DE4207067C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Ortung einer Leckstelle in einem Rohr - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ortung einer Leckstelle in einem Rohr gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 5.

In der überwiegenden Anzahl der Fälle wird durch das Ausströmen eines Gases oder einer Flüssigkeit aus einem Leck ein Geräusch erzeugt, durch das mittels eines ent­ sprechenden Verfahrens die Leckstelle geortet werden kann.

Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der US 5 058 419 bekannt, bei dem durch frequenzselektive Phasenmessungen und Berechnungen der Laufzeitdifferenz der Schallsignale eine Ortung durchgeführt wird.

In der DE 31 12 829 A1 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem das erzeugte Schallsignal lediglich an einem Punkt gemessen wird, und zwar vorzugsweise an der Erdoberfläche.

Dabei ist die Schallstärke, nicht jedoch die Laufzeitdifferenz ein Maß für die Lage der Leckage.

Bei einem gattungsgemäßen Verfahren, das unter dem Begriff "Korrelationsver­ fahren" bekannt ist, werden die zwischen zwei Meßstellen unterschiedlichen Laufzeiten der Geräusche gemessen und anschließend miteinander verglichen, so daß aus dem entsprechenden Laufzeitunterschied die Lage des Lecks ermittelbar ist.

Wesentlich dabei ist, daß die Messung gleichzeitig erfolgt, wobei ein entsprechendes Startsignal durch ein die beiden Meßeinrichtungen miteinander verbindendes Kabel oder mittels Funk übertragen wird.

Während der überwiegenden Zeit treten in den zu Untersuchenden Rohrleitungen Nebengeräusche auf, die beispielsweise bei der Entnahme von Wasser aus der Rohrleitung durch Maschinen wie Pumpen oder Kühlaggregate, oder durch Ver­ kehrslärm entstehen, die eine einwandfreie Durchführung des Verfahrens erheblich erschweren oder gar unmöglich machen.

Es ist deshalb wünschenswert, die Messungen in einer Zeit durchzuführen, in der weitgehend keine Nebengeräusche auftreten. Dies ist erfahrungsgemäß in den Nachtstunden zwischen 2.00 und 4.00 Uhr der Fall.

Da die Durchführung des Verfahrens nur durch per­ sonalintensiven Einsatz möglich ist, ergeben sich natur­ gemäß aufgrund der geschilderten nächtlichen Messung erhebliche Kostennachteile.

Überdies ergeben sich für den normalen Tagbetrieb Probleme, da für die nächtlichen Tätigkeiten der Mitar­ beiter Ausgleichszeiten gegeben werden müssen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und auch eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, daß eine kostengünstigere Durchführung möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es mög­ lich, die Meßeinrichtungen tagsüber, also während der normalen Arbeitszeit in die Entnahme- oder Kontroll­ stellen einzusetzen, während die eigentliche Messung in der weitgehend nebengeräuschfreien Nachtzeit durch­ geführt werden kann.

Als Entnahmestellen bieten sich im Wassernetzbe­ reich Hydranten und im Gasnetzbereich Schieber an, die in für die Genauigkeit des Meßverfahrens akzepta­ blen Abständen voneinander angeordnet sind.

Entnahme- oder Kontrollstellen können aber auch durch Hausanschlüsse oder dergleichen gebildet wer­ den.

Wie erwähnt, erfolgt die Bestückung der Entnahme- oder Kontrollstellen während des Tages, wobei zweck­ mäßigerweise in einem Arbeitsablauf eine Vielzahl von Entnahme- - oder Kontrollstellen mit entsprechenden Meßeinrichtungen bestückt werden.

Bei Auslösung des programmierten Startsignals, bei­ spielsweise einer eingestellten Uhrzeit, erfolgt gleich­ zeitig bei allen Meßstellen die Messung der Laufzeiten der auftretenden leckbedingten Geräusche.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens besteht die Möglichkeit, den Start und Stopp der Messungen zweier Meßeinrichtun­ gen dadurch zu synchronisieren, daß sie mit Zeitgebern versehen sind, die Signale des Zeitnormalsenders der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braun­ schweig empfangen.

