DE4420476A1

DE4420476A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen eines Lecks sowie zum Modellieren der Temperatur in einer Pipeline

Info

Publication number: DE4420476A1
Application number: DE4420476A
Authority: DE
Inventors: Joseph Baumoel
Original assignee: Individual
Current assignee: Siemens Industry Inc
Priority date: 1992-09-22
Filing date: 1994-06-11
Publication date: 1995-12-14
Anticipated expiration: 2014-06-12
Also published as: GB2289760B; GB9410010D0; GB2289760A; DE4420476B4

Description

Die Erfindung betrifft ein Leckerfassungssystem für Pipelines, ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Temperatur-Modellieren, insbesondere zur Anwendung bei einem Leckerfassungssystem für eine Pipeline.

Die Notwendigkeit für empfindliche, zuverlässige Leckerfassung für Erdöl sowie andere medium-führende Pipelines ist bekannt, nicht nur auf der Wirtschaftlichkeit des Pipeline-Betriebs basierend, sondern auch an den staatlichen Auflagen, beispielsweise bezüglich der Umwelt. Da Hunderttausende von Kilometern Pipeline bereits verlegt sind, zahlreiche mit Einrichtungen zum periodischen Reinigen ausgerüstet, besteht ohne Zweifel die Notwendigkeit für ein nicht-intrusives Leckerfassungssystem.

Das Erfassen von Lecks in Pipelines hat eine Reihe von technischen Problemen zu Folge. So muß nicht nur der Wert des Produktes in der Pipeline erhalten bleiben, sondern es ist auch aus Umweltgründen entscheidend, Lecks zu erfassen. Ein Leck des Produktes kann das Grundwasser oder die Umgebung ganz erheblich verseuchen und bei manchen Produkten auch Feuer- oder Explosionsgefahr auslösen.

Besonders schwierig wird die Sache dann, wenn Pipelines in schwierigem Gelände verlegt werden, beispielsweise unter Flußbetten hindurch, wo ein Zugang nicht möglich ist. Ferner sind die Pipeline-Längen ganz erheblich. Demgemäß muß jede Leckerfassungsstation sicherstellen, daß große Abschnitte der Pipeline mit genügender Genauigkeit überwacht werden. Andernfalls müßte man eine große Anzahl von einzelnen Überwachungsstellen einrichten. Weiterhin ist es notwendig, daß die Leckerfassungssignale sehr schnell übertragen werden, und zwar im Hinblick auf den großen Abstand zwischen den einzelnen Überwachungsstationen.

Das anzustrebende Verfahren muß ferner der Tatsache Rechnung tragen, daß Umstände auftreten können, die zu häufigen falschen Leckalarmen führen, oder als anderes Extrem dazu, ein tatsächlich vorhandenes Leck nicht rasch genug zu erkennen. Die Länge der Pipeline zwischen den Überwachungspunkten kann beispielsweise zahlreiche Kilometer betragen. Temperaturänderungen können dazu führen, daß das Volumen der Flüssigkeit und der Pipeline zwischen diesen Punkten ansteigt oder abnimmt um einen Betrag, der größer ist, als das Volumen des noch zulässigen Lecks. Ferner sind die Betriebsbedingungen ein Faktor, der bezüglich des genauen Leckerfassens sehr hinderlich sein kann, beispielsweise Druckschwankungen, Anwesenheit freien Gases, schlaffe Pipelines sowie Pipeline- Dichtungspackungen.

Pipelines müssen häufig aufeinanderfolgend zahlreiche verschiedene Produkte fördern, häufig von unbekannter Dichte und Viskosität, insbesondere an der Grenzschicht zwischen zwei Flüssigkeiten. Das Durchsatzmeßgerät (Flowmeter) muß beim Messen dieser unterschiedlichen Flüssigkeiten Fehler ausgleichen. Temperaturschwankungen können außerdem diese Eigenschaften an verschiedenen Stellen der Pipeline verändern, selbst bei ein und derselben Flüssigkeit. Abhängig von diesen Eigenschaften und von den Betriebsbedingungen der Pipeline können die Durchsätze in weiten Bereichen schwanken, und dabei häufig zwischen turbulenter und laminarer Strömung hin- und herpendeln. Das Erfassen eines Lecks ist unter diesen Umständen sehr schwierig.

Es ist entscheidend, zu erkennen, daß die erfolgreiche Arbeitsweise eines Leckerfassungssystems unmittelbar von der Arbeitsgenauigkeit seines Strömungsmeßgerätes abhängt. Es ist nicht die "ausgelegte" Genauigkeit, basierend auf Labortests unter idealisierten Bedingungen, sondern mehr die Fähigkeit, unter realen und schwierigen Bedingungen zu arbeiten, die wichtig ist. Die Bedingungen gehören zu den rauhsten Umweltbedingungen, die auf der Erde überhaupt angetroffen werden, wie beispielsweise jene bei der Alaska- Pipeline, oder in der Wüste von Saudi-Arabien.

Die für einen solchen Betrieb vorgesehenen Flowmeter müssen häufig der korrosiven und verschleißenden Natur der Flüssigkeiten selbst standhalten. Sie müssen ferner in der Lage sein, lange Zeitspannen wartungsfrei zu arbeiten. Vor allem muß ihre Eichung stabil bleiben und nicht dazu neigen, aufgrund des Verschleißes oder aufgrund unterschiedlicher Flüssigkeitseigenschaften sich zu verändern. Da zahlreiche Pipelines vor jenem Zeitpunkt in Betrieb genommen worden waren, zu welchem die Industrie und die Öffentlichkeit sich der Umwelt folgen einer Produkt- Leckage bewußt wurden, ist es wichtig, daß sich die Flowmeter leicht einbauen lassen, und ohne den Betrieb der Pipeline selbst zu verändern, sowie beim Durchgang von sogenannten Reinigungspigs, oder bei Druckabfällen.

Da viele Pipelines sehr lang sind und eine große Anzahl von Meßpunkten erfordern, ist die Frage der Wirtschaftlichkeit von Bedeutung. Die Kosten von großen Turbinen und großen PD-Meßgeräten sind hoch, selbst wenn man die Kosten für Einbau und Wartung außer Betracht läßt. In Leitungen mit Reinigung durch sogenanntes Pigging stellen die zusätzlichen Kosten für Bypass-Leitungen erhebliche Zusatzausgaben dar.

Bekannt sind Ultraschall-Durchlaufzeit-Flowmeter, beispielsweise hergestellt von Controlotron Corp. of Hauppage, New York. Diese sind in idealer Weise geeignet zum Anbringen bei einem Leckerfassungssystem. Sie sind genau, empfindlich, in weiten Bereichen einsetzbar, haben eine hohe Ansprechgeschwindigkeit, sind wirtschaftlich und zuverlässig, und können außerdem sämtliche Funktionen auf nicht-intrusive Weise ausführen. Außerdem besitzen diese Vorrichtungen die Fähigkeit, die Flüssigkeiten selbst zu identifizieren und entscheidende Daten der Flüssigkeitsdichte und - Viskosität zu ermitteln.

Das noch zu beschreibende System gemäß der Erfindung beinhaltet vorzugsweise ein wichtiges Merkmal, nämlich die Fähigkeit, die Temperatur an sämtlichen Stellen der Pipeline auf im wesentlichen kontinuierlicher Basis computermäßig zu erfassen und Expansion oder Kontraktion der Flüssigkeit sowie der Rohrleitung zu erfassen, um die Strömung, die an irgendeinem Abschnitt der Rohrleitung austritt, bezüglich dieser Faktoren zu korrigieren. Das System gemäß der Erfindung erfaßt somit eine übermäßige Strömung, die während einer Expansion der Flüssigkeit auftritt, ohne einen Falschalarm einer Leckage abzugeben, und ermittelt außerdem die Verringerung des Rohrleitungsvolumens, was ein echtes Leck überdecken könnte. Außerdem identifiziert das System Gründe für einen Strömungsmangel, die nicht auf ein Leck zurückgehen, sondern auf eine Flüssigkeitskontraktion oder auf eine Rohrleitungsexpansion; hierdurch könnte sonst ein falscher Alarm ausgelöst werden.

Wie noch weiter unten gezeigt werden soll, sind Ultraschall -Durchlaufzeit-Flowmeter zum Anklemmen besonders geeignet zum Überwinden der Begrenzungen und zum Erfüllen der oben beschriebenen Anforderungen. Das System gemäß der Erfindung, das solche Flowmeter anwendet, stellt ein Mittel zum praktischen, wirkungsvollen und brauchbaren Pipeline- Leckerfassen dar.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen von Lecks in Pipelines anzugeben.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem solchen Leckerfassungssystem Temperaturschwankungen über die Länge der Rohrleitung auszugleichen, so daß Änderungen des Durchsatzes oder des Produktvolumens aufgrund von Temperaturänderungen nicht zu falschem Alarm führt, noch tatsächliche Lecks überdeckt.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Leckerfassungssystem zu schaffen, das nicht-invasive, anklemmbare Durchlaufzeit-Flowmeter einsetzt, um eine Strömungsüberwachungsfunktion zu schaffen, die für eine einwandfreie Leckerfassung notwendig ist.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein System zum Bestimmen oder Modellieren der Temperatur an jeglicher Stelle entlang der Pipeline anzugeben, und somit Temperatureinflüsse auszugleichen, die den Durchsatz beeinflussen, um Lecks wirklich genau erfassen zu können.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Temperatur-Modellier-System für eine Pipeline zu schaffen, das sich besonders gut als Leckerfassungssystem bei einer Pipeline anwenden läßt.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Temperatur-Modellier-System für eine Pipeline zu schaffen, wobei die Pipeline in eine Vielzahl von Abschnitten unterteilt wird, und jeder Abschnitt ein bekanntes Volumen aufweist; dabei wird die Temperaturänderung eines jeden Abschnittes computermäßig durch Modellieren erfaßt, um Änderungen des Flüssigkeitsvolumens und des Pipeline- Volumens in jedem Abschnitt zu erfassen und für jeden Abschnitt zu bestimmen.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgaben zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Änderungen des Volumens der austretenden Flüssigkeit eines jeden Pipeline-Abschnittes aufgrund der Pipeline- und Flüssigkeits-Expansion und -Kontraktion anzugeben.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen von Lecks in einer Pipeline anzugeben, das eine Mehrzahl von Integrationsperioden unterschiedlicher Zeitspannen benutzt, um in der Lage zu sein, große Lecks rasch, und kleinere Lecks über eine längere Zeitspanne, jedoch immer noch schnell zu erfassen.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Belüftung und/oder Wasser in dem Medium in einer Pipeline auszugleichen.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Anwesenheit einer Flüssigkeits-Grenzschicht zwischen Flüssigkeiten unterschiedlicher Typen in einer Pipeline zu erfassen.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Beginn und das Ende von Produktchargen in einer Pipeline zu erfassen.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Leckerfassungssystem zu schaffen, das eine selbst optimierende Fähigkeit hat, so daß die berechnete Pipeline- Abschnitts-Austrittstemperatur mit den gemessenen Temperaturen verglichen werden kann, um die Gleichungen, die das System definieren, zu optimieren.

Bezüglich der Vorrichtung werden die gestellten Aufgaben durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Was die Vorrichtung anbetrifft, so wild auf Anspruch 25 verwiesen.

Weitere wichtige Merkmale sind in den übrigen Unteransprüchen definiert.

Die Anforderungen an das Leckerfassungssystem gemäß der Erfindung lassen sich zusammenfassen. Jede Station an Ort und Stelle beinhaltet ein Flowmeter, einen Temperatursensor sowie Mittel zum genauen und schnellen Datenübertragen von entfernten Stationen zu einer Zentralstation. An der Zentralstation kann ein Zentralcomputer Daten von benachbarten Stationen analysieren, um einen Flüssigkeitsverlust zwischen diesen Punkten gegebenenfalls festzustellen.

Das Leckerfassungssystem muß somit die folgenden Eigenschaften aufweisen:

1) Eine äußerst hohe Genauigkeit haben;
2) seine Genauigkeit in einem weiten Bereich von Flüssigkeitsbedingungen beibehalten;
3) eine hohe Strömungserfassungsempfindlichkeit haben, selbst bei der Strömung null;
4) einen hohen Strömungs-Bereich aufweisen, und wenig oder gar keine Wartung erfordern;
5) von hoher Zuverlässigkeit sein, und wenig oder keine Wartung erfordern;
6) sich leicht einbauen lassen, ohne die Pipeline- Betriebsbedingungen zu ändern;
7) von geringen Anlagekosten sein, verglichen mit Turbinen- oder PD-Messern;
8) unempfindlich sein gegen Verschleiß oder Änderungen der Eichung zufolge des Gebrauchs;
9) schnell ansprechen, um katastrophale Lecks in Sekunden zu erfassen;
10) dazu in der Lage sein, große Abschnitte der Pipeline zu überwachen;
11) unempfindlich sein gegenüber den Umwelteinflüssen;
12) auch bei Mehr-Produkt-Pipelinen einwandfrei und genau zu arbeiten;
13) dazu in der Lage sein, freies Gas zu erfassen und einen Ausgleich hierfür zu schaffen;
14) die Entleerung einer Pipeline sofort zu erfassen;
15) von korrosiven oder abrasiven Flüssigkeiten nicht beeinträchtigt zu werden; und
16) einen minimalen oder gar keinen Druckabfall zu erzeugen.

Der Leckdetektor selbst sollte in der Lage sein, Typus und/oder wichtige Eigenschaften der Flüssigkeit, die strömt, zu erfassen, um somit ihre Dichte bei der laufenden Temperatur zu ermitteln, sowie eine Belüftung und/oder Wasser, falls anwesend, kompensieren bezüglich des Volumens, das von freiem Gas oder Wasser eingenommen wird. Das Identifizieren der Flüssigkeit ist ebenfalls wichtig, um die Flüssigkeitsviskosität zu ermitteln, die tatsächliche Reynold′s-Zahl, die den Betrieb sämtlicher Flowmeter bis zu einem gewissen Grad beeinträchtigt, und um das Erfassen kleiner Lecks zu beeinflussen.

Das Leckerfassungssystem muß außerdem weitere besondere Merkmale aufweisen:

1) Das Flowmeter, das verwendet wird, muß sich mit den verschiedenen Flüssigkeiten vertragen, die durch die Pipeline strömen, und es muß dazu geeignet sein, jede Flüssigkeit genau zu messen, ungeachtet dessen physikalischer oder chemischer Eigenschaften.
2) Das Flowmeter darf nicht ausfallen, und seine Lebensdauer und Zuverlässigkeit dürfen nicht durch nicht-erfaßte Flüssigkeitseigenschaften beeinträchtigt werden.
3) Die Flowmeter-Eichung sollte nicht durch Krümmer im Bereich der Meßstation beeinträchtigt werden.
4) Das Flowmeter sollte in der Lage sein, Strömung bei sehr geringen Strömungsgeschwindigkeiten zu erfassen, da Lecks selbst dann auftreten können, wenn nicht mehr gefördert wird.
5) Das Flowmeter sollte nur eine minimale Betriebsleistung verlangen, entsprechend der Energie, die an entfernten Stellen vorhanden ist.
6) Das Flowmeter sollte dazu in der Lage sein, große Datenmengen schnell und digital von fernen Stellen zu übertragen.
7) Das Flowmeter sollte nicht von einem Zufallsereignis abhängen, das mit der Anzeige eines Lecks verbunden ist, das bei Nichterkennung ein erfolgreiches Erfassen ausschließen würde.
8) Das Flowmeter sollte nicht durch Änderungen des Flüssigkeitsdruckes in nachteiliger Weise beeinflußt werden.

Übersicht der Zeichnungen

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild des Leckerfassungssystems, wobei eine Mehrzahl von Stationen der Anlage dargestellt ist.

Fig. 1A zeigt eine Einzelanordnung einer Meßstation.

Fig. 2 zeigt ein exemplarisches Pipeline-Segment zwischen zwei einander benachbarten Stationen; die Segmente sind in 10 beispielhafte Sektionen zum Zwecke der Veranschaulichung unterteilt.

Fig. 3A ist ein Fließschema des Computerprogramms zur Leckerfassung, das am besten an der Mutterstation angeordnet wird.

Fig. 3B ist ein Fließschema des Modellier- und Volumenkorrekturschrittes gemäß der Erfindung.

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung, die die Prinzipien des Breitstrahl-Ultraschall-Strömungserfassens gemäß der Erfindung veranschaulicht.

Fig. 5 ist ein Schema, das die Grundlagen beim Erfassen der Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit veranschaulicht.

Fig. 5A zeigt, auf welche Weise die Menge freien Gases in der in der Pipeline strömenden Flüssigkeit bestimmt wird.

Fig. 5B zeigt, wie Wasser in Öl durch das erfindungsgemäße System bestimmt wird.

Die Fig. 5C und 5D zeigen, wie eine Bruchstelle ermittelt werden kann.

Fig. 6 zeigt eine Anzahl bestimmter Kurven, die die Schallausbreitgeschwindigkeit über der Temperatur bei einer Reihe von verschiedenen Flüssigkeiten aufzeigen.

Fig. 7 zeigt die Abhängigkeit zwischen der Dichte und der Temperatur bei einer Reihe unterschiedlicher Flüssigkeiten.

Fig. 8 zeigt die Abhängigkeit zwischen der Viskosität und der Temperatur bei einer Reihe verschiedener Flüssigkeiten.

Fig. 9 zeigt die Abhängigkeit zwischen der Viskosität und der Dichte bei typischen Kohlenwasserstoff-Flüssigkeiten.

Fig. 10 zeigt, auf welche Weise sich die Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit an der Grenzschicht zwischen zwei Flüssigkeiten ändert.

Fig. 10A zeigt, wie der Durchlauf eines "Pigs" erfaßt wird und sich von einer leeren Rohrleitung unterscheidet.

Fig. 11 zeigt ein typisches Display, wiedergegeben von einer Displayvorrichtung gemäß der Erfindung; hieraus ersieht man den Status eines Segments, mit Integrationsperioden, Volumendifferenzen, Schwellwerten, Anwendungsbedingungsfaktoren wie auch andere relevante Parameter.

Fig. 12 zeigt ein typisches Tabellendisplay relevanter Parameter, wiedergegeben mittels einer Displayvorrichtung und/oder mittels eines Druckers des Systems gemäß der Erfindung.

Fig. 13 zeigt, auf welche Art und Weise das System gemäß der Erfindung feststellt, ob ein "line packing"- oder "unpacking" Zustand vorliegt.

Einzelbeschreibung der Erfindung

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt das System gemäß der Erfindung eine Reihe von Stationen. Deren Zahl hängt von der Länge der Pipeline ab. So können beispielsweise 64 Stationen vorgesehen werden. Die Stationen sind an geeigneten Stellen angeordnet, insbesondere an strategisch wichtigen Stellen, so wie an Flußüberquerungen oder an Lagereinrichtungen. Ferner ist eine Mutterstation 18 vorgesehen. Fig. 1 die erste Station (Station 1) und die Nth (Station N), ferner zwei Zwischenstationen, nämlich die Stationen 2 und 3. Die Mutterstation 18 ermöglicht es, die Einzelstationen einer einzigen Pipeline zuzuordnen, oder so vielen Pipelinen wie gewünscht, bei einem Minimum von zwei Einzelstationen pro Pipeline. Fig. 1 zeigt ferner das Basissystem-Kommunikationsglied mit Datenkommunikationsgliedern 16 und 17, einer wahlweisen Zwischenverbindung zum Hauptcomputer 21 des Benutzers, und den Mutterstationseinrichtungen wie einem Display 22, einer Leckalarmanlage 23, wahlweisen Speichermöglichkeiten 24 sowie einem Datendrucker 19.

Gemäß der Erfindung können die Kommunikationsglieder vom Typus Controlotron Type 996C sein, und die Mutterstation vom Typus Controlotron Type 990MVS. Die Flowcomputer 15 an jeder Einzelstation sind üblicherweise vom Typus Controlotron Type 994LDN2SC. Die gesamte Einzelstation kann vom Typus 990LDSN2HSSC sein. Jede dieser Vorrichtungen ist im Handel erhältlich und braucht nicht in Einzelheiten beschrieben zu werden. Die Mittel, eingeschlossen die Software, die am besten in der Mutterstation 18 zum Erfassen von Lecks und zum Ausführen des Temperaturmodellierens gemäß der Erfindung vorliegen, sollen im folgenden in Einzelheiten beschrieben werden.

Fig. 1A zeigt die Anordnung einer Einzelstation (site station) in allen Einzelheiten.

