DE4239356C1 - Leakage display device for flange connections - has pressure sensors for each flange coupled to respective modulators providing PCM telegrams - Google Patents
Leakage display device for flange connections - has pressure sensors for each flange coupled to respective modulators providing PCM telegramsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Leckageanzeige an einer Vielzahl von Flanschverbindungen.The invention relates to a device for leak detection on a variety of flange connections.
Sowohl Behälter wie auch Rohrleitungen können in den seltensten Fällen als "geschlossene" Aggregate ausgebildet werden. Vielmehr ist es zum Beispiel bei Rohrleitungen üblich, einzelne Rohrleitungsabschnitte über entsprechende Flanschverbindungen miteinander zu kuppeln.Both containers and pipes can be in the Rarely cases are designed as "closed" units become. Rather, it is for example with pipelines usual, individual pipe sections over corresponding To couple flange connections together.
Gerade diese Stellen sind besonders anfällig gegen Leckage, das heißt Undichtigkeiten, an denen Flüssigkeiten oder Gase austreten können, die im Behälter gelagert oder durch eine Rohrleitung transportiert werden. Bei Rohrleitungen kommt hinzu, daß das Transportmedium häufig unter Druck steht, so daß eine zu spät erkannte Leckage zu einem Bersten der gesamten Anlage führen kann. These areas are particularly susceptible to leakage, that means leaks at which liquids or gases can leak, stored in the container or by a Pipeline to be transported. When piping comes added that the transport medium is often under pressure, so that a leak recognized too late would cause the entire plant.
Vorschläge zur Leckageermittlung offenbaren beispielsweise die DE 38 18 416 C2 sowie die DE 40 21 369 C1. Weitere Einrichtungen zur Leckanzeige zeigen die DE 35 09 775 C2, DE 23 22 963 A1, DE 32 03 666 C2 und DE 5 02 590, wobei letztere vornehmlich der Prüfung von Schweißstellen an Vakuumgefäßen dient.Suggestions for leak detection, for example, reveal DE 38 18 416 C2 and DE 40 21 369 C1. Further Devices for leak detection are shown in DE 35 09 775 C2, DE 23 22 963 A1, DE 32 03 666 C2 and DE 5 02 590, where the latter primarily for testing welds on vacuum vessels serves.
Die bekannten Einrichtungen zur Leckageanzeige haben sich grundsätzlich bewährt.The known devices for leak detection have basically proven.
Gleichwohl besteht ein Interesse, derartige Einrichtungen zur Leckageanzeige noch einfacher zu gestalten. Dies gilt insbesondere für derartige Einrichtungen an Rohrleitungen, wie sie zum Beispiel in Kraftwerken vorhanden sind. Entlang einer solchen Rohrleitung, die eine Länge von mehreren Kilometern aufweisen kann, befinden sich zahlreiche Flansch verbindungen, die überwacht werden müssen. Insoweit ist es für den Kraftwerksbetreiber nicht nur aus wirtschaftlichen, sondern auch aus technischen Gründen von Vorteil, eine möglichst einfach aufgebaute Leckanzeige-Einrichtung zur Verfügung zu haben.Nevertheless, there is an interest in such facilities to make leak detection even easier. this applies especially for such facilities on pipelines, such as those found in power plants. Along such a pipeline, which is a length of several Kilometers, there are numerous flanges connections that need to be monitored. So far it is for the power plant operator not only for economic, but also advantageous for technical reasons Leak detection device with the simplest possible structure To have available.
Darüber hinaus läßt sich mit den bekannten Einrichtungen zur Leckageanzeige jeweils immer nur eine Flanschverbindung überwachen. Dies bedeutet einen erheblichen Kontrollaufwand, wenn beispielsweise 100 oder 1000 Flanschverbindungen überwacht werden müssen. Zwar ist es denkbar, den jeder Flanschverbindung zugeordneten Sensor nach der DE 40 21 369 C1 über eine elektrische Leitung mit einer zentralen Warte zu verbinden, wo dann eine Vielzahl von Leckage-Anzeige einrichtungen zentral überwacht werden kann. Dies erfordert jedoch einen erheblichen technischen Aufwand und insbeson dere zum Teil extrem große Kabellängen. Insoweit wird bei spielsweise bei direkter galvanischer Durchschaltung das Meß ergebnis vor allem durch die Leitungslänge technisch begrenzt. In addition, can be with the known facilities Leakage indicator always only one flange connection monitor. This means a considerable amount of control, if for example 100 or 1000 flange connections must be monitored. It is conceivable that everyone Flange connection assigned sensor according to DE 40 21 369 C1 via an electrical line with a central control room to connect, where then a variety of leakage indicator facilities can be monitored centrally. This requires however, a considerable technical effort and in particular some of them extremely long cable lengths. To that extent for example, with direct galvanic connection, the measurement The result is technically limited primarily by the cable length.