Der Normalsender sendet pro Minute ein Signal, das die genaue Zeit und das Datum codiert enthält.

In der Zwischenzeit wird ein hochgenaues Langwel­ lensignal von ca. 70 kHz ausgesendet, mit dem eine Syn­ chronisierung des Zeitgebers erfolgt. Auf diese Art und Weise können bauartbedingte Ungenauigkeiten der Zeitgeber ausgeglichen werden, so daß ein bis in den Mikrosekundenbereich genauer Start und Stopp des Verfahrens möglich ist.

Erfindungsgemäß besteht eine weitere Synchronisie­ rungsmöglichkeit darin, daß eine erste Meßeinrichtung zunächst ein codiertes Signal zur zweiten Meßeinrich­ tung aussendet, das der Art und dem Frequenzübertra­ gungsverhalten dem Rohr bzw. des darin geführten Me­ diums angepaßt ist. Gleichzeitig mit der Aussendung des codierten Signales wird ein quarzstabilisierter Zeit­ zähler der ersten Meßeinrichtung gestartet.

Sobald die Meßeinrichtung 2 das codierte Signal empfängt, sendet diese ein anders codiertes Signal an die Meßeinrichtung 1 zurück. Bei Empfang dieses zwei­ ten Signales wird der zweite Zähler der Meßeinrichtung 1 gestoppt, so daß die gemessene Zeit die doppelte Si­ gnallaufzeit von einer Meßeinrichtung zur anderen dar­ stellt.

Zum Start der eigentlichen Geräuschlaufzeitmessung wird erneut von der Meßeinrichtung 1 ein codiertes Startsignal gesendet, bei dessen Empfang die Meßein­ richtung 2 mit der Geräuschaufzeichnung beginnt. Die Meßeinrichtung 1 hingegen beginnt mit der Geräusch­ aufzeichnung nach der Hälfte der Laufzeit des Startsi­ gnals. Auf diese Weise ist der Zeitpunkt des Beginns bzw. des Endes der Geräuschmessung beider Meßein­ richtungen exakt gleich.

Die ermittelten Werte werden in der Meßeinrichtung gespeichert und anschließend ausgewertet.

Dabei kann eine Speicherung in einem Speicher der Meßeinrichtung erfolgen. In diesem Fall sind zu gegebe­ ner Zeit die Meßeinrichtungen insgesamt aus den ent­ sprechenden Entnahme- oder Kontrollstellen zu ent­ nehmen und zentral auszuwerten.

Denkbar ist aber auch, die gespeicherten Werte mit einer Codierung zu versehen und einer zentralen Aus­ wertungsstelle zuzuführen, wobei zur Signalübertra­ gung die in den Rohren geführten Medien oder die Roh­ re selbst dienen können. Dabei ist es zweckmäßig, die ausgesendeten Signale mit einer Meßeinrichtung spezi­ fischen Codierung zu versehen, so daß bei der Auswer­ tung eine exakte Zuordnung möglich ist.

Die o.g. Aufgabe wird auch durch die Merkmale des Anspruches 5 gelöst.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sieht vor, daß die Meßeinrichtung mit einem Hydro- oder Mikrofon, einem Verstärker, einem Microcontrol­ ler mit Analog-Digital-Wandler, einem Zeitgeber zum Starten und Stoppen der Messung sowie einer Strom­ quelle versehen ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Ausschnitt aus einem Rohrleitungssystem,

Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch den Aufbau eines eine Entnahmestelle bildenden Hydranten,

Fig. 3 und 4 jeweils ein Blockschaltbild unterschied­ lich ausgestalteter Meßeinrichtungen.

In der Fig. 1 ist ein Rohr 2 dargestellt, in dem eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser oder Gas geführt werden kann. Üblicherweise sind bei einem Flüssigkeit führenden Rohr im Abstand von 50 bis 100 m Hydran­ ten 1 angeschlossen, die entsprechend der Fig. 2 mit einem Anschlußstutzen 5 und einem Absperrventil 6 versehen sind.