Wie man aus den Fig. 1 und 1A erkennt, beinhaltet jede Einzelstation 1 . . . N einen Flowcomputer 15, beispielsweise Controlotron Model 994LDN2SC. Dieser Flowcomputer ist an ein oder zwei Paare von Controlotron-Ultraschall-Durchlauf- Transducern zum Anklemmen angeschlossen, beispielsweise an solche Transducer, die Bestandteil der Rohrleitungspackung Controlotron 990LDPN2HS sind. Derartige Transducer messen die Durchlaufzeit der Ultraschallenergie in der Flüssigkeit in der Pipeline, um den Durchsatz zu ermitteln, und somit das Volumen über eine Zeitspanne, wie allgemein bekannt. Auf US-PS 3 987 674, US-PS 4 232 548 und US-PS 4 467 659 wird verwiesen. Wie dargestellt, ist jedes Transducerpaar 11, 14 und 12, 13 an der Außenseite der Pipeline 10 montiert. Es können stromaufwärtige wie stromabwärtige Durchlaufzeiten erfaßt werden, die sodann dazu ausgenutzt werden, um den Durchsatz an dieser Stelle in der Rohrleitung zu bestimmen, ferner das Flüssigkeitsvolumen, das an der Einzelstation vorbeigeflossen ist. Die Transducer leiten beim Durchlaufbetrieb ein Ultraschallsignal in die Pipeline ein, und somit durch die Flüssigkeit hindurch. Das Signal wird von einem zweiten Transducer aufgenommen, der im Aufnahmebetrieb betrieben wird. Durch Messen des Durchsatzes während einer definierten Zeitspanne läßt sich das Flüssigkeitsvolumen, das die betreffende Sektion der Pipeline durchlaufen hat, berechnen.

Wie in den genannten Patenten gezeigt, kann alternativ ein Satz von Transducern verwendet werden. Dabei wechselt der übertragene Transducer elektronisch von einer Seite der Pipeline zur anderen, um die stromaufwärtige und stromabwärtige Durchlaufzeitdauer zu erfassen. Alternativ hierzu kann auch ein Satz von Transducern verwendet werden, beide auf einer Seite der Pipeline angeordnet. Die Ultraschallenergie wird in diesem Falle an der gegenüberliegenden Seite der Pipeline reflektiert. Die Fig. 1 und 1A zeigen zwei Paare von Transducern, bekannt als das Zweiwege-Transducer-System beim Controlotron System 990. Da zwei Wege statt eines einzigen Weges vorhanden sind, wenn nur zwei Transducer verwendet werden, kann das System eine größere Genauigkeit bei der Strömungserfassung erzielen und, wie noch zu beschreiben sein wird, bei einem Leckerfassungssystem. Die Anwendung zweier Wege hat nämlich den Vorteil, daß Mittelungs- und Korrelationseffekte erzielbar sind, was bei einem Einwege-System nicht der Fall ist.

Zum Erzeugen eines Signales für den Flowcomputer 15 proportional zur Temperatur der Flüssigkeit wird ein RTD- Temperatursensor 9 an der Rohrleitung festgeklemmt. Dabei kann es sich um einen Temperatursensor vom Typus Controlotron 991T handeln. Ein weiterer Temperatursensor 7 zum Messen der Umgebungstemperatur ist vorgesehen, d. h. der Temperatur der Luft, des Bodens oder des umgebenden Wassers.

Die Mutterstation fragt jede Einzelstation ab, die mit einem entsprechenden Kommunikationsglied 5 arbeitet, wie mit einer direkten Leitung, einem Radio-Modem (dargestellt), Satelliten-Kommunikationen usw., und zwar aufeinanderfolgend, um eine Vielzahl von digitalen Daten zu erhalten und zu computerisieren, die notwendig sind für das genaue Erfassen eines Lecks:

- Identität der Einzelstation;
- genaue Zeitdauer, während welcher jede Einzelstation abgefragt wurde;
- gesamter Durchsatz der letzten Minute, d. h. mittlerer Durchsatz;
- gesamter Massendurchsatz in der letzten Minute, falls gewünscht;
- Identität der Flüssigkeit an der Einzelstation, falls diese nicht alternativ von der Mutterstation ermittelt wurde;
- Pipeline- oder Flüssigkeitstemperatur;
- Umgebungstemperatur, d. h. Temperatur der Luft, des Bodens bei unterirdischen Pipelines, oder des Wassers bei unter Meeres Pipelines;
- Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit in der Flüssigkeit;
- Flüssigkeitsdichte, wenn nicht schon durch die Mutterstation erfaßt;
- Stärke des aufgenommenen Signales;
- numerischer Indikator für freies Gas;
- Flüssigkeitsviskosität, falls nicht schon von der Mutterstation aufgezeichnet;
- laufende Reynold′s-Zahl, falls nicht schon von der Mutterstation aufgenommen; und
- Alarmstatus, umfassend:
- - Leere Pipeline;
- - umgekehrte Strömung;
- - Alarm bezüglich starker oder schwacher Strömung;
- - Unversehrtheit der Einzelstation;
- - Grenzflächenindikator;
- - Pigdetektor; und
- - Belüftungsalarm.

Die Mutterstation (master station) erfaßt computermäßig die wirksame Nettodifferenz bezüglich des Volumens und der Grenzschicht, die Chargenmassenbilanz zwischen jeglichen zwei einander benachbarten Einzelstationen, nach Korrigieren der Faktoren wie line packing, Flüssigkeits- und Pipeline-Expansion bzw. Kontraktion, die Anwesenheit derselben oder unterschiedlicher Flüssigkeiten an jeder Einzelstation, was bei einer Mehrprodukt-Pipeline der Fall wäre. Diese Unterschiede der korrigierten Volumenbilanz werden am besten computermäßig während 1 Minute, während 5 Minuten, während 15 Minuten und während 1 Stunde im Durchschnitt erfaßt, um Katastrophenlecks rasch zu ermitteln (diese sollten im 1 Minuten-Durchschnitt erfaßt werden), ferner langsame Lecks beim möglichen Mindestdurchsatz (diese sollten aller mindestens im 1 Stunden-Durchschnitt erfaßt werden). Außerdem werden Leckerfassungsschwellwerte für jede Integrationsperiode vorgesehen. Die computermäßig erfaßten Daten für jede Integrationsperiode werden von Hand oder automatisch für laufende und systemische Pipeline-Bedingungen optimiert, um die Möglichkeit falscher Alarme zu minimieren.

Je nach den vorliegenden Pipeline-Abmessungen und -Bedingungen gelten die in Tabelle 1 unten aufgeführten typischen Zahlen des Systems gemäß der Erfindung, bei Verbesserung oder Verschlechterung je nach den besonderen Pipeline-Betriebsbedingungen:

Tabelle 1

Geschätzter Prozentsatz des Durchsatzes, erfaßbar als Funktion der Integrationsperiode

Die Erfindung vermag nach Optimierung die übliche Transfergenauigkeit bei den meisten Pipeline-Anwendungen zu liefern.

In der obigen Tabelle bedeutet die Definition "Zweiweg", daß vier Transducer vorgesehen sind (Zweiwege) an jeder Einzelstation, im Gegensatz zu dem "Einweg"-System, das nur einen einzigen Weg aufweist (zwei Transducer an jeder Einzelstation).

Die Hochpräzisionsversion bezieht sich auf ein System, bei welchem die Transducer auf die genauen Abmessungen der Pipeline zugeschneidert sind, im Gegensatz zur Standardpräzision, wobei Standardtransducer für einen Bereich von Pipeline-Größen verwendet werden.

Automatische Korrektur der Expansion bzw. Kontraktion der Flüssigkeit und der Pipeline - Allgemeines

Wie zuvor erwähnt, ist es wichtig, den gemessenen volumetrischen Durchsatz zu korrigieren, so wie er an der Einzelstation gemessen wird, bezüglich jeglicher Änderungen des Volumens der Pipeline oder der Flüssigkeit aufgrund einer Temperaturveränderung der Flüssigkeit während einer gegebenen Integrationsperiode. Diese Temperaturänderungen werden entweder durch Umwandeln der kinetischen Energie der Strömung in thermische Energie verursacht, oder durch das Hinzufügen oder Abziehen der Wärme relativ zur Umgebungstemperatur an jeglicher Stelle innerhalb des Pipeline-Segmentes. Die Umgebungstemperatur braucht an sämtlichen Sektionen der Pipeline innerhalb des Segmentes nicht gleich zu sein, was darauf zurückgehen kann, daß sich einige Sektionen in der Erde befinden, andere aber der Atmosphäre ausgesetzt sind. Außerdem gibt es Pipelines, die sich unter Wasser befinden, beispielsweise bei Flußüberquerungen, oder die extremen atmosphärischen Einflüssen ausgesetzt sind, beispielsweise beim Durchqueren von Bergen oder Wüsten. Die Topographie der Pipeline muß erfaßt werden, so daß die Auswirkungen der jeweiligen Umgebung in die Berechnung mit einbezogen werden kann. Befindet sich die Pipeline beispielsweise im Boden, so ist der vorausgegangene Temperaturverlauf der Pipeline bezüglich der laufenden und der künftigen Umgebungstemperaturen entscheidend, da der Boden durch die Pipeline-Temperatur selbst beeinflußt wird, die sodann die Temperatur der Pipeline beeinflußt. Im Gegensatz hierzu werden die Umgebungstemperatur von Wasser oder Luft nicht merklich durch die Pipeline-Temperatur beeinflußt, so daß hierdurch wiederum kein spürbarer Effekt auf die Pipeline ausgeübt wird.

Die Mutterstation enthält parametrisch gesteuerte Algorithmen, die am besten in Computerprogramme eingebaut sind, was noch im einzelnen zu beschreiben sein wird, und die die laufende Temperatur in allen Sektionen der Pipeline computermäßig erfassen, basierend auf thermodynamischen Gleichungen für einen solchen thermischen Energieaustausch. Diese Computerberechnungen werden am besten nach Maßgabe der kürzesten Integrationsperiode durchgeführt, allgemein, wie beschrieben, wenigstens einmal pro Minute bei allen Sektionen. Je nach der Länge der Pipeline zwischen den Einzelstationen kann ein Pipeline-Segment, das als der Pipeline-Abschnitt zwischen einander benachbarten Einzelstationen definierbar ist, in 10 oder 100 Sektionen bestimmten Volumens unterteilt werden.

Fig. 2 zeigt beispielhaft ein Pipeline-Segment zwischen den einander benachbarten Einzelstationen 1 und 2, wobei 100 Sektionen im Segment untergebracht sind. Es könnten auch mehr Sektionen pro Segment vorgesehen werden, oder weniger Sektionen pro Segment, je nach den Pipeline- Abmessungen und den Anforderungen.

Wie sich aus der Form der unten gezeigten Algorithmen ergibt, wird die Temperatur jeder Sektion einmal pro Minute computermäßig erfaßt. Bei jeder Berechnung werden das Hinzufügen eines durchsatzbestimmten Volumens von der vorausgehenden Sektion, der Temperaturanstieg aufgrund der Wärme, erzeugt durch die Strömung beim laufenden Durchsatz, und den Anstieg oder Abfall der Temperatur aufgrund der Leitung und Strahlung zwischen der Pipeline und ihrer Umgebung, berücksichtigt. Man beachte, daß die erste Sektion des Pipeline-Segments Flüssigkeit erhält, die sich an einer Einzelstation befindet, nämlich Einzelstation 1 (auch "Site Station" genannt). Dies erlaubt es, daß die Temperatur unmittelbar gemessen wird ( oder das unterstellt wird, daß sie bereits bekannt ist), was es ermöglicht, daß die thermischen Gleichungen unter bekannten Voraussetzungen von Anfang an wirken. In Fig. 2 ist ein typisches Pipeline-Segment in 100 Sektionen pro Segment unterteilt. Jedes Segment kann beispielsweise 30 oder 40 km lang sein, und jede Sektion kann 0,3 bis 0,4 km lang sein.

Die Temperaturänderung des Flüssigkeitsvolumens einer jeden Sektion wird sodann während der Einheitsintegrationsperiose, d. h. während einer Minute computermäßig erfaßt. Dies ermöglicht es, die wirksame Ausdehnung des Flüssigkeitsvolumens von der Pipeline der Sektion zu erfassen. Man beachte, daß sich die Flüssigkeit bei einigen Sektionen ausdehnen kann, während sie sich bei anderen zusammenzieht. Die Mutterstation erfaßt die Nettoveränderung eines jeden Pipeline-Segments gemäß den thermodynamischen Gleichungen, die weiter unten beschrieben werden. Da sich diese volumetrische Änderung an jeder benachbarten Einzelstation durch die Schallgeschwindigkeit ausdrückt, annähernd 1350 m/s für Erdölprodukte, und unter der Annahme, daß die meisten Pipeline-Segmente rund 30 bis 40 km lang sind, so erscheint die Wirkung dieser Volumenänderung selbst bei der kürzesten Integrationsperiode für irgendein bestimmtes Segment. In jedem Falle löst es sich vollständig innerhalb einer 5 Minuten Periode, der nächstkürzeren Integrationsperiode, bei sämtlichen Pipeline-Segmenten.

Sobald die Mutterstation das Flüssigkeitsvolumen erfaßt, das in das Pipeline-Segment zwischen einander benachbarten Stationen eintritt und wieder austritt, aus gemessenen Durchsätzen, und zwar wenigstens einmal pro Minute, und bei völliger Kompensation von Flüssigkeits- oder Pipeline- Expansion, von der Anwesenheit von freiem Gas oder jeglichem anderen Volumeneffekt, der nicht streng auf die Eintritts- und Austrittsbedingungen zurückzuführen ist, so wird der Unterschied zwischen dem tatsächlichen Volumen zwischen den beiden einander benachbarten Stationen während dieser Zeitspanne computermäßig erfaßt. Die Mutterstation unternimmt dies bei sämtlichen Einzelstationen der Pipeline.

Diese Daten werden auch in die Integrationsperioden höherer Ordnung eingegeben, welche die "FIFO rolling integration periods" sind, am besten 5, 15 und 60 Minuten. Siehe Fig. 3A. Jede Periode hat eine durch den Benutzer definierte Warn- und Alarm-Schwelle, die auch der automatischen Abwandlung unterliegen kann, je nach den Pipeline- Bedingungen. Erreicht die akkumulierte Differenz innerhalb dieser jeweiligen Perioden eine Warnschwelle, oder überschreitet die Alarmschwelle, so werden das Bedienungspersonal und/oder automatische Kontrolleinrichtungen aktiviert. Die exakten Daten werden außerdem angezeigt, so daß das Bedienungspersonal rasch handeln kann, um einem Warn- oder Leckalarm zuvorzukommen.

Fig. 3B zeigt ein Fließschema des Temperatur-Modellierens mittels der Erfindung, um das gemessene Volumen bezüglich der Expansion und Kontraktion der Flüssigkeit und der Pipeline aufgrund der Temperatur zu korrigieren. Sowohl der Einfluß der Umgebungsbedingungen wie auch der Umwandlung kinetischer Energie in thermische Energie werden dabei berücksichtigt. Fig. 3A zeigt die allgemeine Form des Fließschemas des Programmes, das in der Mutterstation vorgesehen ist.

Fig. 3A zeigt ein Fließschema für ein Gerät und ein Verfahren zum Leckerfassen gemäß der Erfindung. Nach dem Start (30) werden die Strömungsmengen an den beiden Stationen N und N+1 (32) erfaßt. Dasselbe wird vorgenommen für die Stationen N+2, N+3, . . . Die Strömungsmengen können der Massenstrom oder der volumetrische Strom sein, d. h. in Standard-Volumeneinheiten. Die Strömungsmengen werden sodann bezüglich der Temperatur und des Strömungsprofiles und wahlweise auch des Druckes kompensiert (34), was noch im einzelnen zu erläutern sein wird. Die Strömungsmengen werden sodann über vier unterschiedliche Zeitspannen an jeder Station (36) integriert, eine Minute, fünf Minuten, fünfzehn Minuten und eine Stunde. Die Integrationsperioden werden jede Minute durch Hinzufügen der neuesten Minute und Weglassen der ältesten Minute auf den neuesten Stand gebracht (38). Auf diese Weise lassen sich große Lecks rasch erfassen, da sie sich nicht in kleinen Zeitintegrationsperioden zeigen, während kleinere Lecks in längeren Zeitperioden in Erscheinung treten, z. B. während einer einstündigen Integrationsperiode. Daten über die Strömungsmengen werden vorzugsweise in Stufe 32 mit einer Frequenz erfaßt, die größer als die kleinste Integrationsperiode ist, beispielsweise jede 1/10 Sekunde.

Sodann werden an den Stationen N und N+1 äquivalente Integrationsperioden miteinander verglichen, und die Differenz für jede Integrationsperiode ermittelt (40). Überschreitet die Differenz bei jeglicher Integrationsperiode ein vorgegebenes Limit (42), so wird ein Alarm ausgelöst, der ein Leck anzeigt (44). Die vorgegebenen Limits werden während des Einbaus in einer Optimierungsperiode bestimmt, wenn die Faktoren, die sich auf das Pipeline-System in seinem Aufbau beziehen, dazu verwendet werden, die richtigen Schwellwerte des Systems zu bestimmen.

Das Volumen, auf welchem das Leckerfassungssystem gemäß der Erfindung beruht, ist kein Standardvolumen, sondern das tatsächliche Volumen. Dies geht auf die Tatsache zurück, daß es unerheblich ist, ob Flüssigkeit, die aus der Pipeline austritt, heiß ist oder nicht; es ist lediglich notwendig, das tatsächliche Volumen zu kennen. Ein Standardvolumen wäre ohne Wert, da Flüssigkeit, welche aus der Pipeline ausläuft, ihr Volumen entsprechend der tatsächlichen Temperatur der Pipeline sowie der Umgebung ändert.

Man beachte, daß Berechnungen nicht nur die Temperatur in Zwischen-Pipeline-Sektionen angeben, sondern auch die Temperatur am Ausgang des Pipeline-Segments am Ende der letzten Sektion dieses Segmentes. Da es sich hierbei um die Austritts-Einzelstation handelt, ist es möglich, die computermäßig gegebene Voraussage der Ausgangstemperatur durch die thermischen Gleichungen mit der tatsächlichen Temperatur zu vergleichen, so wie diese an der Austritts- Einzelstation gemessen wurde. Sollte festgestellt werden, daß die Berechnung für jede Integrationsperiode fehlerhaft ist, entweder zu hoch oder zu niedrig, so ist es möglich, diesen Fehler einer Differenz zwischen den angenommenen Parametern der thermischen Gleichungen und den korrekten Parametern zuzuordnen, um eine Korrektur dieser Parameter zu ermöglichen und damit die tatsächlichen Bedingungen für dieses betreffende Pipeline-Segment besser angeben zu können. Dies soll im folgenden in Einzelheiten erläutert werden.

Jede Pipeline hat ihre eigene "Persönlichkeit". So überträgt beispielsweise eine solche, die unter Wasser verläuft, Wärme auf die Umgebung in stärkerem Maße, als beispielsweise eine Pipeline unter der Erde. Diese Differenzen verändern jedoch nicht die thermischen Gleichungen. Sie verändern lediglich das parametrische Verhältnis, d. h. die relativen Parameter der thermischen Beziehungen.

Die Mutterstation (master station) erlaubt somit einen sogenannten Optimierungsprozeß, nämlich das Updating der Parameter der thermischen Gleichungen, um die tatsächlichen Pipeline-Bedingungen genauer wiederzuspiegeln. In manchen Fällen kann es sogar notwendig sein, die Gleichungen selbst abzuwandeln, nämlich dann, wenn erkannt wurde, daß es eine Pipeline-Bedingung gibt, die solches verlangt.

Es muß betont werden, daß die einzige Temperaturmessung, die allgemein vorgenommen werden kann, an den Einzelstationen vorgenommen wird. Demgemäß ist es üblicherweise nicht möglich, die Berechnungen der Temperaturen in jeder Zwischensektion, so wie von der Mutterstation vorgenommen, zu verifizieren. Sollte jedoch eine dieser falsch berechnet worden sein, so wäre es unmöglich, daß die Austrittstemperatur des Pipeline- Segmentes genau berechnet wird. Das Verfahren der Optimierung, resultierend aus einer stets sich verbessernden Fähigkeit des Systems gemäß der Erfindung, die Ausgangstemperatur genau vorherzusagen, so wie an der Ausgangs-Einzelstation gemessen, erlaubt es, daß das System eine genaue Korrektur der Expansion oder der Kontraktion der Flüssigkeit und der Pipeline vornimmt, um eine Kompensation der Durchsätze und der Nicht-Strömungs-Effekte zu erlauben.