Der Erfindung liegt insoweit die Aufgabe zugrunde, eine Ein richtung zur Leckageanzeige an einer Flanschverbindung zur Verfügung zu stellen, die einfach aufgebaut ist und es ermöglicht, mit vermindertem technischen Aufwand gegenüber bekannten Ausführungsformen auch eine Parallel überwachung einer Vielzahl von Flanschverbindungen auszuführen.The invention is based on the object, a Direction for leak detection on a flange connection To provide that is simple and it enables, with reduced technical effort compared to known embodiments also a parallel monitoring of a large number of flange connections.
Dabei geht die Erfindung von Flanschverbindungen aus, bei denen zwischen den Flanschen eine Dichtung angeordnet ist.The invention is based on flange connections, at which a seal is arranged between the flanges.
Die erfindungsgemäße Einrichtung wird in ihrer allgemeinsten Ausführungsform durch die Merkmale des Hauptanspruchs beschrieben.The device according to the invention is in its most general Embodiment described by the features of the main claim.
Im Gegensatz zur Lehre der DE 40 21 369 C1 ist hier zunächst nur eine Dichtung (nämlich zwischen den Innenflächen der Flansche vorgesehen. Kommt es zu einer Undichtigkeit zwischen den Flanschen, zum Beispiel, wenn die Dichtung brüchig wird, so tritt beispielsweise bei einer gasführenden Rohrleitung automatisch eine Druckerhöhung im Bereich der Vertiefung beziehungsweise Bohrung ein, die über das genannte Anzeigegerät registriert und kenntlich gemacht werden kann. Contrary to the teaching of DE 40 21 369 C1 is here first only one seal (namely between the Internal surfaces of the flanges are provided. If there is a leak between the flanges, for example when the gasket becomes brittle, for example occurs with a gas-carrying Pipeline automatically increases pressure in the area Indentation or hole that over the above Display device can be registered and identified.
Dem Übertragungsverfahren der erfindungsgemäßen Einrichtung liegt ein Impuls-Modulations prinzip (PCM) zugrunde. Zwischen jedem Druckschalter und dem zugehörigen PCM-Modler verläuft eine eigene Leitung. Aufgrund des erfindungsgemäßen Übertragungsverfahrens muß nun aber nicht jeder Druckschalter beziehungsweise PCM-Modler über eine eigene elektrische Leitung mit einer zentralen Warte verbunden werden. Vielmehr genügt es, die PCM-Modler untereinander durch die beschriebene Mehrdraht-Leitung zu ver binden, wodurch der Montageaufwand der Einrichtung drastisch reduziert wird. Die mit der Einrichtung erzielbaren Vorteile werden um so größer, je mehr Flanschverbindungen überwacht werden müssen. Da die Modler identisch sind, ist eine beliebige Anreihung von Modlern und damit eine beliebige Anzahl von zu überwachenden Flanschverbindungen möglich.The transmission method of the device according to the invention is based on pulse modulation principle (PCM). Between each pressure switch and the associated PCM modulator runs its own line. Due to the transmission method according to the invention but not every pressure switch or PCM modler via its own electrical line with a central Wait to be connected. Rather, it is enough to use the PCM modler ver to each other by the multi-wire line described tie, making the installation effort of the facility drastic is reduced. The advantages that can be achieved with the facility the larger the more flange connections are monitored, the larger Need to become. Since the modlers are identical, one is any order of modulators and thus any Number of flange connections to be monitored possible.
Innerhalb der Mehrdraht-Leitung dienen dabei 2 Leiter zur Signalübertragung (Impulsübertragung) und 2 Leiter zur Einstellung der Betriebsspannung. Zwei weitere Leiter können für die Meßspannung zur Selbstüberwachung genutzt werden. Auf diese Weise entfällt auch eine externe Stromversorgung, da diese im Leitersystem integriert ist. Two conductors are used within the multi-wire line Signal transmission (pulse transmission) and 2 conductors for Setting the operating voltage. Two more leaders can be used for the measuring voltage for self-monitoring. This also eliminates the need for an external power supply, since this is integrated in the conductor system.