Erfindungsgemäß ist überdies eine Meßeinrichtung 4 in dem Hydranten 1 angeordnet, mit der mit Hilfe des bekannten Korrelationsverfahrens eine im Rohr 2 be­ findliche Leckstelle 3 geortet wird.

Ein Blockschaltbild, in dem der Aufbau eines Ausfüh­ rungsbeispiels der Meßeinrichtung dargestellt ist, ist in der Fig. 3 gezeigt. Dabei ist diese Ausführungsform ge­ eignet, eine Synchronisation zweier Meßeinrichtungen mittels des Zeitnormalsender der Physikalisch-Techni­ schen Bundesanstalt herzustellen.

Im einzelnen besteht die Meßeinrichtung aus einem Hydrofon 7, an dessen Stelle auch ein Mikrofon einsetz­ bar ist, einem mit dem Hydrofon verbundenen Vorver­ stärker 8, einem Microcontroller mit einem integrierten Analog-Digital-Wandler und integriertem Speicher 10, einem Zeitnormalempfänger 9 sowie einer Stromver­ sorgungsquelle 11, beispielsweise in Form von Akkumu­ latoren oder Batterien.

Die Funktionsweise der Synchronisierung mittels des Zeitnormalsenders wurde bereits beschrieben, so daß auf eine nochmalige Beschreibung verzichtet werden kann.

Dies gilt auch für die Funktionsweise der Meßeinrich­ tung, die als Blockschaltbild in der Fig. 4 dargestellt ist. Hier weist die Meßeinrichtung gleichfalls ein Hydro- oder Mikrofon 7 auf, das jedoch auch als Schallsender verwendet werden kann, so daß damit zur Synchronisie­ rung zweier Meßeinrichtungen ein Signal über die Rohrleitung ausgesandt werden kann.

Nach der Speicherung der Meßdaten nach dem Ende der Meßzeit werden die Daten aus dem Speicher abge­ rufen und einer nicht dargestellten Auswertungsstelle zugeführt.

Bezugszeichenliste

1 Hydrant
2 Rohr
3 Leckstelle
4 Meßeinrichtung
5 Anschlußstutzen
6 Absperrventil
2 Hydrofon
8 Vorverstärker
9 Zeitnormalempfänger

Claims (6)

1. Verfahren zur Ortung einer Leckstelle in einem Flüssigkeit oder Gas führenden Rohr, wobei die unterschiedlichen Laufzeiten der akustischen Signale, die durch ein Medium verursacht werden, das aus einem zwischen zwei Meßeinrichtungen befindlichen Leck austritt, zeitgleich gemessen und miteinander verglichen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (4) in zwei durch das zu prüfende Rohr (2) miteinander verbundenen stationären Entnahme- oder Kontrollstellen eingesetzt, der Beginn und das Ende der Messung in den Meßeinrichtungen (4) programmiert, die ermittelten Meßwerte gespeichert und anschließend ausgewertet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zeitgeber der in zwei benachbar­ ten Entnahme- oder Kontrollstellen eingesetzten Meßeinrichtungen synchronisiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Synchronisation mittels des Zeit­ normalsenders der Physikalisch-Technischen Bun­ desanstalt durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Synchronisation der Zeitgeber von einer ersten Meßeinrichtung ein codiertes oder nicht codiertes Signal ausgesendet und gleichzeitig ein quarzstabilisierter Zeitzähler gestartet wird und daß von einer zweiten Meßeinrichtung beim Empfang des Signals gleichfalls ein Signal ausgesendet wird, bei dessen Empfang der Zeitzähler der ersten Meßeinrichtung gestoppt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) die Meßeinrichtung (4) weist ein Hydro- oder Mikrofon (7), einen Verstärker, einen Mikrokontroller, mit oder ohne Analog-Digital-Wandler, einen Zeitzähler sowie eine Stromversorgung auf,
• b) die Meßeinrichtung (4) ist in der Entnahme- oder der Kontrollstelle entnehmbar eingesetzt,
• c) die Meßeinrichtung (4) ist mit einem Datenspeicher versehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydro- oder Mikrofon (7) im Sinne eines Schallsenders verwendbar ist.