Die Mutterstation gewährt auch über Schalttafeln Zugang zu den 61931 00070 552 001000280000000200012000285916182000040 0002004420476 00004 61812 entfernten Einzelstationen oder zu deren tatsächlichen Daten, um deren Arbeitsweise als Arbeitsprofil der Pipeline-Betriebsdaten selbst zu optimieren. Das Registrieren neuer Flüssigkeitsdaten und das noch genauere Erreichen der Schwellwerte ist stets möglich, um die Empfindlichkeit der Leckerfassung bis zum letzten Limit zu steigern, das durch die Pipeline-Bedingungen erlaubt wird. Die Mutterstation oder die Hilfscomputer vom PC Typus können derart ausgerüstet sein, daß sie eine Playback- Möglichkeit aufweisen, um das Bedienungspersonal in die Lage zu versetzen, den Einfluß zu erkennen, den ein Proforma-Schwellwert-Algorithmus oder ein parametrisches Upgrading haben würde auf vorausgegangener Operationen, um diese Einstellungen im Hinblick auf eine maximale Empfindlichkeit zu optimieren, ohne übermäßiges Auftreten falschen Alarmes.

Das Vorsehen der notwendigen Temperaturberechnungen ist nur dann möglich, wenn die Flüssigkeitsart, die in das Pipeline-Segment eintritt, rechtzeitig und genau bekannt ist. Flüssigkeiten unterschiedlicher Typen und Mengen durchlaufen jede Einzelstation zu nicht genau vorhersehbaren Zeitpunkten. Benutzt man herkömmliche Turbinen- und PD-Messer, so ist es unmöglich, den genauen Augenblick zu erkennen, wenn eine Grenzfläche durchläuft, die eine Flüssigkeitsart, welche die Pipeline durchströmt, von der nächsten Flüssigkeitsart trennt. Der Grund liegt darin, daß diese herkömmlichen Anlagen kein Unterscheidungsvermögen besitzt. Jedoch hat das Ultraschall-Durchlauf-Flowmeter der Bauart Controlotron System 990 die Fähigkeit eine Vielzahl von Flüssigkeitseigenschaften zu erfassen, die wesentlich für den Flüssigkeitstypus und für dessen Eigenschaftsidentifizierung sind. Insbesondere wird auf US- Patentanmeldung 07/848 266 vom 09.03.1992 verwiesen, die diese Techniken zum Identifizieren von fließfähigen Medien sowie deren Parameter beschreibt. Ohne Anwendung eines Flowmeters mit diesen Eigenschaften ist eine Leckerfassung der zuvor beschriebenen Art nicht möglich.

Grundlagen des Betriebes des Ultraschall-Flowmeters zum Anklemmen

Wie zuvor erwähnt, liegt der Schlüssel zum Verbessern der Leckerfassungsarbeit auf den intrinsischen Eigenschaften der vorbekannten Ultraschall-Durchlaufzeit-Flowmeter- Technik.

Hierüber gibt es eine umfangreiche Literatur, weshalb nur die Grundlagen behandelt werden müssen. Es wird auf US-PS 3 987 674, 4 232 548 und 4 467 659 verwiesen.

Grundlegende Maßnahmen zur Strömungserfassung mittels eines Ultraschall-Flowmeters zum Anklemmen (clamp-on) besteht darin, den Einfluß der Strömung eines Schallstrahles auf die stromaufwärtige gegenüber der stromabwärtigen Durchlaufzeitspanne zu ermitteln; dabei wird der Schallstrahl in die Wandung der Rohrleitung eingeleitet und von Schalltransducern aufgefangen, wobei der Strahl durch die strömende Flüssigkeit hindurchtritt. Die Durchlaufzeitspanne wird in stromabwärtiger Richtung verkürzt, aber in stromaufwärtiger Richtung verlängert, und zwar in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Schallimpulses selbst. Durch Lösen der Gleichung eines solchen Systemes erkennt man folgendes:

Vf = Kdt/TL,
wobei bedeuten:
Vf = Strömungsgeschwindigkeit;
K = Eichfaktor in Einheiten von Volumen/Zeit;
dt = Differenz der gemessenen stromaufwärtigen Durchlaufzeitspanne minus der stromabwärts gemessenen Durchlaufzeitspanne; und
TL = gemessene durchschnittliche stromaufwärtige und stromabwärtige Durchlaufzeitspanne.

Um den gewünschten Genauigkeitsgrad sicherzustellen, ist es wesentlich, einen "Breitstrahl"-Ultraschall-Transducer zum Anklemmen zu verwenden - siehe US-PS 4 987 674, 4 232 548 und 4 467 659. Wie in Fig. 4 gezeigt, wird bei einer solchen Bauart Schall mittels eines Transducers 30 eingeleitet, so daß der Schall in axialer Richtung die Pipeline-Wandung durchwandert. Beim Durchwandern "regnet" ein breiter Strahl von Schallenergie auf die gegenüberliegende Wandung. Selbst dann, wenn sich der Brechungswinkel des Strahles mit der Veränderung der Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit ändert, deckt der Schallstrahl stets den Aufnahme-Transducer 40 ab. Dies stellt einen Betrieb mit sämtlichen möglichen Flüssigkeiten sicher, was bei einem "schmalen" Ultralschallstrahl-Flowmeter nicht erreichbar ist.

Bestimmen der Flüssigkeitsidentität sowie deren Dichte und Viskosität

Aus Fig. 5 erkennt man die Grundlagen, auf denen die Strömungserfassung unter Anwendung eines Ultraschall- Flowmeters zum Anklemmen beruhen; das System mißt nämlich die Durchlaufzeitspanne durch die Flüssigkeit, wie auch den Brechungswinkel "a" und ermittelt die Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit Vs in der Flüssigkeit wie folgt:

Vs = d/TL cosa),

hierin bedeuten:
d = Lichte Weite der Pipeline; und
a = Brechungswinkel des Schallstrahles, ermittelt durch das Snellsche Gesetz - siehe Fig. 5.

Das Messen der Schallausbreitungsgeschwindigkeit Vs ist für die richtige Leckerfassung entscheidend. Jede Flüssigkeit, die in der Pipeline strömt, hat eine charakteristische Kurve Vs gegenüber der Temperatur, oder eine "Handschrift", welche es dem System gemäß der Erfindung mit einem RTD- Temperatur-Transducer zum Anklemmen erlaubt, die Flüssigkeitsart zu identifizieren. Diese Möglichkeit ist in Fig. 6 veranschaulicht. Fig. 6 zeigt die Abhängigkeit von Vs gegenüber T bei einer Reihe unterschiedlicher Kohlenwasserstoff-Flüssigkeiten. Man erkennt die gravierenden Unterschiede zwischen den einzelnen Flüssigkeiten.

Sodann läßt sich mit dem System gemäß der Erfindung die jeweilige Dichte und Viskosität für die identifizierte Flüssigkeit ermitteln, und zwar aus Daten, die in einem internen Speicher enthalten sind, siehe Fig. 7 und 8. Sobald die Flüssigkeit identifiziert ist, lassen sich beispielsweise die Dichte und die Viskosität aus Nachschlagetafeln ermitteln. Hierdurch ist es möglich, die Unterschiede der Flüssigkeitsart zu korrigieren, was in einander benachbarten Einzelstationen vorgenommen werden kann; ferner kann man die genauen Expansions- und Kontraktions-Temperatur-Koeffizienten der Flüssigkeit erhalten. Kennt man den gegebenen Viskositätswert, so erlaubt es das System außerdem, das Strömungsprofil zu ermitteln, um zu einem extrem genauen Messen der Strömung zu gelangen.

Selbst dann, wenn sich die Flüssigkeit nicht identifizieren läßt, was in manchen Fällen vorliegen kann, wenn es sich um ein unbekanntes, in der Pipeline strömendes Gemisch handelt, so ist es immer noch möglich, die Dichte und die Viskosität mit einem relativ hohen Genauigkeitsgrad zu bestimmen. Dies geht darauf zurück, daß es zahlreiche naturgegebene Abhängigkeiten gibt, die dies erlauben. So gibt es ein systematisches Abhängigkeitsverhältnis zwischen der Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit Vs und der Dichte, ausgedrückt durch die folgende Gleichung

Vs = K(B/d)^1/2,

hierin bedeuten:

K = eine Konstante für bestimmte Flüssigkeitsklasse;
B = Flüssigkeitskompressibilität; und
d = Flüssigkeitsdichte.

Der Schallstrahl, der durch die Flüssigkeit hindurchtritt, wird ferner entsprechend der Viskosität der Flüssigkeit gedämpft. Die Signalstärke läßt sich jede zehntel Sekunde messen, so daß ein konstantes Überwachen der Flüssigkeitsviskosität gegeben ist. Außerdem besteht zwischen Viskosität und Dichte ein naturgegebenes Abhängigkeitsverhältnis, so wie in Fig. 9 dargestellt, das dazu ausgenutzt werden kann, um die Ergebnisse der anderen Parameter zu überprüfen und gegebenenfalls zu bestätigen.

Man beachte, daß das System mit externen Dateneingängen ausgestattet werden kann. Sollte bei Flüssigkeiten, die eine ungewöhnlich hohe Viskosität aufweisen, eine extreme Genauigkeit erwünscht sein, so ist es beispielsweise möglich, den Ausgang eines in-line Viscosimeters einzuführen, um jegliche Unsicherheiten in dieser Richtung auszuschalten.

Erfassen freien Gases in Flüssigkeit

Außer dem Überwachen der Signalstärke überwacht das erfindungsgemäße System die Veränderung dieses Parameters sowie der Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit aufgrund des Streuens des Schallstrahles, verursacht durch Einflüsse von freiem Gas oder durch eine Inhomogenität der Flüssigkeit. Ein numerischer Wert freien Gases in Gestalt einer Zahl zwischen 1 und 100 ist durch das System gegeben, und drückt den Prozentsatz freien Gases aus. Die Kenntnis dieses Parameters erlaubt ein Korrigieren des volumetrischen Vergleiches der Durchsätze an benachbarten Einzelstationen, um eine genaue Leckberechnung zu erfassen. Diese Art der Korrektur kann mit herkömmlichen Turbinen- oder PD-Messern nicht vorgenommen werden.

Der Leckdetektor gemäß der Erfindung verwendet einen Flowmeter vom Typus 990 zum Zwecke der nicht-intrusiven Ultraschall-Durchlaufzeit-Messung des Flüssigkeitsdurchsatzes. Eine solche Messung beruht auf dem Durchtritt von Schallenergie durch die Pipeline-Wandung sowie auf dem Aufnehmen des Schallsignales nach dessen Durchtritt durch die strömende Flüssigkeit.

Die Amplitude des aufgenommenen Schallsignales hängt von der Viskosität der Flüssigkeit sowie von der Menge von nicht-homogenem, streuenden Material ab, was zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Flüssigkeit enthalten sein kann. Stoffe, die derartige Nicht-Homogenitäten nicht enthalten, zeigen eine relativ konstante Amplitude über der Zeit, und ändern sich nur bei relativ niedrigem Durchsatz aufgrund geringer Veränderungen der Viskosität, zurückgehend auf Veränderungen der Temperatur oder der chemischen Zusammensetzung. Der Detektor vom Typus Controlotron 990 zum Erfassen des Durchsatzes beinhaltet ein System automatischer Level-Kontrolle (ALC), das hilfsweise die Spannung überwacht, die an seinen Zuwachs- Regelbahnverstärker angelegt wird, um eine konstante Verstärker-Ausgangssignal-Amplitude aufrechtzuerhalten, was notwendig ist, um einen einwandfreien Betrieb eines Komparators sicherzustellen, der dazu verwendet wird, den Ankunftszeitpunkt des Schallsignales zu erfassen. Dies ist aus dem Stande der Technik bekannt. Die Veränderung der benötigten ALC-Spannung zum Stabilisieren der Amplitude des Verstärker-Ausgangssignales selbst ist ein Maß der Veränderung der Amplitude des aufgenommenen Schaltsignales, verursacht durch Inhomogenität der Flüssigkeit. Auf Fig. 5A wird verwiesen.

Die Anwesenheit nicht-homogenen Materiales, insbesondere freier Gasblasen, die hervorragende Zerstreuer der Schallenergie darstellen, führt zu einer raschen Fluktuation der ALC-Spannung. Diese Fluktuation ist umso schneller, als sie durch geringe Änderungen der Flüssigkeitstemperatur oder der chemischen Zusammensetzung verursacht wird, und die Amplitude ist unter normalen Bedingungen viel größer. Die Anzahl der aufeinanderfolgenden Kommandos zum Steigern oder Absenken des Verstärker-Zuwachses durch das Maß, das notwendig ist, um den Verstärkerausgang zu stabilisieren bei einer großen Zeitvariante der Schallsignalamplitude, ist bei der Anwesenheit von Nicht-Homogenität größer, dabei vorliegend homogener Flüssigkeiten wie der Zuwachs ("gain") des Verstärkers - nahe bei jenem, den er bei konstanter Ausgangsamplitude erzeugt - im allgemeinen nur um einen oder zwei Zähler des digitalen zum analogen Wandler (DAC) variiert, den die ALC-Spannung selbst im System 990 erzeugt.

Wie dem Fachmann verständlich, läßt sich ein Algorithmus vorsehen, basierend auf dem Verhalten der ALC-Spannung, um eine Nicht-Homogenität der Flüssigkeit gegenüber dem homogenen Zustand zu unterscheiden. Verwendet man beispielsweise eine Maximalwert-zu-Maximalwert-ALC- Spannung, die DAC als Datenquelle erzeugt, so ist es möglich, die Maximalwert-zu-Maximalwert-Veränderung dieses Zählerwertes umzuwandeln, die Anzahl aufeinanderfolgender Zählungen in derselben Richtung (d. h. die Anzahl der Ereignisse, die entweder einen aufeinanderfolgenden Gain- Zuwachs oder eine Gain-Abnahme erfordert), zu einem numerischen Wert, der ein Maß für die Nicht-Homogenität ist. Da bei vielen Anwendungen die Quelle der Nicht- Homogenität bekanntermaßen nur auf Belüftung zurückzuführen ist, statt auf die Anwesenheit von den schallzerstreuenden Feststoffen, so läßt sich die numerische Anzeige als "Belüftungs"-Indikator bezeichnen.

Erfassen von Wasser in Öl

Unter zahlreichen Umständen hat Wasser eine andere Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit als Öl. Demgemäß ändert in Öl vorliegendes Wasser die Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit gegenüber derjenigen von Öl alleine bei jeglicher Temperatur, so wie im Flüssigkeitsdatenspeicher des erfindungsgemäßen Systems enthalten. Außerdem verursacht Wasser ein Schallstrahlenstreuen, so daß die Kombination veränderter Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit, der Belüftungs- Indikator sowie eine verringerte Signalstärkenanzeige die Anwesenheit von Wasser bestätigen. Liegt in der Pipeline keine Strömung vor, so kann eine sorgfältige Lokalisierung der Einzelstation (site station) das Erfassen des Wassergehaltes für sich alleine ermöglichen. Dieses Verfahren des Erfassens von Wasser in Öl ist in Fig. 5B dargestellt. Liegen alle drei Bedingungen vor, so ist es wahrscheinlich, daß Wasser in Öl vorhanden ist.

Erfassen von Druckschwankungen

Es ist wünschenswert, Druckwellen zu erfassen, die durch einen Katastrophenbruch erzeugt werden. Hierzu läßt sich die Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit Vs in der Flüssigkeit ausnutzen, die in einem bestimmten Verhältnis zwischen dem aktuellen absoluten Druck in der Flüssigkeit steht. Die Abhängigkeit beträgt etwa 2% Änderung pro 1000 psi. Da Vs für sechs signifikante Figuren gemessen wird, ist es möglich, selbst kleine plötzliche Änderungen des Druckes durch analysieren des Verhaltens von Vs zu erfassen. Eine plötzliche Änderung des Wertes von Vs pflanzt sich mit Schallgeschwindigkeit von der Bruchstelle zu jeder benachbarten Einzelstation fort und kommt an jeder Einzelstation zu einem Zeitpunkt an, der proportional zum relativen Abstand zwischen der Leckstelle und jeder Einzelstation getrennt ist. Ein Vergleichen der relativen Ankunftszeiten eines Abfalles des Vs-Wertes läßt sich dazu ausnutzen, den genauen Ort des Lecks zu ermitteln. Dies ist in den Fig. 5C und 5D gezeigt.

Fig. 5C zeigt das Grundverfahren zum Bestimmen der Lage einer Bruchstelle. Fig. 5D zeigt, wie die Stelle des Bruches mathematisch ermittelt werden kann. Tritt ein Bruch zwischen der Station N und der Station N+1 auf, die um einen bekannten Abstand K auseinanderliegen, so ist es ganz einfach, die Abstände S₁ oder S₂ zu bestimmen, die die Stelle des Lecks definieren. Vom Zeitpunkt t, zu welchem die Änderung des Vs-Wertes aufgezeichnet wird, gilt S₁ = V (t₁-t), wobei t der unbekannte Zeitpunkt des Lecks, und V die Geschwindigkeit des Schalles bedeuten. In gleicher Weise gilt S₂ = V (t₂-t). Weiterhin gilt die Gleichung S₁ + S₂ = K, und deshalb S₂ = Vt₂-Vt₁ + S oder Vt₂-Vt₁ + K - S₂, woraus sich

ergibt. In gleicher Weise läßt sich der Abstand S₁ berechnen.

Das Bestimmen des Ortes des Bruches kann auch auf der Basis der Verhältnisse der Zeitpunkte des Aufnehmens der Abfälle der Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit an jeder Station durchgeführt werden, als Triangulationstechnik.

Erfassen des Durchgangs einer Flüssigkeits-Grenzfläche

Da jede Flüssigkeit in einer Pipeline ein bestimmtes Vs/T- Verhältnis aufweist, kann das System gemäß der Erfindung den Augenblick erfassen, in welchem die Grenzfläche zwischen Flüssigkeiten an einer gegebenen Stelle oder Einzelstation ankommt. Eine Grenzflächen-Durchgangs- Charakteristik ist in Fig. 10 dargestellt, typisch für eine Pipeline mit einem raffinierten Produkt. Wie gezeigt, dauert der Durchlauf einer Grenzfläche üblicherweise 15 Minuten. Das System gemäß der Erfindung markiert den genauen Zeitpunkt aller dieser Ereignisse, und das genaue Zeitintervall zwischen dem Beginn und dem Ende des Durchgangs einer bestimmten Art von Flüssigkeit an jeder Einzelstation. Dies ist von großem Wert, da es die Überprüfung einer Massenbilanz eines jeden Typus ermöglicht, was dazu verwendet werden kann, um die wirksame Optimierung der Leck-Erfassungs-Algorithmen zu bestätigen, und/oder eine genaue Übermittlung der erfaßten Flüssigkeitsart. Außerdem erlaubt es ein wirkungsvolles Unterscheiden des Grenzflächen-Gemischs, das normalerweise vom Speichern der ungemischten Flüssigkeitsarten ausgeschlossen werden muß.

Wie aus Fig. 10 hervorgeht, führt das Gemisch zwischen zwei Flüssigkeiten zu einem Wert von Vs, der vom Mischungsverhältnis abhängt. Die Zwischenwerte lassen sich zusammen mit den gemessenen Flüssigkeitstemperaturwerten dazu ausnutzen, um die Dichte und die Viskosität der Flüssigkeit zwecks genauer Strömungsmessung zu interpolieren. Dieser Parameter kann außerdem als Maß für das Mischungsverhältnis selbst verwendet werden, bei Anwendungsfällen, die ein Mischen der beiden Flüssigkeiten erfordern.

Pig-Erfassung

Bei vielen Pipelines ist es üblich, zum Zwecke des Reinigens der Pipeline ein Pig durchlaufen zu lassen. Herkömmliche Turbinen- und PD-Messer verhindern den Durchlauf des Pigs, so daß solche Pipelines teure Bypass- Leitungen und/oder den Einbau von Verteilern erfordern, damit die volle lichte Weite ausgenutzt werden kann. Im Falle des nicht-intrusiven Durchlaufzeit-Flowmeters zum Anklemmen läßt sich die volle lichte Weite ausnutzen, und die Flowmeter kommen mit dem durchlaufenden Pig natürlich nicht in Kollision.

Es gibt zahlreiche Fälle, in welchen ein Pig "verlorengeht", da Pipelines außerordentlich lang sind. Läuft ein Pig hindurch, so wird der Schallstrahl vorübergehend unterbrochen. Das System gemäß der Erfindung verwechselt dieses Ereignis keineswegs mit dem Zustand der leeren Pipeline, da das System dahingehend programmiert werden kann, daß es zwischen diesen beiden Ereignissen unterscheidet, indem der charakteristische Bereich der Unterbrechungsdauer erfaßt wird, um ein Pig als solches zu identifizieren.