Die Besonderheit der Modler besteht in ihrer Schaltungstech nik. Dabei ist das Zeit- und Spannungsverhalten so konzipiert, daß sich SPS (Speicher-programmierte Steuerung)-gerechte Pegel ergeben. Durch Anpassung der SBS-Signalparameter ist eine Auswertung der PCM-Signale in dem nachgeschalteten SPS- Gerät über eine entsprechende Software einfach auszuführen.The peculiarity of the modlers is their circuit technology nik. The time and voltage behavior is designed so that the PLC (programmable logic controller) is appropriate Level. By adjusting the SBS signal parameters an evaluation of the PCM signals in the downstream PLC Device can be easily executed using appropriate software.
Die Auswertung des von den PCM-Modlern erzeugten PCM-Tele gramms, welches - je nach Zustand der Flanschverbindung - vom Kontaktzustand im Druckschalter beeinflußt wird, erfolgt vorzugsweise über eine Messung und Auswertung der Impuls breite, da die Impulshöhe von der Kabellänge (Leiterlänge) abhängig ist und um so kleiner wird, je länger die Leitung ist.The evaluation of the PCM tele generated by the PCM modulers gramms, which - depending on the condition of the flange connection - is influenced by the contact status in the pressure switch preferably by measuring and evaluating the pulse wide, since the pulse height depends on the cable length (conductor length) is dependent and the smaller the longer the line is.
Das PCM-Telegramm wird von dem über die jeweilige Software entsprechend eingerichteten SPS-Gerät gelesen und steht danach decodiert in Form von Einzelmeldungen (für jede Flanschverbindung) zur Verfügung.The PCM telegram is from the via the respective software the correspondingly set up PLC device is read and stopped then decoded in the form of individual messages (for each Flange connection).
Bei Erweiterung der Anlage (zum Beispiel Verlängerung der Rohrleitung und damit Zwischenschaltung weiterer Flansch verbindungen) werden den neuen Flanschverbindungen ent sprechende PCM-Modler zugeordnet und diese in den Weg des Mehrleiter-Kabels integriert. Gleichzeitig wird das PCM-Tele gramm elektrisch angereiht und bleibt damit für das SPS-Gerät ebenfalls lesbar. Dabei verlängert sich die Zeitdauer zwi schen dem Eintritt einer Leckage und der Registrierung allenfalls unmerklich. Das beschriebene Impuls-Modulations prinzip (PCM) ist im Prinzip bekannt. Dies gilt auch für die Speicher-programmierte Steuerung (SPS). Entsprechende Modler und SPS-Geräte (inclusive Programmspeicher) werden zum Beispiel am Markt angeboten, jedoch für völlig andere Anwendungszwecke. When expanding the system (e.g. extending the Pipeline and thus the interposition of further flanges connections) are derived from the new flange connections assigned speaking PCM modlers and these in the way of Multi-conductor cable integrated. At the same time, the PCM-Tele gram electrically strung and thus remains for the PLC device also readable. The duration is extended between the occurrence of a leak and the registration at most imperceptible. The pulse modulation described principle (PCM) is known in principle. This also applies to the Programmable logic controller (PLC). Appropriate modellers and PLC devices (including program memory) become Example offered on the market, but for completely other uses.
Um auch dem in einzelnen Anlagen geforderten Explosionsschutz zu genügen, sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, in das zwischen den PCM-Modlern und dem SPS-Gerät verlaufende Kabel einen Anschaltmodul zu integrieren, der die Spannungen und Ströme von und zum SPS-Gerät begrenzt.The explosion protection required in individual systems one embodiment of the invention provides, in the one running between the PCM modulators and the PLC device Cable to integrate an interface module that measures the voltages and currents from and to the PLC device are limited.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei spieles näher beschrieben.The invention is illustrated below by means of an embodiment game described in more detail.
Dabei zeigen - jeweils in schematisierter Darstellung -Here show - each in a schematic representation -
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Flanschverbindung Fig. 1 shows a section through a flange connection
Fig. 2 eine Schaltungsanordnung für ein zentrales Über wachungssystem an einer Vielzahl von Flansch verbindungen. Fig. 2 shows a circuit arrangement for a central surveillance system on a plurality of flange connections.
Fig. 1 zeigt eine Flanschverbindung an einer Rohrleitung 10 mit einem ersten Flansch 12 und einem zweiten Flansch 14, zwischen denen eine Dichtung 16 liegt. Der besseren Über sichtlichkeit halber ist die Flanschverbindung in Fig. 1 in Explosionsdarstellung wiedergegeben. Fig. 1 shows a flange joint of a pipe 10 having a first flange 12 and a second flange 14, between which a seal located 16. For the sake of clarity, the flange connection in Fig. 1 is shown in an exploded view.
