfluß der Fremdspannung U_F ggü. dem unbeeinflußten Überwachungssignal a im zeitlichen Mittel konstant und wird als eine Meßgröße des komplexen Widerstands zwischen den Überwachungsleitern 2, 3, 4, 5, 6 verwandt, ohne daß ein etwaig vorhandenes Fremdfeld das Meßergebnis verfälscht.

Die eingesetzten Überwachungssignale zeichnen sich insbesondere dadurch aus, daß

- sie keine kathodischen Abtragungen an den mit ihnen beaufschlagten Leitungen bewirken, da der arthmetische Mittelwert ihres elektrischen Stromes Null ist;
- sie normalerweise so gewählt sind, daß sie eine Spannung von 42 V nicht überschreiten, um einen ausreichenden Personenschutz zu gewährleisten;
- ihre Energie in der Regel zur Zündung kritischer Medien, z.B. durch einen Abreißfunken, nicht ausreicht;
- ihre einfache Struktur sowohl eine einfache manuelle Auswertung als auch eine rechnergestützte Auswertung der mit ihrer Hilfe erhaltenen Meßergebnisse zuverlässig erlaubt.

Ferner lassen sich die in der elektrischen Leitungsmeßtechnik bewährten Meß- und Prüfkomponenten, die z.B. nach dem Impuls-Echo-Verfahren arbeiten, an der erfindungsgemäßen Lecküberwachungseinrichtung einsetzen.

Claims

1. Lecküberwachungseinrichtung für Rohrleitungen (5) zum Transport flüssiger oder gasförmiger Medien mit wärmeisolierender Ummantelung (7, 13, 14) , dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (7, 13, 14) aus einem ersten Material (14) besteht, das durchlässig für das gasförmige oder flüssige Medium und/oder Feuchtigkeit ist und/oder aus einem zweiten Material (7, 13) besteht, das zumindest undurchlässig für Feuchtigkeit ist und daß sich zumindest eines dieser Materialien (7, 13, 14) zumindest teilweise zwischen mindestens zwei Überwachungsleitern (2, 3, 4, 5, 6), die längs zur Rohrleitung (5) verlaufen, befindet und daß die Überwachungsleiter (2, 3, 4, 5) an einem Ende mit einem Meßgerät zur Messung einer Leiterunterbrechung, eines Leiterkurzschlusses sowie des komplexen elektrischen Widerstandes zwischen den Überwachungsleitern (2, 3, 4, 5, 6) in Verbindung stehen und deren andere Enden für diese Messungen schaltungstechnisch verknüpft sind.

2. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Überwachungsleiter (5) von der Rohrleitung gebildet ist.

3. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsleiter (2, 3, 4, 5) in verschiedenem radialen Abstand von der Rohrleitungsachse und im wesentlichen übereinander angeordnet sind.

4. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Ummantelung (7, 13, 14), das sich zwischen den Überwachungsleitern (2, 3, 4, 5, 6) befindet, zumindest teilweise saugfähig für das in die Ummantelung (7, 13, 14) eindringende Medium ist.

5. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in das Material der Ummantelung zwischen zwei mit radialem Abstand voneinander angeordneten Überwachungsleitern (2, 3, 4, 5) eine Sperrschicht (13) für ein in die Ummantelung von innen oder außen eindringendes, den Isolationswiderstand verminderndes Medium eingebracht ist.

6. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsleiter (2, 3, 4, 5) koaxial zur Rohrleitungsachse angeordnet sind.

7. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsleiter (2, 3, 4) spiralförmig zur Rohrleitungsachse angeordnet sind.

8. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsleiter (2; 3, 4) von einem schlauchförmigen Gitter gebildet sind.

9. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei nur zwei vorgesehenen Überwachungsleitern (3, 5) deren andere Enden trennbar verbunden sind.

10. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsleiter (2, 3, 4, 5, 6) zumindest teilweise an deren anderen Enden durch eine Einrichtung (27′) mit spannungsabhängigem Widerstand verbunden sind.

11. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die entlang der Rohrleitung (5) verlaufenden Überwachungsleiter (2, 3, 4, 5, 6) zu Meßstellen (8, 9, 10) geführt und dort lösbar verschaltet sind, so daß sie ein Netzwerk zur Messung eines einzelnen oder mehrerer Abschnitte (A, B, C, D) der wärmeisolierten Rohrleitung (5) bilden.

12. Überwachungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsleiter (2, 3, 4, 5, 6) an deren einen Enden mit einem Meßgerät für die Fehlerortung in Verbindung stehen.