Es ist bekannt, daß Erdöl-Pipelines ein periodisches "Pigging" benötigen, d. h. den Durchgang einer Vorrichtung zum Mitnehmen von Ablagerungen, die hervorgerufen wurden durch das vorausgehende Durchlaufen verschiedener Arten von Rohöl und raffinierten Erdöl-Produkten von den Wänden der Pipeline. Diese Ablagerungen würden andernfalls die lichte Weite verringern oder den erforderlichen Pumpendruck steigern.

Pigs können dadurch in einer Pipeline "verlorengehen", da sich Substanzen an den Pipeline-Wandungen anhängen, oder durch Engstellen. Demgemäß ist es wichtig zu wissen, wann ein Pig eine bestimmte Stelle passiert hat. Läuft ein Pig durch die Pipeline an einer bestimmten Stelle, so unterbricht es einen Schallstrahl und damit ein Signal. Dies hat grundsätzlich dieselbe Wirkung, wie der Zustand der leeren Pipeline. Deswegen muß zwischen diesen beiden Zuständen eine Unterscheidung eingeführt werden.

Die Erfindung unterscheidet zwischen dem Leerzustand und dem Pig-Durchlauf durch Einbau eines Zeitschaltwerkes, das anzeigt, wann der Schallstrahl zuerst unterbrochen wurde. Wird der Strahl innerhalb der eingestellten Zeitspanne wieder hergestellt, so dauert dies beim Wiederfüllen der Pipeline länger, als beim Durchlaufen eines Pigs. Dies wird vom System zur Unterscheidung zwischen den beiden Ereignissen ausgenutzt. Außerdem ist das Wiederfüllen einer Pipeline verbunden mit einer Periode eines langsamen Schallsignal-Amplitudenanstieges, da Luft oder Gas, die in der Pipeline während des leeren Zustandes vorliegen, langsam ausgetrieben werden. Dieses Verfahren zum Bestimmen eines Pig-Durchgangs ist in Fig. 10A dargestellt.

Line-Pack-Erfassung

Da Pipeline-Segmente normalerweise außerordentlich lang sind, in manchen Fällen mehr als 25 Meilen, so ist es klar, daß beim Einschalten der Pumpe und beim Beginnen der Strömung eine gewisse Zeitspanne verstreicht, bis die Flüssigkeitsströmung an einer Stelle weit von der Pumpe entfernt dieselbe Geschwindigkeit wie die Flüssigkeitsströmung in der Nähe der Pumpe erreicht. Während dieser Zeitspanne komprimiert die Pumpe die Flüssigkeit in der Pipeline. Dies führt zu sogenanntem "line pack". Die Strömung strömt somit an der Einzelstation, der Flüssigkeit zuströmt, bei geringerem Durchsatz, als im Bereich der Einzelstation, von der die Flüssigkeit ausgeht. Dieser Mangel hat ganz und gar die Erscheinung eines Lecks, obwohl es kein solches ist. Somit muß eine Unterscheidung herbeigeführt werden, um falschen Alarm zu vermeiden, oder den falschen Eindruck einer Verschmutzung der längeren Integrationsperiode.

Im Hinblick auf den letztgenannten Fall ist es entscheidend den Line-Pack-Zustand zu erfassen, oder das Gegenteil hiervon, und zwar als Realzeit. Das System gemäß der Erfindung unternimmt dies durch Erkennen, daß Line Pack erfaßt werden kann durch die Korrelation der Änderung des Druckes der Flüssigkeit in Kombination mit dem Anstieg oder Abfall des Durchsatzes. In Fig. 13 ist dies dargestellt. Da die Änderung des Durchsatzes sofort durch deren Einfluß auf die gemessene Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit erfaßt wird, ist es möglich, die Druckänderung ohne ein tatsächliches Eingreifen in die Pipeline zum Erfassen einer möglichen Druckänderung durchzuführen. Bekanntlich geht der Druckanstieg stets mit einer Geschwindigkeitssteigerung einher, und ein Druckabfall demgemäß mit einem Geschwindigkeitsabfall. Das System der Erfindung differenziert die aufgezeichnete Geschwindigkeit Vs als Funktion der Zeit. Sodann stellt das System gemäß der Erfindung eine mathematische Korrelation dieser Information mit dem Differenzial des Durchsatzes her. Übersteigt das Produkt dieser beiden Variablen einen ausgewählten "Schwellenwert", so spricht sich das System entweder für den "Line-Pack-Zustand" oder für die Abwesenheit eines solchen Zustandes aus, je nach Verhalten der Geschwindigkeit und des Durchsatzes.

Dieses Erfassen wird gleichzeitig mit dem erfaßten Unterschied der Durchsätze zwischen einander benachbarten Einzelstationen vorgenommen. Seine Anwesenheit wird dazu ausgenutzt, den Unterschied der Strömung aus jenen Daten wegzulassen, aus welchen die ein Minuten dauernden Integrationsperioden-Alarmsignale abgeleitet werden. Es wird somit nicht in die 5, 15 oder 60 Minuten dauernden Integrationsperioden eingegeben. Hieraus folgt, daß die Daten dieser Perioden nicht gestört werden, und daß keine Korrektur erforderlich ist.

Das Vorliegen des Line-Pack-Zustandes ist in Fig. 12 wiedergegeben.

Das Folgende faßt die Parameter der Einzelstationen und der Mutterstation (Site Station und Master Station) zusammen, die wünschenswert sind für eine einwandfreie Leckerfassung:

- Strömungsbereich von 0 bis +/- 40 ft/s Strömungsgeschwindigkeit, in zwei Richtungen;
- Strömungsempfindlichkeit von 0,001 ft/s bei jeglichem Durchsatz, selbst bei Null;
- Eichstabilität von 0,05 bis 0,1 Prozent;
- genauer Betrieb bei einer Reynoldschen Zahl von 1 bis 108;
- Doppelstrahlbetrieb, unempfindlich gegenüber verwundenen Strömungsprofilen aufgrund begrenzten Gradlaufs der Pipeline;
- 10 Hz Strömungserfassungs-Ansprechhäufigkeit;
- zuverlässige angeklemmte Transducer berühren die Flüssigkeit nicht und können ohne Abschalten der Pipeline installiert und/oder gewartet werden;
- RTD-Temperaturmessung von außen bezüglich der Pipeline-Flüssigkeits-Expansions/Kontraktions- Erfassung;
- eine Strömungs-Vorschub-Geschwindigkeit von 24 m/s²;
- erfaßt die Flüssigkeits-Schalleigenschaften, und ermöglicht bei Temperaturen die Flüssigkeits- Identifizierung zum Zwecke der Bestimmung der Viskosität und der Dichte;
- eingebauter Datenlogger mit Ortsidentifizierung und Zeitstempel;
- umfaßt 9600 Baud/min, RS-232 I/O Serial Data Kommunikation;
- eingebautes Diagnostik-System unterrichtet den Benutzer über den Zustand der Flüssigkeit und des Systems wie leere Pipeline, Belüftung, umgekehrte Strömung und Zustand der Einrichtung;
- Strömungscomputer ausgelegt zwischen -40°F und +155°F, sowie Transducer bis zu 450°F;
- eingebaute Ultraschall-Grenzflächenerfassung;
- eingebaute Pig-Erfassung;
- im Inneren sicher.

Systemgleichungen

Das System gemäß der Erfindung führt die Kompensationen der thermischen Expansion und Kontraktion der Pipeline und der Flüssigkeit zwischen einander benachbarten Einzelstationen gemäß thermodynamischen Gleichungen aus, die wie nachstehend typifiziert sind.

Das thermische Modell beinhaltet Gleichungen, die in jeder Sektion des Pipeline-Segmentes die Zunahme oder Abnahme der Temperatur wiedergeben, und zwar durch Berechnen der Einflüsse des Wärmeaustauschs der jeweils berechneten Sektions-Temperatur in Bezug auf die berechnete örtliche Umgebungstemperatur der Sektion, wie auch den Einfluß der Umwandlung flüssiger kinetischer Energie in thermische Energie. Diese Berechnung wird in regelmäßigen Zeitabständen durchgeführt, üblicherweise einmal pro Minute. Handelt es sich bei einer Sektion um eine Untererd- Anlage, so wird die Umgebungstemperatur des Bodens selbst durch die Vorgeschichte der Temperatur der Flüssigkeit beeinflußt, die zuvor durch die Sektion geströmt war, und den Boden aufgeheizt oder abgekühlt hat, wobei sich die Temperatur gegenüber der Umgebungstemperatur ändert, die vorliegen würde ohne diese thermische Trägheit, die eine Eigenschaft des Bodens ist, jedoch nicht von Wasser oder Luft, welche als unbegrenzte Wärmeleiter angesehen werden.

Die thermodynamischen Gleichungen, die sich beim Berechnen der Temperatur der Flüssigkeit am Ende des Segmentes, an welchem die Flüssigkeit austritt, erfolgreich anwenden lassen, sind unten wiedergegeben. Diese Gleichungen sind brauchbar, vorausgesetzt, daß die Gleichungsparameter durch den Prozeß der Optimierung derart konditioniert werden, daß sie die tatsächlichen Wärmeübertragungseigenschaften einer jeden Pipeline wiedergeben.

Allgemeine thermodynamische Gleichung:

dT/dt = Kf_*Vf³ + Kpa (TA-TL)

Umwandlungsgleichung von der Kinetik zur Thermik, wobei gilt:

Kf = f(0.07716/ (2_*D_*g)), und
Vf = Flüssigkeitsgeschwindigkeit in m/s
f = Reibungsfaktor
D = Lichte Weite der Pipeline
g = Gravitätskonstante
dT = Temperaturänderung einer Sektion in der letzten Minute aufgrund des thermischen Energiezuwachses oder -Verlustes
dt = Zeitintervall zwischen Berechnungen (üblicherweise jeweils eine Minute)
Verhältnis zwischen Flüssigkeits- und Umgebungstemperatur dT/dt (Umgebungs-Austausch) = Kpa (TA-TL)
TA beinhaltet die Einwirkung der thermischen Trägheit, falls die Sektion in der Erde verlegt ist
Kpa = Thermischer Kopplungskoeffizient (°C/min/(TA-TL)
TA = Umgebungstemperatur (°C) für Luft, Erde oder Wasser
TL = Flüssigkeitstemperatur (°C).

Die Mutterstation erfaßt den Durchsatz, die Temperatur, die Belüftung, die Schall-Eigenschaften sowie alle anderen, an jeder Einzelstation gesammelten Daten. Die Nettoänderung im Segment des Flüssigkeits- und Pipeline-Volumens wird sodann berechnet unter Anwendung der thermischen Expansions- Koeffizienten entsprechend den jeweiligen Stoffen; die Flüssigkeitseigenschaften werden mit Hilfe des oben genannten Verfahrens der Flüssigkeits-Typen-Identifizierung ermittelt, und mittels des Eingebens der Daten für jeden Flüssigkeitstypus, wie zuvor abgespeichert.

Der Unterschied der korrigierten Eintritts- und Austrittsvolumina wird für jedes Pipeline-Segment berechnet, üblicherweise einmal pro Minute. Die Nettovolumina werden für verschiedene Zeitintegrationsperioden berechnet, üblicherweise für vier Perioden. Jede Periode weist ihren eigenen Grenzwert für eine zulässige Volumen-Akkumulation vor dem Auslösen eines Leckalarmes auf. Es werden Vorkehrungen in der Mutterstation zur Anzeige dieser Information gegeben, und zwar sowohl graphisch mit sichtbaren Alarmgrenzwerten, oder numerisch. Ebenfalls werden entsprechende Zeitstempel und Zuverlässigkeitsfaktoren wiedergegeben, ermittelt anhand verschiedener Zustände bezüglich der Belüftung, des Füllungsgrades der Pipeline, der Reynoldschen Zahl, usw., soweit auf eine bestimmte Pipeline anwendbar, während des Verfahrens der Optimierung.

Das System verwendet die vermittelten Flüssigkeits- und Umgebungstemperaturen an jeder Einzelstation, um die augenblickliche Temperatur sämtlicher Sektionen innerhalb jedes Pipeline-Segmentes zu berechnen. Es berechnet sodann die Änderung der durchschnittlichen Flüssigkeits- und Pipeline-Temperatur, soweit stattgefunden seit dem letzten Datenbericht. Aufgrund dieser Information berechnet das System sodann die Flüssigkeitsmenge, die aus jedem Pipeline-Segment austritt, nicht auf der Basis der Strömung, sondern aufgrund einer Änderung der thermischen Bedingungen innerhalb des Segmentes. Die Mutterstation verwendet sodann diese Information, zusammen mit den wiedergegebenen Segment-Eintritts- und Austritts- Durchsätzen, um die nicht-thermisch induzierte Nettodifferenz des Volumens zu berechnen, das jedes Pipeline-Segment während einer jeden Periode durchlaufen hat.

Die berechnete Differenz des Segment-Volumens wird in vier verschiedene FIFO-Segment-Integrationsperioden eingegeben, üblicherweise 1, 5, 15 und 60 Minuten. Diesen Perioden ist jeweils ein "Warn"- und "Alarm"-Volumengrenzwert zugeordnet, um Katastrophenlecks, mittlere Lecks, kleine Lecks und minimale Lecks zu erfassen. Allgemein gesagt soll das kleinste Leck in der kürzest möglichen Zeit angezeigt werden.

Die resultierenden Daten werden in der Mutterstation auf dem Bildschirm entweder in graphischer Form wiedergegeben - siehe Fig. 11 -, unter Angabe des Durchsatzes an jeder Einzelstation, zusammen mit den laufenden Warn- und Alarm- Grenzwerteinstellungen, der Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit und den Flüssigkeits- und Umgebungstemperaturen, oder als Tabellendisplay - siehe Fig. 12 - für jedes Pipeline-Segment. Im Tabellendisplay wird jedes Segment, dessen Daten ein Warn- oder Alarmniveau anzeigen, in gelber bzw. roter Farbe wiedergegeben, zusammen mit einem Anwendungs-Bedingungs-Faktor (AppCon), worauf noch später eingegangen werden soll, und der auf den laufenden Bedingungen in diesem Segment basiert. Somit kann sich die Bedienungsperson zuverlässig auf die Informationen stützen.

Die Benutzung des AppCon-Faktors verhindert einen falschen Alarm, da das Vorliegen der Bedingungen wie übermäßige Belüftung, schlaffe Leitung oder Line Packing eine voreilige Reaktion ausschließt. Die Bedienungsperson kann sodann den vollständigen Diagnostikschirm für dieses Segment abfragen und eine fundierte Entscheidung bezüglich des Auslösens des Alarmes treffen. Das System nimmt somit den Pipeline-Betrieb niemals dem Bedienungspersonal aus der Hand. Es unterrichtet das Personal über den Zustand, so daß eine auf gesicherter Information basierende Entscheidung getroffen werden kann. Sämtliche Bedingungen sowie die Reaktionen des Bedienungspersonales werden am besten für künftige Rückgriffe abgespeichert.

In Fig. 11 zeigt Kurve (a) den Durchsatz in bbl/h für zwei Einzelstationen SS1 und SS2. Kurve (b) zeigt das Ein- Minuten-Perioden-Delta in bbl für die nichtkompensierten Volumendifferenzen und die thermisch kompensierten Volumendifferenzen, wie auch die + und - Grenzwerte, hier eingestellt auf 3 bbl. Wird eine Warnung oder ein Alarm erzeugt, so wird dies gegenüber dem entsprechenden Bereich, der mit "Warnung" oder "Alarm" markiert ist, angezeigt. Dies soll weiter unten erklärt werden. Wie in Kurve (b) dargestellt, wird ein Line-Pack-Zustand X erfaßt, jedoch erzeugt das System keinen Alarm, da das AppCon Delta, wie unten erläutert, null beträgt und unterhalb des Grenzwertes liegt.

Kurve (c) zeigt die Schallfortpflanzungsgeschwindigkeiten der Flüssigkeit an jeder Einzelstation und erlaubt somit, wie erklärt, die Identifikation des Flüssigkeitstypus. Kurve (c) zeigt, daß Wasser erfaßt wurde beim Eintreten in Segment an Einzelstation 1, und sodann das Segment an Einzelstation 2 verlassen hat. Dies wird durch die Veränderung der Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit von Öl gegenüber jener in Wasser angezeigt.

Kurve (d) zeigt die gemessenen und berechneten Flüssigkeitstemperaturen an den Einzelstationen 1 und 2 wie auch die Umgebungstemperaturen an jeder Einzelstation.

In Fig. 12 sind die verschiedenen Integrationsperioden für eine Einzelstation dargestellt. Ähnliche Tabellen werden für jede Einzelstation angegeben. Der Grenzwert für die Ein-Minuten-Periode beträgt 3 bbl, wie unter Bezugnahme auf Fig. 11 gezeigt. Der AppCon ist ein Maß der Zuverlässigkeit in Prozent des Volumen-Delta. Der AppCon pro Minuten-Delta beträgt 67%. Eine Leck-Warnung wird dann gegeben, wenn das Delta den Grenzwert überschreitet. Ein Leck-Alarm wird erzeugt, falls das AppCon-Delta, das als das Produkt von Delta und AppCon zu definieren ist, im vorliegenden Falle 0,397×0,67 = 0,266 beträgt für eine Minuten-Periode, den Grenzschwert oder Schwellwert überschreitet. Wie in Fig. 12 dargestellt, wird an der gezeigten Einzelstation keine Leck-Warnung und kein Leck- Alarm gegeben, da das Delta und das AppCon-Delta den anwendbaren Grenzwert nicht überschreiten.

Wie in Fig. 12 gezeigt, werden auch andere Werte wie Belüftung, Füllungsgrad, Line Packing, Durchsatz der Grenzfläche usw. wiedergegeben.

Jedes Segment wird in Bezug auf seine Abmessungen identifiziert, und die Stoffe sowie die Flüssigkeitsdaten werden für sämtliche bekannten, in der Pipeline vorgesehenen Flüssigkeiten registriert. Die Flüssigkeitsdaten beinhalten alle entscheidenden physikalischen und thermodynamischen Eigenschaften, wie erforderlich für die Berechnung von Algorithmen, so wie unten dargestellt, und zwar für die betreffende Pipeline. Die Parameter einer hypothetischen Pipeline sind in der folgenden Tabelle 2 gezeigt:

Tabelle 2

Tabelle 3

Definitionen der Tabelle 3-Kolonnenüberschriften

Zeit: Zeit des letzten Datenberichtes
VF1: Angezeigte oder berechnete Strömungsgeschwindigkeit
Strecke: Von der Flüssigkeit seit dem letzten Datenbericht zurückgelegte Strecke
Vv1: Volumen, das in das Pipeline-Segment eintritt
Flüssigkeit 1: Flüssigkeitstyp, der in das Pipeline-Segment eintritt
Tp1: Gemessene Temperatur der in das Pipeline-Segment eintretenden Flüssigkeit
d1: Dichte der in Einzelstation 1 eintretenden Flüssigkeit

Flüssigkeit 2: Typus der aus Einzelstation 2 austretenden Flüssigkeit
Ta1: Umgebungstemperatur an Einzelstation 1
Ta1.1: Umgebungstemperatur an Pipeline-Sektion 1
Ta1.2: Umgebungstemperatur an Pipeline-Sektion 2
Ta1.3: Umgebungstemperatur an Pipeline-Sektion 3
Ta1.4: Umgebungstemperatur an Pipeline-Sektion 4
Ta1.5: Umgebungstemperatur an Pipeline-Sektion 5
Ta1.6: Umgebungstemperatur an Pipeline-Sektion 6
Ta1.7: Umgebungstemperatur an Pipeline-Sektion 7
Ta1.8: Umgebungstemperatur an Pipeline-Sektion 8
Ta1.9: Umgebungstemperatur an Pipeline-Sektion 9
Ta1.10: Umgebungstemperatur an Pipeline-Sektion 10
Ta2: Umgebungstemperatur an Einzelstation 2

TL1.0: Angenommene oder gemessene Temperatur der in Einzelstation 1 eintretenden Flüssigkeit
TL1.1: Gemessene Temperatur der Flüssigkeit an Pipeline-Sektion 1
TL1.2: Gemessene Temperatur der Flüssigkeit an Pipeline-Sektion 2
TL1.3: Gemessene Temperatur der Flüssigkeit an Pipeline-Sektion 3
TL1.4: Gemessene Temperatur der Flüssigkeit an Pipeline-Sektion 4
TL1.5: Gemessene Temperatur der Flüssigkeit an Pipeline-Sektion 5
TL1.6: Gemessene Temperatur der Flüssigkeit an Pipeline-Sektion 6
TL1.7: Gemessene Temperatur der Flüssigkeit an Pipeline-Sektion 7
TL1.8: Gemessene Temperatur der Flüssigkeit an Pipeline-Sektion 8
TL1.9: Gemessene Temperatur der Flüssigkeit an Pipeline-Sektion 9
TL1.10. Gemessene Temperatur der Flüssigkeit an Pipeline-Sektion 10
TL2c: Berechnete Temperatur der Flüssigkeit an Einzelstation 2
TL2: Gemessene Temperatur der Flüssigkeit an Einzelstation 2

dTL1.1: Berechnete Änderung der Temperatur in der letzten Minute in Sektion 1 aufgrund kinetischer und Strahlungs/Leitungs- Wirkungen
dTL1.2: Berechnete Änderung der Temperatur in der letzten Minute in Sektion 2 aufgrund kinetischer und Strahlungs/Leitungs- Wirkungen
dTL1.3: Berechnete Änderung der Temperatur in der letzten Minute in Sektion 3 aufgrund kinetischer und Strahlungs/Leitungs- Wirkungen
dTL1.4: Berechnete Änderung der Temperatur in der letzten Minute in Sektion 4 aufgrund kinetischer und Strahlungs/Leitungs- Wirkungen
dTL1.5: Berechnete Änderung der Temperatur in der letzten Minute in Sektion 5 aufgrund kinetischer und Strahlungs/Leitungs- Wirkungen
dTL1.6 Berechnete Änderung der Temperatur in der letzten Minute in Sektion 6 aufgrund kinetischer und Strahlungs/Leitungs- Wirkungen
dTL1.7: Berechnete Änderung der Temperatur in der letzten Minute in Sektion 7 aufgrund kinetischer und Strahlungs/Leitungs- Wirkungen
dTL1.8: Berechnete Änderung der Temperatur in der letzten Minute in Sektion 8 aufgrund kinetischer und Strahlungs/Leitungs- Wirkungen
dTL1.9: Berechnete Änderung der Temperatur in der letzten Minute in Sektion 9 aufgrund kinetischer und Strahlungs/Leitungs- Wirkungen
dTL1.10: Berechnete Änderung der Temperatur in der letzten Minute in Sektion 10 aufgrund kinetischer und Strahlungs/Leitungs- Wirkungen
dvp: Gesamtänderung des Pipeline-Volumens in dieser Minute
dVpL: Gesamtänderung des Pipeline-Flüssigkeitsvolumens in dieser Minute
Vv2: Gemessener Volumenaustritt aus Einzelstation 2
dVL: Berechnetes Leckvolumen während dieser Minute oder während der Berichtsperiode
5 min: Durchschnittliches berechnetes Leckvolumen in den letzten 5 Minuten
15 min: Durchschnittliches berechnetes Leckvolumen in den letzten 15 Minuten
60 min: Durchschnittliches berechnetes Leckvolumen in den letzten 60 Minuten

Einzelbeschreibung des Temperatur-Modellier-Verfahrens-Einführung

Durch das Temperatur-Modellier-Verfahren gemäß der Erfindung soll das Berechnen inkrementaler Temperaturänderungen der Flüssigkeit in der Pipeline an jeder einer bestimmten Anzahl gleicher Volumen-Segmente entlang der Pipeline berechnet werden können. Basierend auf den Temperaturveränderungen lassen sich die Netto-Expansion oder- Kontraktion der Flüssigkeit in der Pipeline sowie die Expansion oder Kontraktion der Pipeline selbst berechnen.

Die folgenden Faktoren beeinflussen die Berechnungen:

1) Die örtliche Umgebungstemperatur an jeder Einzelstation sowie der thermische Austausch- Koeffizient zwischen Flüssigkeit und Umgebung.
2) Die örtliche Temperatur der Pipeline-Wandung, beeinflußt sowohl durch die Umgebungstemperatur, als auch durch die Flüssigkeitstemperatur, wird nicht als unabhängiger Faktor betrachtet, da die relative Masse der Pipeline-Wandung verglichen mit der Flüssigkeit, die eingeschlossen ist, als nicht-signifikant betrachtet wird. Wird die Umgebung der Pipeline- Wandung durch diesen Energieaustausch beeinflußt, was bei einer unterirdischen Pipeline, die den Boden aufheizt, der Fall wäre, so läßt sich die Flüssigkeitstemperatur ermitteln unter der Annahme von Umgebungsdaten-Eingängen aus vorausgegangenen Zeit- Zellen. Dies erfordert das Abspeichern einiger zusätzlicher Daten, jedoch nur während maximal etwa 15 Minuten.
3) Die Temperaturänderung der Flüssigkeit als kinetische Energie wird in thermische Energie umgewandelt. Es ist zu erwarten, daß die Geschwindigkeit und die Viskosität der Flüssigkeit bei dem potentiellen Temperaturanstieg Faktoren darstellen, und daß sich das Umwandlungsverhältnis von kinetischer in thermischer Energie in gleicher Weise unter Berücksichtigung der örtlichen Viskosität auf sämtliche Bereiche der Pipeline anwenden läßt, da die Strömungsgeschwindigkeit im wesentlichen überall dieselbe ist.
4) Die Ankunft eines definierten Flüssigkeitsvolumens bei einer bestimmten Temperatur in einer Pipeline-Sektion von einer vorausgegangenen Sektion bestimmt die neue Durchschnittstemperatur dieser Pipeline-Sektion. Dies erlaubt das Berechnen der Netto-Expansion oder -Kontraktion, da thermische Energie durch die Pipeline- Wandung in die Umgebung abgegeben wird, beispielsweise abgestrahlt wird. Die Geschwindigkeit des Übergangs der thermischen Energie wird durch die Differenz zwischen der laufenden Temperatur und der Umgebungstemperatur bestimmt. Es ist nicht zu erwarten, daß die Diffusion thermische Energie zwischen einander benachbarten Segmenten der Flüssigkeit ein entscheidender Faktor ist.

Berechnen der laufenden Temperatur in allen Pipeline- Sektionen

Gemäß dem Temperatur-Modellier-Verfahren der Erfindung werden sämtliche Berechnungen einmal pro Minute in der folgenden Reihenfolge durchgeführt:

Zu einem gegebenen Zeitpunkt ist folgendes bekannt:

1) Die Umgebungstemperatur in jeder Sektion, berechnet durch lineare Interpolation von Umgebungstemperatur- Sensoren an jeder der benachbarten Einzelstationen.
2) Die Flüssigkeitstemperatur am Eingang der Pipeline.
3) Die Flüssigkeitstemperatur in jeder Sektion, beruhend auf vorausgegangener Berechnung, so wie unten beschrieben.
4) Die Anfangstemperatur der Flüssigkeit in allen Pipeline-Sektionen - ohne vorausgegangene Information - wird als gleich angesehen mit der in jeder Pipeline-Sektion jeweils herrschenden Umgebungstemperatur.
5) Die Zunahme bzw. Abnahme der Temperatur der Flüssigkeit in jeder Sektion durch thermischen Energietransfer zur Umgebung bzw. von der Umgebung durch die Pipeline-Wandung innerhalb der letzten Minute.
6) Der innere Anstieg der Temperatur der Flüssigkeit aufgrund der Umwandlung von kinetischer in thermischer Energie während der letzten Minute.
7) Die proportionale Änderung der Flüssigkeitstemperatur in jeder Sektion aufgrund der Ankunft einer neuen Flüssigkeit mit der Temperatur der vorausgegangenen Sektion und der Abgabe alter Flüssigkeit an die nächste Sektion.

Die Minuten-Zeit-Periode wird somit mit einem neuen Satz von Anfangsbedingungen für die Berechnungen der nächsten Minute beendet.

Die thermischen Umwandlungsfaktoren lassen sich aus einer Reihe von Quellen erhalten:

a) Berechnungen, basierend auf thermodynamischen Betrachtungen in Kombination mit thermischen Eigenschaften des in Rede stehenden Stoffes sowie deren Massen.
b) Testdaten aus Pipeline-Simulationen.
c) Korrelation der berechneten Pipeline-Wandungs- Temperatur mit tatsächlichen Pipeline-Daten. Es lassen sich Listen oder automatische Optimierungen der Berechnungs-Parameter vorsehen, die auf diesem Typus vorausgegangener Daten beruhen.

Berechnung der thermischen Expansion von Pipeline und Flüssigkeit

Es wird einmal pro Minute ein vollständiges Temperaturprofil sämtlicher Sektionen aller Segmente der Pipeline berechnet. Die Änderung der tatsächlichen Temperatur der Flüssigkeit und der Pipeline-Wandung läßt sich somit berechnen. Da jedoch am Eingang der Pipeline neue Flüssigkeit mit einer willkürlichen Temperatur eintritt, was nur ein Faktor beim Bestimmen der Strahlung zur Umgebung bzw. von der Umgebung ist, ist es entscheidend, sicherzustellen, daß die berechnete Temperatur nur jene ist, die der Wärmestrahlung bzw. Wärmeleitung zuzuordnen ist, und der Umwandlung kinetischer Energie in Wärme.

Man macht dies am besten durch Berechnen der Temperaturänderung einer jeden Sektion, und zwar nicht nur aus der Differenz zwischen der vorausgegangenen und der derzeitigen Temperatur, was den unerwünschten Einfluß der Temperatur der neuen Flüssigkeit beinhalten würde, sondern nur aus den kinetischen und Wärmestrahlungs-Gleichungen.

Sobald die Berechnung für jede Pipeline-Sektion durchgeführt ist, so werden die Volumenänderung dieser Sektion der Pipeline-Wandung und die Volumenänderung des Flüssigkeitsvolumens dieser Sektion berechnet. Dabei wird davon ausgegangen, daß eine Expansion der Flüssigkeit bereits "sofort" im gemessenen Strömungsvolumen für diese Minute der Pipeline-Strömungsmessung zum Ausdruck gekommen ist. Ein Anstieg des Flüssigkeitsvolumens muß daher vom dem gemessenen Strömungsflüssigkeits-Ausgang Vv2 dieser Minute abgezogen werden. Umgekehrt muß ein Anstieg des Pipeline- Volumens in diesem Abschnitt von Vv2 abgezogen werden.

Die Differenz zwischen der Berechnung Vv2-Vv1 einer jeden Minute wird integriert, und das Netto-"Leck" oder der Netto-"Überschuß" wird für jede gewünschte Integrationsperiode bestimmt.

Fig. 3B zeigt die vom System vorgesehenen Schritte zum Kompensieren der Temperatureinflüsse. Das System beinhaltet zweckmäßigerweise die folgenden Schritte:

1) Erfassen der Strömung und der Temperatur der Flüssigkeit T_L, die in ein Segment einer Pipeline eintritt bzw. dieses verläßt, wobei das Segment als jener Teil der Pipeline zwischen den vorgenannten Einzelstationen definiert wird (Schritt 100).
2) Erfassen der Umgebungstemperatur T_A der Pipeline an jeder Einzelstation, um zu ermitteln, ob die Umgebung der Pipeline jene von Luft, Wasser oder Erde ist - letzteres im Falle einer unter der Erde verlegten Pipeline (Schritt 200).
3) Ausdrücken der Wirkung der gemessenen Umgebungstemperaturen an jeder der systematisch bestimmten Anzahlen definierter gleicher Volumen- Sektionen des vorgenannten Pipeline-Segmentes gemäß der Topographie des Segmentes der Pipeline; es wird somit beschrieben, ob jede Sektion des Segmentes in Luft, Wasser oder im Boden verlegt ist (Schritt 300).
4) Bestimmen des Einflusses des vorausgegangenen Temperaturverlaufes auf jede Sektion, ermittelt durch die Segment-Topologie auf die laufenden und zukünftigen Umgebungstemperaturen (Schritt 400).
5) Bestimmen des Zuwachses oder Abfalles der Temperatur einer jeden Sektion, entweder zufolge des Austausches thermischer Energie mit der lokalen Sektions-Umgebung, oder aufgrund der Umwandlung flüssiger kinetischer Energie in thermische Energie, unter Anwendung entsprechender Ausdrücke der thermodynamischen Beziehungen, die für diese Verfahren maßgeblich sind (Schritt 500).
6) Bestimmen des Typus der in die Pipeline eintretenden Flüssigkeit, um den richtigen Expansions-Koeffizienten zu ermitteln (Schritt 600).
7) Bestimmen, welche Sektion jeder Typus der Flüssigkeit, die in die Pipeline eingeleitet wurde, zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht wurde, so daß die Temperaturänderung einer jeden solchen Sektion den richtigen Flüssigkeits-Expansions-Koeffizienten dazu verwenden kann, um die Änderung des Flüssigkeitsvolumens in jeder Sektion aufgrund der Änderung der Sektions-Temperatur zu bestimmen (Schritt 700).
8) Bestimmen der Expansion oder Kontraktion der Flüssigkeit und der Pipeline in jeder Sektion, wenigstens einmal pro Minute, aufgrund des berechneten Anstieges oder Abfalles der Temperatur der Sektion in der letzten Minute, wobei die Expansions-Koeffizienten benutzt werden, die auf das Material der Pipeline selbst anwendbar sind, sowie der Flüssigkeit, die gegeben wird, zu irgend einem gegebenen Zeitpunkt (Schritt 800).
9) Korrigieren der Differenz des gemessenen Volumens der in das Pipeline-Segment eintretenden und dieses verlassenden Flüssigkeit wenigstens einmal pro Minute durch Addieren oder Subtrahieren der gesamten zuvor genannten Expansion oder Kontraktion der Flüssigkeit und der Pipeline sämtlicher Sektionen im Segment während derselben Zeitspanne (Schritt 900).
10) Berechnen der erwarteten absoluten Temperatur einer jeden Sektion dieses Segmentes wenigstens einmal pro Minute unter Verwendung des Anstieges oder Abfallens der Sektions-Temperatur (Schritt 1000).
11) Optimieren der Parameter der oben verwendeten thermodynamischen Beziehungen, um den kleinsten Unterschied zwischen der berechneten und der gemessenen Temperatur einer Stelle sicherzustellen, an welcher eine solche Messung und Berechnung verglichen werden kann, an der Stelle des Temperatursensors gegen welche die Flüssigkeit strömt (Schritt 1100).
12) Berechnen der thermischen Korrektur der Netto-Volumen- Änderung des Pipeline-Segmentes und der in ihm strömenden Flüssigkeit, ungeachtet der Strömungsrichtung (Schritt 1200).

Anwendung des Temperatur-Modellier-Verfahrens als Pipeline- Leck-Datenprozessor

Die Temperatur-Simulations-Technik lädt sich dazu ausnutzen, um die Möglichkeit eines Lecks aus von einer Pipeline vorliegenden Daten zu berechnen. Es wird auf die obigen Tabellen 2 und 3 und die sich auf Tabelle 3 beziehenden Definitionen Bezug genommen. Das Folgende muß unternommen werden:

1) Es werden Vv1 und Vv2 in die entsprechenden, für derartige Daten vorgesehenen Kolonnen eingegeben, wobei die Daten vorzugsweise in Einheiten von Barrel pro Minute angegeben werden. Jeder Dateneingang ist somit gleich dem Volumen der Flüssigkeit, die in der letzten Minute geströmt ist.
2) Es wird sichergestellt, daß die Daten in der Zeitkolonne derart aufgeführt sind, daß für die Daten eines gegebenen Tages "0" gleich 24.00 Uhr bedeutet. Je nach der Kapazität der Mutterstation (oder des PC) gilt die Datenmenge entweder für einen vollen Tag, einen halben Tag (vormittags oder nachmittags), oder für eine 6-Stunden-Periode, beginnend um 24.00 Uhr.
3) Die Pipeline-Parameter werden für jedes besondere Segment der Pipeline eingegeben, d. h. die lichte Weite, die Länge, und falls anwendbar die Anzahl der Sektionen, in welche dieses Pipeline-Segment unterteilt ist.
4) Es wird die lineare Strömungsgeschwindigkeit Vf in m/s in der entsprechenden Kolonne berechnet.
5) Es wird die Flüssigkeitstemperatur an der ersten Einzelstation T1 in der mit TL10 bezeichneten Kolonne eingegeben.
6) Es wird die an der Einzelstation 2 gemessene Flüssigkeitstemperatur TL2 in der mit T2 bezeichneten Kolonne eingetragen. Diese wird mit der berechneten Flüssigkeitstemperatur TL2c verglichen, um zu ermitteln, ob die in dem Pipeline-Modell verwendeten Parameter richtig sind.
7) Es werden die Umgebungstemperaturen der Einzelstation 1 und der Einzelstation 2 in die richtigen Kolonnen Ta1 und Ta2 eingetragen. Das System berechnet sodann automatisch die Umgebungstemperatur in jeder Sektion.
8) Die berechneten Pipeline-Leck-Daten erscheinen in den Kolonnen mit den Überschriften dVL, 5 min, 15 min und 60 min.

Optimierung

Unter Optimierung wird ein Verfahren verstanden, bei welchem jene Parameter, die für die Temperatur-Transfer- Koeffizienten, welche die tatsächliche Temperaturgeschichte der Temperatur T2 an Einzelstation 2 berechnen, derart gewählt werden, daß die berechnete Temperatur T2 mit der gemessenen Temperatur T2 unter allen Bedingungen des Strömungsdurchsatzes T1, Ta1 und Ta2 übereinstimmen. Sobald dies vorgenommen ist, so besteht genügend Gewißheit darüber, daß die berechneten Temperaturen für jede Zwischensektion der Pipeline die tatsächlichen Bedingungen wiedergeben. Dies stellt sicher, daß die berechnete Flüssigkeits- und Pipeline-Expansion oder -Kontraktion richtig ist, und daß die korrigierten Werte von Vv2 minus dem gemessenen Wert von Vv1, auf welcher die Berechnungen beruhen, tatsächlich den Netto-Durchsatz wiedergeben, unabhängig von der Expansion bzw. Kontraktion der Pipeline bzw. der Flüssigkeit.

Außerdem können gewisse Betriebsbedingungen Unsicherheiten bezüglich der Zuverlässigkeit der grundlegenden Strömungsdaten selbst ergeben. Hierzu gehören insbesondere die Reynoldsche Zahl in oder nahe beim Übergangsbereich, das Vorhandensein von Luft oder drastische Änderungen der Umgebungsbedingungen, die grundlegend die thermischen Kopplungs-Koeffizienten beeinflussen, wie beispielsweise ein plötzlicher Regensturm, der das Zentrum eines Pipeline- Segments beeinträchtigt, nicht jedoch die Einzelstationen.

1) Falsche Reynoldszahl

Für den Fall, daß sich die Strömung im Übergangsbereich befindet, sollte die erste Korrektur für jegliche bekannte Abweichung der Reynoldszahl Rn von jener vorgenommen werden, die vorliegt. Sodann wird die Korrektur für die thermischen Bedingungen vorgenommen. Es ist notwendig, diesen Prozeß solange zu wiederholen, bis man annehmen kann, daß ein Grenzwert erreicht wurde. Zu diesem Zeitpunkt muß jede Abweichung von Rn vorgenommen sein, die ein Leck anzeigen könnte. Ist diese Annahme unwahrscheinlich, so muß das berechnete Leck wiedergegeben werden, jedoch mit einem geringeren Verläßlichkeitsfaktor, als dann wenn sich die Strömung im Turbulenzbereich befindet.

2) Lufteinschlüsse

Während einer gewissen Zeitspanne ist es möglich, eine Beziehung zwischen dem wiedergegebenen Effekt von Lufteinschluß-Erfassungswerten zum tatsächlichen Prozentsatz des damit wiedergegebenen Flüssigkeitsvolumens herzustellen. Ist diese Zuverlässigkeitsgrenze erreicht, so muß der untere Zuverlässigkeitswert, der für jegliche Daten von Lufteinschlüssen gilt, etwas angehoben werden. Bei sehr hohen Lufteinschlußmengen kann es notwendig sein, einer Leckanzeige sehr kritisch gegenüberzustehen.

3) Unkorrekte thermische Parameter

Während einer Zeitspanne mag es notwendig sein, die thermischen Ausgangsparameter den tatsächlichen Pipeline- Bedingungen zuzurechnen. Ist beispielsweise Kf zu groß, so ist die tatsächliche Pipeline-Temperatur niedriger, als berechnet. Trifft sie für einige Flüssigkeiten zu, jedoch nicht für andere, so kann angenommen werden, daß die Viskositätskomponente dieses Parameters entweder zu hoch oder zu niedrig ist, je nachdem, in welcher Richtung der Fehler gefunden wird.

Spricht die gemessene Temperatur fortwährend mehr auf die Umgebungstemperatur als auf den berechneten Effekt an, so ist es notwendig, KPA zu korrigieren. Sollte aber KPA für einen Bereich von Pipeline-Durchmessers korrekt sein, nicht jedoch für andere Bereiche, so kann es notwendig sein, das derzeit angenommene umgekehrte Verhältnis zu korrigieren. Tritt eine Ansprechverzögerung auf Umgebungsänderungen auf, so kann es außerdem notwendig sein, eine "thermische Trägheit" durch Hinzufügen von vorausgegangenen Daten zur Berechnung der Umgebungstemperaturen der Sektion gegenüber den gemessenen Temperaturen an den Einzelstationen vorzunehmen.