Die Flansche 10, 12 mit dazwischenliegender Dichtung 16 werden in bekannter Weise über Schraubverbindungen 18 gegeneinander verspannt.The flanges 10 , 12 with the intermediate seal 16 are braced against one another in a known manner via screw connections 18 .
Auf der Innenseite 20 jedes Flansches 10, 12 ist eine um laufende (ringförmige), nutartige Vertiefung 22 angeordnet. Von der Nut 22 des Flansches 20 verläuft eine Bohrung 24 parallel zur Rohrleitung 10 in Richtung auf die Außenfläche 26 des Flansches 12, wobei der außenseitige Abschnitt in seinem Querschnitt erweitert ist und ein Innengewinde 28 aufweist.On the inside 20 of each flange 10 , 12 is arranged around a running (annular), groove-like depression 22 . A bore 24 runs from the groove 22 of the flange 20 parallel to the pipeline 10 in the direction of the outer surface 26 of the flange 12 , the cross section of the outside section being enlarged and having an internal thread 28 .
Der korrespondierende Flansch 14 ist entsprechend gestaltet, wobei in der zeichnerischen Darstellung die Bohrung 24 hier im unteren Abschnitt verläuft.The corresponding flange 14 is designed accordingly, with the bore 24 running in the lower section in the drawing.
In Verlängerung der Bohrungen 24 weist die Dichtung 16 zwei Durchbrechungen 30 auf, so daß zwischen den Flanschen 12, 14 ein gemeinsamer Druckraum ausgebildet wird.In the extension of the bores 24 , the seal 16 has two openings 30 , so that a common pressure space is formed between the flanges 12 , 14 .
Wie dies im linken Abschnitt von Fig. 1 schematisch ange deutet ist, stehen zwei Geräte zur Leckageanzeige alternativ zur Verfügung, und zwar ein Manometer 34 beziehungsweise ein Druckschalter 36, die jeweils einen mit einem Außengewinde 38 versehenen Adapter aufweisen, der auf das korrespondierende Innengewinde 28 der zugehörigen Bohrung 24 aufgeschraubt werden kann.As is indicated schematically in the left section of FIG. 1, two devices for leakage indication are alternatively available, namely a manometer 34 or a pressure switch 36 , each of which has an adapter provided with an external thread 38 , which connects to the corresponding internal thread 28 the associated hole 24 can be screwed on.
Bei Verwendung des Manometers 34 wird im Leckagefall eine Druckerhöhung im Bereich der Bohrung 24 beziehungsweise der Nut 22 über das Manometer 34 angezeigt.When the manometer 34 is used, a pressure increase in the area of the bore 24 or the groove 22 is indicated via the manometer 34 in the event of a leak.
Aufbau und Funktion des Druckschalters 36 werden nachstehend anhand der Darstellung nach Fig. 2 näher erläutert. The structure and function of the pressure switch 36 are explained in more detail below with reference to the illustration in FIG. 2.
Eine Dichtschraube 40 kann in die nicht benutzte Bohrung 24 eingeschraubt werden, wie dies im unteren rechten Teil von Fig. 1 dargestellt ist.A sealing screw 40 can be screwed into the unused bore 24 , as shown in the lower right part of FIG. 1.
Fig. 2 zeigt die Rohrleitung 10, die aus einzelnen Rohr leitungsabschnitten 10a bis 10e besteht und entsprechend hier vier Flanschverbindungen der in Fig. 1 dargestellten Art aufweist. Diese sind mit den Bezugszeichen F1, F2, F3 und Fn gekennzeichnet, wobei Fn deutlich machen soll, daß diese Flanschverbindung stellvertretend für eine beliebige Anzahl weiterer Flanschverbindungen steht. Fig. 2 shows the pipeline 10 , which consists of individual pipe line sections 10 a to 10 e and correspondingly here has four flange connections of the type shown in Fig. 1. These are identified by the reference symbols F1, F2, F3 and F n , F n being intended to make it clear that this flange connection is representative of any number of further flange connections.
Die Flanschverbindungen F1 bis Fn sind alle mit einem Druckschalter 36 gemäß Fig. 1 ausgebildet.The flange connections F1 to F n are all designed with a pressure switch 36 according to FIG. 1.