Das System erlaubt eine Justierung der tatsächlich gemessenen Temperaturen, aufgrund lokaler geographischer Bedingungen, wie beispielsweise dann, wenn die Pipeline durch einen Fluß hindurchläuft, oder über Berge.

4) Korrigieren der Flüssigkeits-Parameter

Da sowohl die Flüssigkeits-Viskosität als auch der Temperatur-Ausdehnungs-Koeffizient Faktoren bei der Leckberechnung sind, ist es entscheidend, daß diese Parameter so genau wie möglich vorliegen. In Fällen, in welchen die einzige Erklärung für einen bestätigten Fehler der Leckberechnung ein Fehler der Flüssigkeits-Parameter ist, ist es von fundamentaler Bedeutung, zu ermitteln, wie der betreffende Parameter sein müßte. In solchen Fällen muß eine Datenkorrektur in der Datenbank in nachvollziehbare Weise vorgenommen werden.

In manchen Fällen können Übergangsbedingungen, wie solche, die beim Durchgang von Grenzflächen vorliegen, das Wiedergeben eines Lecks oder das Überdecken eines Lecks unsicher machen. Wann immer Fehler der Flüssigkeitsdaten- Parameter unter solchen Umständen vorliegen, sollte diesem Umstand größte Priorität eingeräumt werden. Jedenfalls sollte bei Vorliegen solcher Bedingungen dem Leck- Statusbericht mit größter Vorsicht begegnet werden, selbst dann, wenn er kein Leck anzeigt.

Es ist auch möglich, Daten automatisch dahingehend zu analysieren, um die mögliche Ursache eines Korrelationsmangels zwischen der berechneten Temperatur der Flüssigkeit an der zweiten Einzelstation TL2c und der gemessenen Temperatur TL2 zu erfassen. Das "Fehler"-Signal, das sich aus der Differenz zwischen dieser berechneten Segment-Flüssigkeits-Austritts-Temperatur und der gemessenen Austritts-Temperatur ergibt, erlaubt eine Feedback-Korrelations-Studie des bekannten Datenberichtes für jede gegebene Daten-Integrations-Periode. Das System wird somit "selbst-lernend".

Entwicklung eines AppCon-Faktors künstlicher Intelligenz

Es ist bekannt, daß Pipeline-Bedingungen sowie deren Auswirkungen auf berechnete Volumen-Differenzen der Strömung in jeglichem Pipeline-Segment einen weiten Bereich von Schwankungen und kombinatorischen Situationen unterliegen. So kann es Perioden geben, während welcher diese Bedingungen ein Leck erscheinen lassen, ohne daß ein Leck tatsächlich vorliegt. Der resultierende falsche Alarm muß vermieden werden, um eine Verschlechterung der Glaubwürdigkeit des Systems zu vermeiden.

Das System gemäß der Erfindung beinhaltet Mittel, um die berichteten Leck-Daten mit der Beurteilung des Bedienungspersonals in Einklang zu bringen während Perioden, bei denen die Betriebsbedingungen nicht ideal sind. Dies wird mittels eines Algorithmus vorgenommen, der eine dimensionslose Zahl erzeugt, basierend auf den einzelnen Betriebsbedingungen, die im Algorithmus eingeschlossen sind, und der multipliziert wird mit den "rohen" Differenz-Daten zum Erzeugen solcher Differenz- Daten, die für Alarmzwecke verwendet werden. Die mittels dieses Algorithmus erzeugte Zahl wird "Anwendungs-Zustand- Faktor" oder "AppCon" genannt. Er ist ein Maß dafür, daß das System zuverlässig ist, und daß die Leck-Daten unter den jeweiligen Betriebsbedingungen genau sind.

Die Quellenfaktoren, die in dem AppCon-Algorithmus enthalten sind, sind die folgenden:

- Einzelstations-Falschalarm
- Einzelstation-Leeralarm
- Einzelstations-Lufteinschlüsse
- Durchsatz und Dauer
- Line-Pack-Anzeige
- Grenzflächen-Durchgangs-Anzeige
- Thermisches Ungleichgewicht
- Flüssigkeitszustand

Der AppCon-Algorithmus beinhaltet Wichtungs-Faktoren für jeden dieser Posten und erlaubt es dem Bedienungsmann, diese Wichtungs-Faktoren derart zu ändern, daß der resultierende AppCon-Faktor eine falsche Leckanzeige unterdrückt, falls eine solche erfaßt und auf einen bestimmten Quellenfaktor zurückgeführt wurde. So hat ein Bedienungsmann die Möglichkeit, diese Wichtungs-Faktoren derart zu justieren, daß sie der "Persönlichkeit" der Pipeline entspricht, sowie seiner eigenen Beurteilung dessen, wie das System während solchem Zeitspannen aufgenommene Daten interpretieren sollte.

Die Beurteilung des Bedienungsmannes wird, sobald eingegeben, automatisch für alle Zeiten ausgeführt, unter Anwendung des AppCon-Faktors zum Justieren der Leck-Daten genau auf jene Weise, die der Bedienungsmann selbst vornehmen würde, wenn er anwesend wäre. Das Auftreten falschen Alarms wird somit unterdrückt, und das Vertrauen in die Angabe eines tatsächlichen Alarmes wird gesteigert.

Claims

1. Vorrichtung zum Erfassen eines Lecks in einer ein fließfähiges Medium führenden Leitung, mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Strömungsmesser zum Messen des Durchsatzes des in der Zeiteinheit in der Leitung strömenden Mediums; die beiden Strömungsmesser sind an die Leitung an in gegenseitigem Abstand angeordneten Stellen angeschlossen, wobei der zweite Strömungsmesser stromabwärts des ersten Strömungsmessers angeordnet ist; es ist eine Meßeinrichtung zum Ermitteln der Gesamtmenge des durch die Leitung strömenden Mediums an jeder der Stellen während äquivalenter Zeitspannen vorgesehen; es ist ein Komparator an die Meßeinrichtung angeschlossen, zum Vergleichen der Gesamtströmungsmengen an der ersten und der zweiten Stelle während der genannten äquivalenten Zeitspannen und zum Erzeugen eines Volumen-Differenz-Wertes; und es ist eine Ausgangs- Vorrichtung vorgesehen, die in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Volumen-Differenz vom genannten Komparator arbeitet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einzelne Strömungsmesser einen Transducer zum Anklemmen an die Mantelfläche der Leitung aufweist, um die Durchlaufzeit der Ultraschall-Energie beim Durchqueren des Mediums in der Leitung zu messen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Thermometer zum Messen der Temperatur des Mediums am ersten und am zweiten Strömungsmesser vorgesehen sind, sowie Mittel zum Korrigieren des an der zweiten Stelle ermittelten Strömungswertes, um die genannten Differenzen zufolge von Temperatureinflüssen in der gesamten Leitung zu kompensieren.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl weiterer Strömungsmesser entlang der Leitung angeordnet ist, daß jeder dieser weiteren Strömungsmesser Ausgänge aufweist, die den Meßeinrichtungen zum Messen der Gesamtmenge des Mediums in der Leitung an jeder der Stellen während äquivalenter Zeitspannen zugeordnet sind, daß der Komparator angekoppelt ist an die Meßeinrichtung zum Vergleichen der gesamten Strömungsmengen an einem der beiden Stellen während der genannten äquivalenten Zeitspannen und zum Erzeugen eines Volumen-Differenz- Wertes, und daß die genannten Ausgangs-Vorrichtungen derart betätigbar sind, daß sie darauf ansprechen, wenn ein vorgegebener Volumen-Differenz-Wert eines der beiden Stellen vom Komparator überschritten wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsmesser an die äußere Mantelfläche der Rohrleitung anklemmbare Transducer zum Messen der Durchlaufzeit der Ultraschall-Energie beim Durchqueren des Mediums in der Leitung sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Thermometer zum Messen der Temperatur des Mediums an jedem der Strömungsmesser vorgesehen sind, sowie Thermometer zum Messen der Umgebungstemperatur an jedem der Strömungsmesser, und daß Mittel zum Korrigieren des Strömungswertes vorgesehen sind, der an jedem der genannten Stellen ermittelt wird, um Einflüsse der Temperatur auf den Volumen-Differenz- Wert zu kompensieren.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung einen Integrator zum Kumulieren der gesamten Strömungsmengen des jede Stelle während einer vorgegebenen Zeitspanne passierenden Mediums aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Zeitspanne eine Gruppe vorgegebener Zeitspannen umfaßt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe vorgegebener Zeitspannen eine Ein- Minuten-Periode, eine Fünf-Minuten-Periode, eine
Fünfzehn-Minuten-Periode und eine Ein-Stunden-Periode umfaßt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator Mittel zum periodischen Updating der Gesamtmengen aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtmengen jede Minute auf den neuesten Stand gebracht werden, und daß die ältesten Daten zugunsten der neuesten Daten fallengelassen werden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamt-Strömungsmengen Massenmengen sind.

13. Verfahren zum Erfassen eines Lecks in einer ein Medium führenden Leitung, umfassend den Verfahrensschritt des Messens einer Menge strömenden Mediums pro Zeiteinheit an Stellen, die in gegenseitigem axialen Abstand angeordnet sind, und von denen die zweite Stelle stromabwärts der ersten Stelle angeordnet ist, Stimmen der gesamten Strömungsmenge des Mediums in der Leitung an jeder der Stellen während äquivalenter Zeitspannen, Vergleichen der gesamten Strömungsmengen an der ersten und an der zweiten Stelle während der genannten äquivalenten Zeitspannen und Erzeugen eines Volumen- Differenz-Wertes, sowie Erzeugen eines Ausganges in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Volumen-Differenz- Wert.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Messens der Strömungsmenge pro Zeiteinheit das Vorsehen von Anklemm-Transducern an der äußeren Mantelfläche der Leitung aufweist sowie des Messens der Durchlauf-Zeitspanne der Ultraschall- Energie beim Durchqueren des Mediums in der Leitung.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Mediums an den beiden Stellen gemessen und die an der zweiten Stelle ermittelte Strömungsmenge korrigiert wird, um den genannten Volumen-Differenz-Wert bezüglich Einflüssen der Temperatur auf der gesamten Leitung zu kompensieren.

16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl zusätzlicher Stellen entlang der Leitung vorgesehen wird, daß die Menge des strömenden Mediums pro Zeiteinheit in der Leitung an jeder der Stellen gemessen wird, daß die gesamten Strömungsmengen an allen Stellen während äquivalenter Zeitspannen ermittelt werden, daß die Strömungsmengen an der ersten und an der zweiten Stelle während äquivalenter Zeitspannen verglichen und ein Volumen- Differenz-Wert erzeugt wird, und daß ein Ausgang in Abhängigkeit eines Überschreitens eines vorgegebenen Volumen-Differenz-Wertes erzeugt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Messen der Menge der Strömung pro Zeiteinheit ein Anklemmen von Transducern an die äußere Mantelfläche der Leitung und ein Messen der Durchlaufzeit der Ultraschall-Energie beim Durchqueren des Mediums in der Leitung umfaßt.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Mediums an jeder der genannten Stellen gemessen wird, daß die Umgebungstemperatur an jeder der genannten Stellen gemessen wird, und daß die an jeder der genannten Stellen ermittelte Strömungsmenge dahin korrigiert wird, daß der genannte Volumen-Differenz-Wert bezüglich Einflüssen der Temperatur kompensiert wird.

19. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Strömungsmengen-Bestimmung das Integrieren der gesamten Strömungsmengen bezüglich des an jeder Stelle vorbeiströmenden Mediumswert einer vorgegebenen Zeitspanne umfaßt.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Zeitspanne eine Gruppe vorgegebener Zeitperioden umfaßt.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen vorgegebener Zeitperioden eine Ein- Minuten-Periode, eine Fünf-Minuten-Periode, eine Fünfzehn-Minuten-Periode und eine Ein-Stunden-Periode umfassen.

22. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Integrierens das periodische Anpassen der genannten Gesamtmengen umfaßt.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtmengen jede Minute angepaßt werden, wobei die ältesten Daten zugunsten der neuesten Daten fallengelassen werden.

24. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtströmungsmengen Massenmengen sind.

25. Verfahren zum Bestimmen eines Lecks in einer Rohrleitung, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
Unterteilen der Leitung in eine Mehrzahl von Segmenten, wobei eine erste Einzelstation (Site Station) am Beginn eines jeden Segmentes, und eine zweite Einzelstation am Ende eines jeden Segmentes vorgesehen wird;
Unterteilen eines jeden Segmentes der Leitung in eine Mehrzahl hypothetischer Pipeline-Sektionen, wobei jede Sektion dasselbe Nominalvolumen aufweist;
Messen des in die erste Sektion eintretenden Flüssigkeitsstromes und Bestimmen eines Flüssigkeitsvolumens, das an der ersten Einzelstation während einer bestimmten Periode vorbeigestrichen ist;
Messen der Temperatur der in die erste Sektion an der ersten Einzelstation eintretenden Flüssigkeit;
Messen der Flüssigkeit, die aus der letzten Pipeline- Sektion des Segmentes austritt und Bestimmen eines Flüssigkeitsvolumens, das an der zweiten Einzelstation während der definierten Periode vorbeigeströmt ist;
Messen der Temperatur der Flüssigkeit, die die letzte Sektion der zweiten Einzelstation verläßt;
Messen der Temperatur der Umgebung der Leitung an der ersten Einzelstation oder an jener, die die Topographie des Segmentes wiedergibt;
Messen der Temperatur der Umgebung der Leitung an der zweiten Einzelstation oder an jener, die die Topographie des Segmentes wiedergibt;
Berechnen des Einflusses der gemessenen Umgebungstemperatur an der ersten und an der zweiten Einzelstation in den Sektionen zwischen diesen Stationen;
Berechnen der Temperaturänderung einer jeden Sektion zwischen der ersten und der zweiten Einzelstation aufgrund der Umwandlung kinetischer Energie in thermische Energie und aufgrund der Wärmestrahlung und Wärmeleitung von Energie zu und von einer Sektion;
Berechnen der Volumenänderung einer jeden Sektion der Leitungswandung und der Änderung des Volumens der Flüssigkeit in jeder Sektion, basierend auf der berechneten Temperaturänderung einer jeden Sektion;
Bestimmen der Differenz des gemessenen Volumens zwischen den ermittelten Volumina, die während der definierten Periode an der ersten und an der zweiten Einzelstation vorbeigeströmt sind;
Korrigieren der Differenz des gemessenen Volumens zwischen der ersten und der zweiten Einzelstation durch Hinzuaddieren oder Abziehen der Änderung des Flüssigkeitsvolumens und des Leitungs-Wandungs- Volumens sämtlicher Sektionen des Segmentes während der definierten Periode;
Vergleichen der korrigierten Differenz des gemessenen Volumens zwischen der ersten und der zweiten Einzelstation mit einem Grenz- oder Schwellenwert; und
Erzeugen eines Alarmsignales, falls die Differenz den Schwellenwert überschreitet.

26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei der Schritt des Messens der Flüssigkeitsströmung an der ersten und der zweiten Einzelstation das Vorsehen eines Ultraschall- Durchlaufzeit-Strömungsmessers zum Anklemmen an jeder Einzelstation aufweist, um einen Schallstrahl in die Flüssigkeit einzuleiten zwecks Messens der Flüssigkeitsströmung in der Leitung an jeder entsprechenden Stelle auf nicht-intrusive Weise.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Vorsehens eines Ultraschall- Strömungsmessers zum Anklemmen das Vorsehen eines Weit-Strahl-Strömungsmessers beinhaltet.

28. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Messens der Flüssigkeitstemperatur an der ersten und der zweiten Einzelstation das Vorsehen eines anklemmbaren Temperatursensors an der entsprechenden Einzelstation zwecks Messens der Flüssigkeitstemperatur beinhaltet.

29. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Berechnens der Wirkung der Umgebungstemperatur an jeder Station das Interpolieren der Umgebungstemperatur an jeder Station von entsprechenden Umgebungstemperaturen an jeder Station umfaßt.

30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Berechnens des Einflusses der Umgebungstemperatur an der ersten und zweiten Einzelstation einer jeden Sektion das Ermitteln der Topographie des Segmentes umfaßt.

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Bestimmens der Topographie eines Segmentes beinhaltet, zu ermitteln, ob jede Sektion des Segmentes in Luft, Wasser oder in der Erde verlegt ist.

32. Verfahren nach Anspruch 31, umfassend den Schritt des Bestimmens des Einflusses der vorhergehenden Temperatur einer jeden Sektion, falls die Sektion im Boden verlegt ist, auf die laufenden und künftigen Umgebungstemperaturen.

33. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Berechnens der Änderung des Volumens der Flüssigkeit und der Leitung das Ausführen des Schrittes des Berechnens der definierten Zeitspanne umfaßt.

34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Berechnens und Korrigierens periodisch während der genannten definierten Zeitspanne durchgeführt werden, und daß die Ergebnisse des Korrekturschrittes während des Mehrfachen der genannten Periode akkumuliert werden.

35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Ergebnisse mit Schwellenwerten verglichen werden, die den genannten mehrfachen Perioden zugeordnet sind, und daß ein Alarmsignal dann erzeugt wird, wenn das Ergebnis den Schwellenwert während einer der genannten Perioden überschreitet.

36. Verfahren nach Anspruch 35, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt des Ausführens der Schritte des Berechnens und Korrigierens bei einer Mehrzahl unterschiedlich definierter Zeitspannen.

37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß Schwellenwerte für jede der unterschiedlich definierten Zeitspannen vorgesehen werden, daß die Ergebnisse des Schrittes des Korrigierens der Schwellenwerte miteinander verglichen werden, und daß dann ein Alarm ausgelöst wird, wenn die Ergebnisse den Schwellenwert bei einer der genannten Zeitspannen überschreiten.

38. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl verschiedener Zeitspannen eine Ein- Minuten-Periode, eine Fünf-Minuten-Periode, eine Fünfzehn-Minuten-Periode und eine Ein-Stunden-Periode umfassen.

39. Verfahren nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt des Identifizierens der Anwesenheit freien Gases oder Wasser in der Flüssigkeit an jeder Einzelstation und des Anzeigens der Anwesenheit von freiem Gas oder Wasser.

40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Identifizierens der Anwesenheit freien Gases das Messen der Unterschiede der Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit aufgrund des Streuens des Schallstrahles beinhaltet, verursacht durch freie Gaseinschlüsse in der Flüssigkeit an der Einzelstation.

41. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß beim Identifizieren der Anwesenheit freien Gases die Stärke des aufgenommenen Signales des Schallstrahles gemessen und das aufgenommene Signal mit einem Bezugswert für die Flüssigkeit an der Einzelstation verglichen wird.

42. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung der Amplitude des Schallstrahles über der Zeit gemessen wird, um die Anwesenheit freien Gases in der Flüssigkeit an der Einzelstation zu ermitteln.

43. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine Grenzfläche zwischen Flüssigkeiten zweier verschiedener Typen an einer Einzelstation erfaßt wird.

44. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß beim Identifizieren einer Grenzfläche die Temperatur und die Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit an der Einzelstation während einer Zeitspanne erfaßt wird, wenn eine Grenzfläche zwischen zwei Flüssigkeiten durch die Leitung an der Einzelstation vorbeiwandert.

45. Verfahren nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die identifizierte Grenzfläche dazu ausgenutzt wird, um das Ende einer ersten Flüssigkeits-Produkt- Charge und den Beginn einer zweiten Flüssigkeits- Produkt-Charge in der Leitung zu erfassen.

46. Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß der Massenstrom durch die Leitung an einer Mehrzahl von Einzelstationen berechnet und der an jeder Einzelstation ermittelte Massenstrom vom Durchgang einer ersten Grenzfläche zum Durchgang einer zweiten Grenzfläche verglichen werden, um zu bestimmen, ob ein Leck eingetreten ist.

47. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß eine erwartete absolute Temperatur einer jeden Sektion zwischen der ersten und der zweiten Einzelstation berechnet werden, und zwar unter Ausnutzung der berechneten Temperaturänderung einer jeden Sektion und durch Vergleichen der gemessenen
Flüssigkeitstemperatur an der zweiten Einzelstation mit der berechneten Temperatur an der ersten Einzelstation, und daß die in jeder Sektion berechnete Temperatur korrigiert wird, basierend auf der Differenz zwischen der berechneten und der gemessenen Temperatur der Flüssigkeit an der zweiten Einzelstation.

48. Verfahren nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß thermodynamische Gleichungen optimiert werden, die die Flüssigkeitstemperatur-Änderung für jede Sektion in Abhängigkeit des genannten Schrittes des Vergleichens der gemessenen und der berechneten Flüssigkeitstemperaturen an der zweiten Einzelstation definieren.

49. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vorsehen des anklemmbaren Strömungsmessers ein Mehrwege-Schallmeßgerät vorgesehen wird, um Strömungsprofileinflüsse aufgrund von Krümmern in der Leitung zu minimieren.

50. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß Daten einer jeden Einzelstation über eine Hochgeschwindigkeits-Daten-Verbindung zu einer Mutterstation (Master Station) übertragen werden.

51. Verfahren nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelstation von der Mutterstation abgefragt wird.

52. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit an jeder Einzelstation dadurch identifiziert wird, daß die Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit und die Temperatur der Flüssigkeit an jeder Einzelstation ermittelt werden, und daß die Flüssigkeit identifiziert wird, basierend auf der Tatsache, daß jede Flüssigkeit eine besondere Kurve der Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit und der Temperatur aufweist.

53. Verfahren nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Identifizieren der Flüssigkeit ein geeigneter Flüssigkeits-Expansions-Koeffizient ermittelt wird, um die Änderung des Flüssigkeitsvolumens zu bestimmen, basierend auf der Temperaturänderung in jeder Sektion.

54. Verfahren nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Sektion ermittelt wird, welcher Typus von Flüssigkeit die Leitung erreicht hat, so daß der entsprechende Flüssigkeits-Expansions-Koeffizient dazu verwendet werden kann, die Änderung des Flüssigkeitsvolumens in jeder Sektion aufgrund der Sektions-Temperaturänderung zu bestimmen.

55. Verfahren nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß im voraus Parameter abgespeichert werden, die sich auf eine Mehrzahl unterschiedlicher Flüssigkeiten beziehen, die die Leitung führt, und daß mit den im voraus abgespeicherten Parametern die Flüssigkeit in der Leitung durch Vergleichen der abgespeicherten Parameter mit den gemessenen Parametern identifiziert wird.

56. Verfahren nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessenen und die im voraus abgespeicherten Parameter Schallfortpflanzungsgeschwindigkeiten über der Temperatur umfassen.

57. Verfahren nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, daß die im voraus abgespeicherten Parameter die Dichte und/oder die Viskosität über der Temperatur umfassen.

58. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Anwesenheit eines Reinigungs-Pigs in der Leitung an einer Einzelstation durch Unterbrechen des Schallstrahles während einer Zeitspanne identifiziert wird, die definiert ist durch die Abmessung des Pigs in Längsrichtung der Leitung.

59. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Anwesenheit von Wasser in der Flüssigkeit an einer Einzelstation dadurch erfaßt wird, daß eine definierte Änderung der Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit in der Flüssigkeit gegenüber jener von Wasser an der Einzelstation gemessen wird.

60. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in der Leitung an jeder Einzelstation gemessen wird, daß festgestellt wird, ob eine Änderung der Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit an wenigstens zwei Einzelstationen aufgetreten ist, daß die Zeit einer solchen Änderung an den beiden Einzelstationen aufgezeichnet wird, und daß die Differenz der aufgezeichneten Zeiten an den beiden Einzelstationen dazu verwendet wird, um den Ort eines Lecks zu bestimmen.

61. Leck-Erfassungsvorrichtung für eine Leitung, umfassend:
Mittel zum Unterteilen der Leitung in eine Mehrzahl von Segmenten, wobei die Unterteilungsmittel eine erste Einzelstation aufweisen, die sich am Beginn eines jeden Segmentes befindet, sowie eine zweite Einzelstation, die sich am Ende eines jeden Segmentes befindet;
jedes Segment der Pipeline wird in eine Mehrzahl hypothetischer Pipeline-Sektionen unterteilt, deren jede dasselbe Nominalvolumen umfaßt;
Mittel zum Messen der Flüssigkeitsströmung in die erste Sektion und zum Bestimmen eines Flüssigkeitsvolumens, das die erste Station während einer definierten Zeitspanne passiert hat;
Mittel zum Messen der Temperatur der in die erste Sektion an der ersten Einzelstation eintretenden Flüssigkeit;
Mittel zum Messen der Flüssigkeitsströmung aus der letzten Pipeline-Sektion des Segmentes heraus und zum Bestimmen eines Flüssigkeitsvolumens, das die zweite Einzelstation während der definierten Zeitspanne passiert hat;
Mittel zum Messen der Temperatur der Flüssigkeit, die die letzte Sektion an der zweiten Einzelstation verlassen hat;
Mittel zum Messen der Temperatur der Umgebung der Pipeline an der ersten Einzelstation oder jener Station, die repräsentativ für die Topographie des Segmentes ist;
Mittel zum Messen der Temperatur der Umgebung der Pipeline an der zweiten Einzelstation oder an jener Station, die repräsentativ für die Topographie des Segmentes ist;
Mittel zum Berechnen der Wirkung der gemessenen Umgebungstemperaturen an der ersten und der zweiten Einzelstation in jeder Sektion zwischen den beiden genannten Einzelstationen;
Mittel zum Berechnen der Temperaturänderung einer jeden Sektion zwischen der ersten und der zweiten Einzelstation aufgrund der Umwandlung von kinetischer in thermische Energie und aufgrund von Strahlung und Leitung der Energie in die Sektion oder aus dieser heraus;
Mittel zum Berechnen der Änderung des Volumens einer jeden Sektion der Leitungswandung und der Änderung des Volumens der Flüssigkeit in jeder Sektion, basierend auf der berechneten Temperaturänderung jeder Sektion;
Mittel zum Bestimmen der Differenz der ermittelten Volumina, die die erste und die zweite Einzelstation während der definierten Periode passiert haben;
Mittel zum Korrigieren der Differenz der gemessenen Volumina zwischen der ersten und der zweiten Einzelstation durch Hinzufügen oder Abziehen der Änderung des Flüssigkeits- und des Leitungswandungs- Volumens aller Sektionen des Segmentes während der definierten Zeitspanne;
Mittel zum Vergleichen der korrigierten Differenz der Volumina zwischen der ersten und der zweiten Station mit einem Schwellenwert; und
Mittel zum Erzeugen eines Alarmsignales, falls die Differenz den Schwellenwert überschreitet.

62. Vorrichtung nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Messen der Flüssigkeitsströmung an der ersten und der zweiten Einzelstation einen anklemmbaren Ultraschall-Durchlaufzeit-Strömungsmesser an jeder Einzelstation aufweisen, um einen Schallstrahl in die Flüssigkeit hineinzuschicken, um damit die Flüssigkeitsströmung in der Leitung an jeder entsprechenden Einzelstation auf nicht-intrusive Weise zu messen.

63. Vorrichtung nach Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, daß der anklemmbare Ultraschall-Strömungsmesser einen Breitstrahl-Strömungsmesser umfaßt.

64. Vorrichtung nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Messen der Flüssigkeitstemperatur an der ersten und zweiten Einzelstation jeweils einen anklemmbaren Temperatursensor aufweisen.

65. Vorrichtung nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Berechnen der Wirkung der Umgebungstemperatur an jeder Sektion Mittel zum Interpolieren der Umgebungstemperatur an jeder Sektion gegenüber der entsprechenden Umgebungstemperatur umfassen.

66. Vorrichtung nach Anspruch 65, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Berechnen der Wirkung der Umgebungstemperatur an der ersten und zweiten Einzelstation einer jeden Sektion Mittel zum Bestimmen der Topographie des Segmentes aufweisen.

67. Vorrichtung nach Anspruch 66, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Bestimmen der Topographie des Segmentes Mittel aufweisen, um zu bestimmen, ob jede Sektion des Segmentes in Wasser, Luft oder in der Erde verlegt ist.

68. Vorrichtung nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verlegen der Sektion unter der Erde Mittel vorgesehen sind, um den Einfluß der früheren Temperatur auf die laufende und auf die künftige Umgebungstemperatur zu bestimmen.

69. Vorrichtung nach Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Berechnen der Volumenänderung der Flüssigkeit und der Leitungswandung Mittel zum Berechnen während einer definierten Zeitspanne aufweisen.

70. Vorrichtung nach Anspruch 69, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Berechnen und Korrigieren Mittel umfassen, um während der genannten Zeitspannen periodisch zu berechnen, welche Ergebnisse der genannten Mittel zum Korrigieren während eines Mehrfachen der genannten Zeitspanne akkumuliert werden.

71. Vorrichtung nach Anspruch 70, weiterhin umfassend Mittel zum Vergleichen der Ergebnisse mit Schwellenwerten, die den Mehrfachen der Zeitspannen zugeordnet sind, und zum Erzeugen eines Alarmsignales für den Fall, daß das Ergebnis den Schwellenwert bei jeglicher der mehrfachen Zeitspannen überschreitet.

72. Vorrichtung nach Anspruch 71, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um den Verfahrensschritt des Berechnens und Korrigierens während einer Mehrzahl unterschiedlicher Zeitspannen durchzuführen.

73. Vorrichtung nach Anspruch 72, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um Schwellenwerte für jede der genannten unterschiedlichen definierten Zeitspannen zu schaffen, und daß die Mittel zum Vergleichen Mittel aufweisen, um die Differenz mit den Schwellenwerten zu vergleichen, und um dann einen Alarm auszulösen, wenn die Ergebnisse den Schwellenwert bei jeglicher der genannten Zeitspannen überschreiten.

74. Vorrichtung nach Anspruch 72, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl unterschiedlicher Zeitspannen eine Ein-Minuten-Periode, eine Fünf-Minuten-Periode, eine Fünfzehn-Minuten-Periode und eine Ein-Stunden-Periode aufweisen.

75. Vorrichtung nach Anspruch 70, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um die Anwesenheit von freiem Gas oder Wasser in der Flüssigkeit an jeder Einzelstation zu identifizieren sowie Mittel zum Anzeigen der Anwesenheit freien Gases oder Wasser.

76. Vorrichtung nach Anspruch 70, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Identifizieren der Anwesenheit freien Gases oder Wassers Mittel zum Messen der Schwankung der Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit aufgrund des Streuens des Schallstrahles umfassen, hervorgerufen durch in der Flüssigkeit an der Einzelstation enthaltenes freies Gas.

77. Vorrichtung nach Anspruch 75, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Identifizieren der Anwesenheit freien Gases Mittel zum Messen der Stärke eines aufgefangenen Signales des Schallstrahles sowie Mittel zum Vergleichen des aufgefangenen Signales mit einem Bezugswert für die Flüssigkeit an der Einzelstation umfassen.

78. Vorrichtung nach Anspruch 77, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Messen der Schwankungen der Amplitude des Schallstrahles über der Zeit vorgesehen sind, um die Anwesenheit freien Gases in der Flüssigkeit an der Einzelstation zu erfassen.

79. Vorrichtung nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Identifizieren einer Grenzfläche zwischen Flüssigkeiten zweier verschiedener Typen an einer Einzelstation vorgesehen sind.

80. Vorrichtung nach Anspruch 79, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Identifizieren einer Grenzfläche Mittel zum Messen der Temperatur und der Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit an der Einzelstation während einer Zeitspanne umfassen, wenn eine Grenzfläche zwischen Flüssigkeiten durch die Leitung an der Einzelstation vorbeiwandert.

81. Vorrichtung nach Anspruch 80, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um die identifizierte Grenzfläche dazu auszunutzen, um das Ende einer ersten
Flüssigkeits-Produkt-Charge und den Anfang einer zweiten Flüssigkeits-Produkt-Charge zu bestimmen.

82. Vorrichtung nach Anspruch 81, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um den Massenfluß durch die Leitung an einer Mehrzahl von Einzelstationen zu berechnen sowie Mittel zum Vergleichen des ermittelten Massenstromes an jeder Einzelstation vom Durchgang einer ersten Grenzfläche zum Durchgang einer zweiten Grenzfläche, um zu bestimmen, ob ein Leck aufgetreten ist.

83. Vorrichtung nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Berechnen einer absoluten Temperatur einer jeden Sektion zwischen der ersten und der zweiten Einzelstation vorgesehen sind, wobei die berechnete Temperaturänderung jeder Sektion verwendet wird, ferner Mittel zum Vergleichen der an der zweiten Einzelstation gemessenen mit der berechneten Temperatur, und daß Mittel zum Korrigieren der an jeder Sektion berechneten Temperatur vorgesehen sind, basierend auf einer Differenz zwischen der berechneten und der gemessenen Temperatur der Flüssigkeit an der zweiten Einzelstation.

84. Vorrichtung nach Anspruch 83, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Optimieren der thermodynamischen Gleichungen vorgesehen sind, die die Flüssigkeits- Temperaturänderung für jede Sektion in Abhängigkeit der genannten Mittel zum Vergleichen der gemessenen und berechneten Flüssigkeitstemperatur an der zweiten Einzelstation definieren.

85. Vorrichtung nach Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, daß der anklemmbare Strömungsmesser einen Mehrweg- Schallmesser aufweist, um Strömungsprofil-Einflüsse aufgrund von Krümmern in der Leitung zu minimieren.

86. Vorrichtung nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Übertragen von Daten von jeder Einzelstation zu einer Mutterstation über eine Hochgeschwindigkeits-Datenverbindung vorgesehen sind.

87. Vorrichtung nach Anspruch 85, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Abfragen der Einzelstation durch die Mutterstation vorgesehen sind.

88. Vorrichtung nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um die Flüssigkeit an jeder Einzelstation dadurch zu identifizieren, daß die Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit und die Temperatur der Flüssigkeit an jeder Einzelstation bestimmt werden, und daß aufgrund der Tatsache, daß die Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit und die Temperatur für jede Flüssigkeit eine bestimmte Kurve darstellen, die Flüssigkeit aufgrund der gemessenen Werte der Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit und der Temperatur bestimmt wird.

89. Vorrichtung nach Anspruch 88, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um im voraus Parameter abzuspeichern, die sich auf eine Mehrzahl unterschiedlicher, in der Leitung geführter Flüssigkeiten beziehen, und daß Mittel zum Ausnutzen der im voraus abgespeicherten Parameter vorgesehen sind, um die Flüssigkeit in der Leitung durch Vergleichen der im voraus abgespeicherten mit den tatsächlichen gemessenen Parametern zu vergleichen.

90. Vorrichtung nach Anspruch 89, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessenen und im voraus abgespeicherten Parameter Schallfortpflanzungsgeschwindigkeiten über der Temperatur umfassen.

91. Vorrichtung nach Anspruch 90, dadurch gekennzeichnet, daß die im voraus abgespeicherten Parameter die Dichte und/oder Viskosität über der Temperatur umfassen.

92. Vorrichtung nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Identifizieren der Anwesenheit eines Reinigungs-Pigs in der Leitung an einer Einzelstation vorgesehen sind, umfassend Mittel zum Bestimmen der Unterbrechung des Schallstrahles während einer Zeitspanne, definiert durch eine Abmessung des Pigs in Längsrichtung der Leitung.

93. Vorrichtung nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Identifizieren der Anwesenheit von Wasser in der Flüssigkeit an einer Einzelstation vorgesehen sind, umfassend Mittel zum Messen einer definierten Änderung der Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit gegenüber jener von Wasser an der Einzelstation.

94. Vorrichtung nach Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Messen der Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in der Leitung an jeder Einzelstation vorgesehen sind, daß Mittel vorgesehen sind, um zu erfassen, ob eine Änderung der Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit an wenigstens zwei Einzelstationen aufgetreten ist sowie Mittel zum Aufzeichnen der Zeit einer solchen Änderung zwischen den beiden Einzelstationen sowie Mittel, die die Differenz der aufgezeichneten Zeiten an den beiden Einzelstationen ausnutzen, um die Stelle eines Lecks zu bestimmen.

95. Verfahren zum Modellieren der Temperatur in einer Leitung, umfassend die folgenden Schritte:
Die Leitung wird in eine Mehrzahl von Segmenten zerlegt, es wird eine erste Einzelstation am Beginn eines jeden Segmentes, und eine zweite Einzelstation am Ende eines jeden Segmentes vorgesehen;
jedes Segment der Leitung wird in einer Mehrzahl hypothetischer Leitungs-Sektionen zerlegt, wobei jede Sektion dasselbe Nominalvolumen hat;
die Temperatur der Flüssigkeit, die in die erste Sektion an der ersten Einzelstation eintritt, wird gemessen;
die Temperatur der Flüssigkeit, die die letzte Sektion an der letzten Einzelstation verläßt, wird gemessen;
die Temperatur der Umgebung der Leitung an einer ersten Einzelstation oder an jener, die für die Topographie des Segmentes repräsentativ ist, wird gemessen;
die Temperatur der Umgebung der Leitung an der zweiten Station oder an jener Station, die für die Topographie des Segmentes repräsentativ ist, wird gemessen;
der Einfluß der gemessenen Umgebungstemperaturen an der ersten und der zweiten Einzelstation auf die Sektionen zwischen der ersten und der zweiten Einzelstation wird berechnet; und
die Änderung der Temperatur einer jeden Sektion zwischen der ersten und der zweiten Einzelstation aufgrund der Umwandlung kinetischer in thermischer Energie und der Strahlung und Leitung der Energie zur Sektion oder von der Sektion wird berechnet.

96. Verfahren nach Anspruch 95, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
Messen des in die erste Sektion eintretenden Flüssigkeitsstromes und Bestimmen eines Volumens der Flüssigkeit, das während einer definierten Periode an der ersten Einzelstation vorbeigeströmt ist;
Messen der Flüssigkeitsströmung aus der letzten Leitungs-Sektion des Segmentes heraus und Bestimmen eines Flüssigkeitsvolumens, das während einer definierten Periode an der zweiten Einzelstation vorbeigeströmt ist;
Berechnen der Volumenänderung einer jeden Sektion der Leitungswandung und der Volumenänderung der Flüssigkeit in jeder Sektion, basierend auf der Temperaturänderung in jeder Sektion;
Bestimmen der Differenz des gemessenen Volumens zwischen den bestimmten Volumina, die während der definierten Periode die erste und die zweite Einzelstation passiert haben;
Korrigieren der Differenz des gemessenen Volumens zwischen der ersten und zweiten Einzelstation durch Addieren oder Subtrahieren der Änderung des Flüssigkeitsvolumens und des Leitungswandungs-Volumens sämtlicher Sektionen des Segmentes während der definierten Periode;
Vergleichen der korrigierten Differenz des gemessenen Volumens zwischen der ersten und der zweiten Einzelstation mit einem Schwellenwert; und
Erzeugen eines Alarmsignales, falls die Differenz den Schwellenwert übersteigt.

97. Verfahren nach Anspruch 96, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Messens der Flüssigkeitsströmung an der ersten und der zweiten Einzelstation den Schritt des Vorsehens eines anklemmbaren Ultraschall- Durchlaufzeit-Strömungsmessers an jeder Einzelstation umfaßt, um einen Schallstrahl in die Flüssigkeit einzuleiten und um an jeder entsprechenden Einzelstation auf nicht-intrusive Weise die Flüssigkeitsströmung in der Leitung zu messen.

98. Verfahren nach Anspruch 97, dadurch gekennzeichnet, daß als anklemmbarer Ultraschall-Strömungsmesser ein Breitstrahl-Strömungsmesser vorgesehen wird.

99. Verfahren nach Anspruch 95, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitstemperatur an der ersten und der zweiten Einzelstation unter Verwendung eines anklemmbaren Temperatursensors an der entsprechenden Station vorgenommen wird.

100. Verfahren nach Anspruch 95, dadurch gekennzeichnet, daß das Berechnen des Einflusses der Umgebungstemperatur in jeder Sektion das Interpolieren der Umgebungstemperatur in jeder Sektion gegenüber entsprechenden Umgebungstemperaturen an jeder Einzelstation umfaßt.

101. Verfahren nach Anspruch 100, dadurch gekennzeichnet, daß das Berechnen des Einflusses der Umgebungstemperatur an der ersten und der zweiten Einzelstation in jeder Sektion das Bestimmen der Topographie des Segmentes umfaßt.

102. Verfahren nach Anspruch 101, dadurch gekennzeichnet, daß beim Bestimmen der Topographie des Segmentes ermittelt wird, ob jede Sektion des Segmentes in Luft, Wasser oder unter der Erde verlegt ist.

103. Verfahren nach Anspruch 102, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verlegen der Sektion unter der Erde der Einfluß der früher in der Sektion herrschenden Temperatur auf die laufende und auf die künftige Umgebungstemperatur bestimmt wird.

104. Verfahren nach Anspruch 96, dadurch gekennzeichnet, daß das Berechnen der Änderung des Volumens der Flüssigkeit und der Leitungswandung während einer definierten Zeitspanne vorgenommen wird.

105. Verfahren nach Anspruch 104, dadurch gekennzeichnet, daß das Berechnen und das Korrigieren periodisch während der definierten Zeitspanne vorgenommen werden, und daß die Ergebnisse des Korrigierens während eines Mehrfachen der genannten Zeitspanne akkumuliert werden.

106. Verfahren nach Anspruch 105, dadurch gekennzeichnet, daß die Ergebnisse mit Schwellenwerten verglichen werden, die dem genannten Mehrfachen der Zeitspanne zugeordnet sind, und daß dann ein Alarmsignal ausgelöst wird, wenn das Ergebnis bei einem dieser Zeitspannen den Schwellenwert überschreitet.

107. Verfahren nach Anspruch 106, dadurch gekennzeichnet, daß das Berechnen und Korrigieren während einer Mehrzahl unterschiedlich definierter Zeitspannen durchgeführt wird.

108. Verfahren nach Anspruch 107, dadurch gekennzeichnet, daß für jede der genannten unterschiedlichen definierten Zeitspannen Schwellenwerte vorgesehen werden, daß die Ergebnisse des Korrigierens mit den Schwellenwerten verglichen werden, und daß dann ein Alarm ausgelöst wird, wenn die Ergebnisse den Schwellenwert bei einer der genannten Zeitspannen übersteigen.

109. Verfahren nach Anspruch 108, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl unterschiedlicher Zeitspannen eine Ein-Minuten-Periode, eine Fünf-Minuten-Periode, eine Fünfzehn-Minuten-Periode und eine Ein-Stunden-Periode umfassen.

110. Verfahren nach Anspruch 96, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt des Identifizierens der Anwesenheit freien Gases oder Wassers in der Flüssigkeit an jeder Einzelstation und des Vorsehens einer Anzeige der Anwesenheit freien Gases oder Wassers.

111. Verfahren nach Anspruch 107, dadurch gekennzeichnet, daß die Anwesenheit freien Gases festgestellt wird durch Messen der Schwankungen der Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit aufgrund des Streuens des Schallstrahles, verursacht durch den Einschluß freien Gases in der Flüssigkeit an der Einzelstation.

112. Verfahren nach Anspruch 107, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ermitteln der Anwesenheit freien Gases die Stärke eines aufgefangenen Signales eines Schallstrahles gemessen und mit einem Bezugswert für die Flüssigkeit an der Einzelstation verglichen wird.

113. Verfahren nach Anspruch 112, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwankungen der Amplitude des Schallstrahles über der Zeit gemessen werden, um zu ermitteln, ob freies Gas in der Flüssigkeit an der Einzelstation vorliegt.

114. Verfahren nach Anspruch 96, dadurch gekennzeichnet, daß eine Grenzfläche zwischen zwei Flüssigkeiten verschiedener Typen an einer Einzelstation identifiziert wird.

115. Verfahren nach Anspruch 114, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ermitteln einer Grenzfläche die Temperatur und die Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit an der Einzelstation während einer Zeitspanne gemessen werden, wenn die Grenzschicht zwischen Flüssigkeiten durch die Leitung an der Einzelstation hindurchtritt.

116. Verfahren nach Anspruch 115, dadurch gekennzeichnet, daß die identifizierte Grenzfläche dazu ausgenutzt wird, um das Ende einer ersten Flüssigkeits-Produkt- Charge und den Anfang einer zweiten Flüssigkeits- Produkt-Charge in der Leitung zu ermitteln.

117. Verfahren nach Anspruch 116, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Leitung strömende Masse an einer Mehrzahl von Einzelstationen berechnet wird und daß der ermittelte Massenfluß an jeder Einzelstation vom Durchgang einer ersten Grenzfläche zum Durchgang einer zweiten Grenzfläche verglichen wird, um festzustellen, ob ein Leck aufgetreten ist.

118. Verfahren nach Anspruch 87, dadurch gekennzeichnet, daß eine erwartete absolute Temperatur einer jeden Sektion zwischen der ersten und der zweiten Einzelstation berechnet wird, wobei die berechnete Temperaturänderung einer jeden Sektion benutzt wird, daß der gemessene Flüssigkeits-Temperaturwert mit dem berechneten Flüssigkeits-Temperaturwert an der zweiten Einzelstation verglichen wird, und daß die berechnete Temperatur in jeder Sektion, basierend auf einer Differenz zwischen der berechneten und der gemessenen Temperatur der Flüssigkeit an der zweiten Einzelstation korrigiert wird.

119. Verfahren nach Anspruch 118, dadurch gekennzeichnet, daß thermodynamische Gleichungen optimiert werden, die die Flüssigkeits-Temperaturänderung für jede Sektion definieren, gemäß dem Verfahrensschritt des Vergleichens und Messens der berechneten Flüssigkeits- Temperaturen an der zweiten Einzelstation.

120. Verfahren nach Anspruch 97, dadurch gekennzeichnet, daß als anklemmbarer Strömungsmesser ein Mehrwege Schall-Strömungsmesser verwendet wird, um Strömungsprofil-Einflüsse aufgrund von Krümmern in der Leitung zu minimieren.

121. Verfahren nach Anspruch 95, dadurch gekennzeichnet, daß von jeder Einzelstation Daten über eine Hochgeschwindigkeits-Datenverbindung einer Mutterstation zugeführt werden.

122. Verfahren nach Anspruch 121, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelstationen von der Mutterstation abgefragt werden.

123. Verfahren nach Anspruch 95, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit an jeder Einzelstation dadurch identifiziert wird, daß die Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit sowie deren Temperatur an jeder Einzelstation ermittelt werden, und daß aufgrund der Tatsache, daß jeder Flüssigkeit eine besondere Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit und Temperatur zugeordnet ist, die Flüssigkeit identifiziert wird.

124. Verfahren nach Anspruch 123, dadurch gekennzeichnet, daß ein entsprechender Flüssigkeits-Expansions- Koeffizient ermittelt wird, sobald die Flüssigkeit identifiziert wurde, um die Änderung des Flüssigkeitsvolumens zu bestimmen, basierend auf der Temperaturänderung in jeder Sektion.

125. Verfahren nach Anspruch 123, gekennzeichnet durch das Abspeichern von Parametern, die sich auf eine Mehrzahl verschiedener Flüssigkeiten beziehen, im voraus, und durch Ausnutzen der im voraus abgespeicherten Parameter zum Identifizieren der Flüssigkeit in der Leitung durch Vergleichen der im voraus abgespeicherten mit tatsächlich gemessenen Parametern.

126. Verfahren nach Anspruch 125, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessenen und im voraus abgespeicherten Parameter die Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit über der Temperatur umfassen.

127. Verfahren nach Anspruch 126, dadurch gekennzeichnet, daß die im voraus abgespeicherten Parameter die Dichte und/oder die Viskosität über der Temperatur umfassen.

128. Verfahren nach Anspruch 97, dadurch gekennzeichnet, daß die Anwesenheit eines Pigs in der Leitung an einer Einzelstation durch die Unterbrechung des Schallstrahles während einer Zeitspanne erfaßt wird, die definiert ist durch die Abmessung des Pigs in Längsrichtung der Leitung.

129. Verfahren nach Anspruch 97, dadurch gekennzeichnet, daß die Anwesenheit von Wasser in der Flüssigkeit an einer Einzelstation dadurch festgestellt wird, daß eine definierte Änderung der Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit in der Flüssigkeit gegenüber jener in Wasser an der Einzelstation gemessen wird.

130. Verfahren nach Anspruch 97, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in der Leitung an jeder Einzelstation gemessen wird, daß ermittelt wird, ob eine Änderung der Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit an wenigstens zwei Stellen aufgetreten ist, daß die Zeit einer solchen Änderung an den zwei Stellen erfaßt wird, und daß eine Differenz der erfaßten Zeiten an den beiden Einzelstationen ausgenutzt wird, um die Stelle eines Lecks zu ermitteln.

131. Verfahren zum Modellieren der Temperatur in einer Leitung, umfassend:
Mittel zum Unterteilen der Leitung in eine Mehrzahl von Segmenten, wobei die Unterteilungsmittel eine erste Einzelstation am Beginn eines jeden Segmentes sowie eine zweite Einzelstation am Ende eines jeden Segmentes umfassen;
jedes Segment der Leitung wird in eine Mehrzahl hypothetischer Leitungs-Sektionen unterteilt, deren jede dasselbe Nominalvolumen hat;
Mittel zum Messen der Temperatur der Flüssigkeit, die in die erste Sektion an der ersten Einzelstation eintritt;
Mittel zum Messen der Temperatur der Flüssigkeit, die die zweite Sektion an der zweiten Einzelstation verläßt;
Mittel zum Messen der Temperatur der Umgebung der Leitung an der ersten Station oder an jener, die repräsentativ für die Topographie des Segmentes ist;
Mittel zum Messen der Temperatur der Umgebung der Leitung an der zweiten Station oder an jener, die für die Topographie des Segmentes repräsentativ ist;
Mittel zum Berechnen des Einflusses der gemessenen Umgebungstemperaturen an der ersten und an der zweiten Einzelstation in den Sektionen zwischen der ersten und der zweiten Einzelstation; und
Mittel zum Berechnen der Temperaturänderung in jeder Sektion zwischen der ersten und der zweiten Einzelstation aufgrund der Umwandlung kinetischer in thermische Energie und der Strahlung und Leitung der Energie zur oder von der Sektion.

132. Vorrichtung nach Anspruch 131, weiterhin umfassend:
Mittel zum Messen des in die erste Einzelstation eintretenden Flüssigkeitsstromes und zum Bestimmen eines Flüssigkeitsvolumens, das die erste Station während einer definierten Zeitspanne passiert hat;
Mittel zum Messen des Flüssigkeitsstromes aus der letzten Leitungs-Sektion des Segmentes und zum Bestimmen eines Flüssigkeitsvolumens, das die zweite Einzelstation während einer definierten Zeitspanne passiert hat;
Mittel zum Berechnen der Änderung des Volumens einer jeden Sektion der Leitungswandung und der Änderung des Volumens der Flüssigkeit in jeder Sektion, basierend auf der Temperaturänderung in jeder Sektion;
Mittel zum Bestimmen der Differenz des gemessenen Volumens zwischen den ermittelten Volumina, die während der definierten Zeitspanne die erste und die zweite Einzelstation passiert haben;
Mittel zum Korrigieren der Differenz des gemessenen Volumens zwischen der ersten und der zweiten Einzelstation durch Addieren oder Subtrahieren der Änderung des Flüssigkeitsvolumens und des Leitungsvolumens aller Sektionen des Segmentes während der definierten Zeitspanne; und
Mittel zum Vergleichen der korrigierten Differenz des Volumens zwischen der ersten und der zweiten Einzelstation mit einem Schwellenwert, um dann ein Alarmsignal abzugeben, wenn die Differenz den Schwellenwert übersteigt.

133. Vorrichtung nach Anspruch 132, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Messen des Flüssigkeitsstromes an der ersten und der zweiten Einzelstation einen anklemmbaren Ultraschall-Durchlaufzeit-Strömungsmesser an jeder Einzelstation aufweisen, um einen Schallstrahl in die Flüssigkeit einzuleiten und um den Flüssigkeitsstrom in der Leitung an jeder entsprechenden Einzelstation auf nicht-intrusive Weise zu messen.

134. Vorrichtung nach Anspruch 123, dadurch gekennzeichnet, daß der anklemmbare Ultraschall-Strömungsmesser ein Breitstrahl-Strömungsmesser ist.

135. Vorrichtung nach Anspruch 131, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Messen der Flüssigkeitstemperatur an der ersten und zweiten Einzelstation jeweils einen anklemmbaren Temperatursensor aufweisen.

136. Vorrichtung nach Anspruch 131, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Berechnen der Umgebungstemperatur in jeder Sektion Mittel zum Interpolieren der Umgebungstemperatur in jeder Sektion gegenüber entsprechenden Umgebungstemperaturen in jeder Einzelstation aufweisen.

137. Vorrichtung nach Anspruch 136, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Berechnen des Einflusses der gemessenen Umgebungstemperaturen an der ersten und der zweiten Einzelstation in jeder Sektion Mittel zum Bestimmen der Topographie des Segmentes umfassen.

138. Verfahren nach Anspruch 137, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Bestimmen der Topographie eines Segmentes Mittel aufweisen, um zu bestimmen, ob jede Sektion in Luft, Wasser oder unter der Erde verlegt ist.

139. Vorrichtung nach Anspruch 138, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um bei Verlegen der Sektion unter der Erde den Einfluß der vorher in dieser Sektion herrschenden Temperatur auf die derzeitige und künftige Umgebungstemperatur festzustellen.

140. Vorrichtung nach Anspruch 131, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung während einer definierten Zeitspanne durchgeführt wird.

141. Vorrichtung nach Anspruch 140, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zum Berechnen und Korrigieren Mittel zum periodischen Berechnen und Korrigieren während definierter Zeitspannen aufweist, und daß die Ergebnisse zum Korrigieren während eines Vielfachen der definierten Zeitspanne akkumuliert werden.

142. Vorrichtung nach Anspruch 141, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Vergleichen der Ergebnisse mit Schwellenwerten den genannten Mehrfachen der Zeitspanne zugeordnet sind, sowie Mittel zum Erzeugen eines Alarmes, falls das Ergebnis den Schwellenwert bei jeglicher der Zeitspannen überschreitet.

143. Vorrichtung nach Anspruch 142, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Durchführen der Schritte des Berechnens und Korrigierens während einer Mehrzahl verschiedener Zeitspannen vorgesehen sind.

144. Vorrichtung nach Anspruch 143, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Vorsehen von Schwellenwerten für jede der unterschiedlichen definierten Zeitspannen vorgesehen sind, und daß die Mittel zum Vergleichen Mittel zum Vergleichen der genannten Differenz mit den Schwellenwerten sowie Mittel zum Erzeugen eines Alarmes für jenen Fall umfassen, daß die Ergebnisse den Schwellenwert bei irgendeiner der genannten Zeitspannen übersteigen.

145. Vorrichtung nach Anspruch 144, wobei die Mehrzahl der verschiedenen Zeitspannen eine Ein-Minuten-, Fünf- Minuten-, Fünfzehn-Minuten- und eine Ein-Stunden- Periode umfassen.

146. Vorrichtung nach Anspruch 132, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Erfassen der Anwesenheit freien Gases oder Wasser in der Flüssigkeit an jeder Einzelstation vorgesehen sind sowie Mittel zum -Anzeigen der Anwesenheit freien Gases oder Wasser.

147. Vorrichtung nach Anspruch 146, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Anzeigen der Anwesenheit freien Gases Mittel zum Messen der Schwankungen der Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit aufgrund des Streuens des Schallstrahles umfassen, veranlaßt durch in der Flüssigkeit an der Einzelstation eingeschlossenes freies Gas.

148. Vorrichtung nach Anspruch 147, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Erfassen der Anwesenheit freien Gases Mittel zum Messen der Stärke eines aufgefangenen Signales des Schallstrahles sowie Mittel zum Vergleichen des aufgefangenen Signales mit einem Bezugswert für die Flüssigkeit an der Einzelstation umfassen.

149. Vorrichtung nach Anspruch 148, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Messen der Schwankungen der Amplitude des Schallstrahles über der Zeit vorgesehen sind, um die Anwesenheit freien Gases in der Flüssigkeit an der Einzelstation zu bestimmen.

150. Vorrichtung nach Anspruch 132, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Identifizieren einer Grenzfläche zwischen den Flüssigkeiten zweier verschiedener Typen von Flüssigkeit an einer Einzelstation vorgesehen sind.

151. Vorrichtung nach Anspruch 150, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Identifizieren einer Grenzfläche Mittel zum Messen der Temperatur und der Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit an der Einzelstation während einer Zeitspanne aufweisen, wenn eine Grenzfläche zwischen Flüssigkeiten durch die Leitung an der Einzelstation hindurchtritt.

152. Vorrichtung nach Anspruch 151, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Ausnutzen der identifizierten Grenzfläche vorgesehen sind, um das Ende einer ersten Flüssigkeits-Produkt-Charge und den Anfang einer zweiten Flüssigkeits-Produkt-Charge zu erfassen.

153. Vorrichtung nach Anspruch 152, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Berechnen der durch die Leitung strömenden Masse an einer Mehrzahl von Einzelstationen vorgesehen sind sowie Mittel zum Vergleichen des erfaßten Massenflusses an jeder der Einzelstationen vom Durchgang einer ersten Grenzfläche zum Durchgang einer zweiten Fläche, um festzustellen, ob ein Leck aufgetreten ist.

154. Vorrichtung nach Anspruch 131, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Berechnen einer erwarteten absolute Temperatur in jeder Sektion zwischen der ersten und zweiten Einzelstation vorgesehen sind, unter Ausnutzung der berechneten Temperaturänderung in jeder Sektion sowie Mittel zum Vergleichen der gemessenen und der berechneten Temperatur der Flüssigkeit an der zweiten Station, und Mittel zum Korrigieren der berechneten Temperatur in jeder Sektion, basierend auf einer Differenz zwischen der berechneten und der gemessenen Temperatur der Flüssigkeit an der zweiten Station.

155. Vorrichtung nach Anspruch 154, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Optimieren der thermodynamischen Gleichungen vorgesehen sind, die die Flüssigkeits- Temperaturänderung in jeder Sektion definieren, in Übereinstimmung mit Mitteln zum Vergleichen der an der zweiten Einzelstation gemessenen und berechneten Flüssigkeitstemperatur.

156. Vorrichtung nach Anspruch 143, dadurch gekennzeichnet, daß als anklemmbarer Strömungsmesser ein Mehrweg- Schall-Strömungsmesser vorgesehen ist, um Strömungs- Profil-Einflüsse aufgrund von Krümmern in der Leitung zu minimieren.

157. Vorrichtung nach Anspruch 132, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Übertragen von Daten von jeder Einzelstation zu einer Mutterstation über eine Hochgeschwindigkeits-Datenverbindung vorgesehen sind.

158. Vorrichtung nach Anspruch 157, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Abfragen der Einzelstationen durch die Mutterstation vorgesehen sind.

159. Vorrichtung nach Anspruch I32, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Identifizieren der Flüssigkeit an jeder Einzelstation durch Bestimmen der Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit und der Temperatur der Flüssigkeit an jeder Einzelstation vorgesehen sind, und daß aufgrund der Tatsache, daß jede Flüssigkeit eine bestimmte Kurve der Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit und der Temperatur aufweist, die Flüssigkeit identifiziert wird.

160. Vorrichtung nach Anspruch 159, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um einen geeigneten Flüssigkeits-Expansions-Koeffizienten zu bestimmen, sobald die Flüssigkeit identifiziert ist, um die Änderung des Flüssigkeitsvolumens zu ermitteln, basierend auf der Temperaturänderung in jeder Sektion.

161. Vorrichtung nach Anspruch 159, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, mit welchen Parameter im voraus abgespeichert werden, die sich auf eine Mehrzahl unterschiedlicher Flüssigkeiten beziehen, die in der Leitung geführt werden, und daß Mittel vorgesehen sind, die die vorab gespeicherten Parameter dazu ausnutzen, um die in der Leitung geführte Flüssigkeit zu identifizieren durch Vergleichen der vorab gespeicherten mit den gemessenen Parametern.

162. Vorrichtung nach Anspruch 161, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessenen und die vorab gespeicherten Parameter die Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit über der Temperatur umfassen.

163. Vorrichtung nach Anspruch 161, dadurch gekennzeichnet, daß die vorab gespeicherten Parameter die Dichte und/oder die Viskosität über der Temperatur umfassen.

164. Vorrichtung nach Anspruch 133, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Feststellen der Anwesenheit eines Reinigungs-Pigs in der Rohrleitung an einer Einzelstation vorgesehen sind, umfassend Mittel zum Erfassen des Unterbrechens des Schallstrahles während einer Zeitspanne, definiert durch ein Maß des Reinigungs-Pigs in Längsrichtung der Leitung.

165. Vorrichtung nach Anspruch 133, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Erfassen der Anwesenheit von Wasser in der Flüssigkeit an einer Einzelstation vorgesehen sind, umfassend Mittel zum Messen einer definierten Änderung der Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit in der Flüssigkeit gegenüber jener in Wasser an der Einzelstation.

166. Vorrichtung nach Anspruch 133, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Messen der Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in der Leitung an jeder Einzelstation vorgesehen sind, Mittel, die feststellen, ob sich die Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit an wenigstens zwei Einzelstationen geändert hat sowie Mittel zum Aufzeichnen der Zeit einer solchen Änderung zwischen den beiden Einzelstationen, und Mittel zum Ausnutzen der Differenz der aufgezeichneten Zeiten an den beiden Stationen zwecks Bestimmens des Ortes eines Lecks.