Von jedem Druckschalter 36 verläuft eine 2-Draht-Leitung L1 zu jeweils einem zugeordneten PCM-Modler M1, M2, M3 und Mn.A two-wire line L1 runs from each pressure switch 36 to an associated PCM modulator M1, M2, M3 and M n .
Fig. 2 zeigt weiter, daß die PCM-Modler M1 bis Mn unterein ander durch eine 4-Draht-Leitung L2 verbunden sind, wobei die Leitung L2 vom Modler Mn über die Modler M3, M2 und M1 zu einem vorgeschalteten SPS-Gerät 44 verläuft. Dem SPS- Gerät 44 ist ein Anschaltmodul 46 vorgeordnet, der die Spannungen und Ströme von und zur SPS-Anlage 44 begrenzt. Die SPS-Anlage arbeitet dabei mit einer Betriebsspannung von 24 Volt. Fig. 2 further shows that the PCM modulators M1 to M n are interconnected by a 4-wire line L2, the line L2 from the modulator Mn via the modulators M3, M2 and M1 to an upstream PLC device 44 runs. An interface module 46 , which limits the voltages and currents from and to the PLC system 44 , is arranged upstream of the PLC device 44 . The PLC system works with an operating voltage of 24 volts.
Im Fall einer Leckage an einer der Flanschverbindungen F1 bis Fn schließt sich der entsprechende Kontakt im entspre chenden Druckschalter 36. Über die Leitung L1 wird der Schaltzustand im zugehörigen PCM-Modler registriert und über eine Pulsmodulation an das SPS-Gerät 44 weitergegeben. Die Änderung des von den Modlern M1 bis Mn in das SPS-Gerät 44 übermittelten PCM-Telegramms wird dort nun registriert, wobei das SPS-Gerät die Länge und Breite beziehungsweise Polarität der einzelnen Impulse mißt und mit dem Sollzustand vergleicht sowie im Fall einer Leckage eine entsprechende Abweichung anzeigt, wobei diese Anzeige aufgrund des gewählten Impuls-Modulationsprinzip eine direkte Zuordnung zu der defekten Flanschverbindung ermöglicht.In the event of a leak at one of the flange connections F1 to F n , the corresponding contact in the corresponding pressure switch 36 closes. The switching state is registered in the associated PCM modulator via line L1 and passed on to the PLC device 44 via pulse modulation. The change in the PCM telegram transmitted by the modulators M1 to M n in the PLC device 44 is now registered there, the PLC device measuring the length and width or polarity of the individual pulses and comparing them with the desired state and in the event of a leak indicates a corresponding deviation, this display allowing a direct assignment to the defective flange connection due to the selected pulse modulation principle.
Claims (5)
- 1.1 von jedem Druckschalter (36) verläuft eine elek trische 2-Draht-Leitung L1 zu einem zugeordneten, nach dem Impuls-Modulationsprinzip (PCM) arbeitenden Modler (M1 bis Mn),
- 1.2 die PCM-Modler (M1 bis Mn) sind untereinander jeweils über eine elektrische Mehrdraht-Leitung L2 verbunden,
- 1.3 das Zeit- und Spannungsverhalten der PCM-Modler (M1 bis Mn) ist derart, daß sich SPS-gerechte Pegel ergeben,
- 1.4 die elektrische Mehrdraht-Leitung L2 verläuft zu einer speicherprogrammierbaren Steuereinheit (44) (SPS- Gerät), in der - in Abhängigkeit vom Schaltzustand der Druckschalter (36) und den über die PCM-Modler M1 bis Mn in das SPS-Gerät übermittelten Impulsen (insbesondere Impulsbreiten) eine etwaige Leckage für jede Flanschverbindung F1 bis Fn über das dem SPS-Gerät (44) zugeführte PCM-Telegramm getrennt anzeigbar ist.
- 1.1 from each pressure switch ( 36 ) runs an electrical 2-wire line L1 to an associated modulator (M1 to M n ) working according to the pulse modulation principle (PCM),
- 1.2 the PCM modulers (M1 to M n ) are each connected to one another via an electrical multi-wire line L2,
- 1.3 the time and voltage behavior of the PCM modulers (M1 to M n ) is such that PLC-appropriate levels result,
- 1.4 the electrical multi-wire line L2 runs to a programmable logic controller ( 44 ) (PLC device), in which - depending on the switching state, the pressure switches ( 36 ) and those transmitted via the PCM modulators M1 to M n into the PLC device Any leakage (in particular pulse widths) for each flange connection F1 to F n can be indicated separately via the PCM telegram supplied to the PLC device ( 44 ).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |