DK150244B - Fjernvarmeledning med alarmorgan - Google Patents

Description

i 150244

Opfindelsen omhandler en fjernvarmeledning med alarmorgan og af den i krav l's indledning angivne art.

Fjernvarmeledninger af denne art er velkehdte. I visse tilfælde anvendes kun én leder, der tilsammen 5 med metalrøret danner den elektriske kreds, som ved indtrængning af vand i skumplastisoleringen eksempelvis på grund af en revne i beskyttelsesrøret kortslut- -tes, hvorved resistansen imellem lederen, der strækker sig langs hele metalrøret,og metalrøret formindskes 10 og til sidst bliver så lille, at kredsen kortsluttes, hvorved et overvågningsudstyr, der er sluttet imellem lederen og metalrøret, udløser en alarm. Alarmen udløses ved indtrængning af vand i det væsentlige uafhængigt af lederens afstand fra metalrøret, og det kan derfor af 15 hensyn til frembringelse af alarm accepteres, at denne afstand kan variere væsentligt langs hele metalrørets længde. I.andre tilfælde anvendes dér indbyrdes uafhængige uisolerede ledere i skumplastlaget til at angive ledningsbrud. En ofte forekommende stor variation 20 i afstanden fra leder til metalrør og fra leder til leder skyldes, at skumplastisoleringen, der i flydende tilstand håldes i det ringformede mellemrum imellem metalrøret og det ydre, koncentriske beskyttelsesrør, efter at lederen eller lederne er indlagt i dette mel-25 lemrum og eventuelt forsynet med afstandsstykker til at holde den eller dem i afstand fra metalrøret, kommer til at forskydes ukontrolleret i den hærdende skumplastmasse.

I en sådan fjernvarmeledning opstår der imidlertid ofte 30 ved en alarm et problem med at bestemme fejlstedet. Så fremt alarmlederen eller alarmlederne ikke ligger i en nøjagtig bestemt afstand fra det som regel af stål fremstillede indre rør, vil fejlen som nærmere forklaret nedenfor ikke kunne lokaliseres med tilstrækkelig 35 nøjagtighed, og derfor må unødigt lange strækninger af eksempelvis en gade graves op for at kunne lokalisere 150244 2 fejlen i den i jorden nedgravede fjernvarmeledning og reparere denne.

Ved fejllokalisering efter en alarm anvendes normalt et impulsreflektometer, der udsender en elektrisk impuls, 5 som reflekteres ved fejlstedet, d.v.s. det punkt på fjernvarmeledningen, der på grund af indtrængende vand har en lille resistans. Tidsafstanden imellem den udsendte impuls og den reflekterede impuls repræsenterer den dobbelte afstand til fejlstedet. Af nærmere neden-10 for angivne grunde er alarmledningens eller alarmlednin gernes karakteristiske impedans ZQ og den relative dielektricitetskonstant ke dog af væsentlig betydning for den nøjagtige lokalisering af fejlstedet.

Fra tysk offentliggørelsesskrift nr. 2 640 161 kendes 15 en fjernvarmeledning af den indledningsvis angivne art, hvor en elektrisk alarmledning er ført i afstand fra det fluidum ledende indre rør gennem afstandsholdere, der tilsammen danner et perlebånd, der sikrer, at ledningen ikke kan komme i direkte elektrisk kontakt med det indre 20 rør.

Såfremt afstandsholderne holdes løst an mod det indre rør under udstøbningen af det isolerende lag, vil noget af dette lag uvægerligt flyde ind mellem rørets ydervæg og afstandsholderne og under størkningen løfte disse op 25 fra rørvæggen, så at ledningen ikke kan holdes i bestemt afstand fra rørvæggen, og derfor kan de elektriske måleparametre ikke antages at være konstante. En konstant-holdelse af afstanden mellem ledning og rør, eksempelvis ved antrækning af "perlebåndet" i skruelinieform omkring 30 røraksen, kræver en trækspændingsstørrelse, som tynde alarmledninger ikke kan tåle.

Opfindelsen har til formål at tilvejebringe en fjernvarmeledning med alarmorgan af den indledningsvis angivne art, ved hvilken alarmledningens eller alarmledningernes 35 karakteristiske impedans og relative dielektricitets- 3 150244 konstant er mere veldefinerede til at kunne foretage en nøjagtigere måling af afstanden fra et givet punkt, eksempelvis en kontrolstation, til fejlstedet.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved at udforme fjernvar-5 meledningen som angivet i krav l's kendetegnende del.

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor i forbindelse med tegningen, hvor: fig. 1 viser et tværsnit igennem en leder anbragt over en fjernvarmelednings indre metalrør, 10 fig. 2 er en perspektivisk afbildning af en udførelsesform for en blokskinne ifølge opfindelsen med indlagte ledere, og fig. 3 viser blokskinnen på fig. 2 indlagt i en fjernvarmeledning.

15 Til forståelse af en elektrisk impuls' indflydelse på en alarmleder henvises til fig. 1, der viser en alarmleder 1 anbragt i et dielektrisk medium oven på fjernvarmeledningens indre metalrør 2.

For fig. 1 gælder Q 4h - d 20 V = —-- ln — , hvor 2 H60 d V = potentialforskellen imellem lederen 1 og metalrøret 2 Q = ladningen på lederen 1 g0 = dielektricitetskonstanten for mediet h = lederens vinkelrette afstand fra røret 2, og 25 d = lederens diameter.

150244 4

Indføres begrebet relativ dielektricitetskonstant k_ med definitionen kapacitansen af en kondensator med et k _ givet dielektrikum_

Ke ” kapacitansen af samme kondensator med * 5 luft som dielektrikum kan man definere bølgeudbredelseshastigheden af en impuls i lederen 1 som c vf. = -—— , hvor ΆΓ vf = bølgeudbredelseshastigheden i km/s 10 c = lyshastigheden a* 3 * 10** km/s ke = den angivne relative dielektricitetskonstant.

Lederens areal påvirker ikke v^.

• Nedenstående tabel viser værdierne for ke og vf for forskellige dielektrika.

ka relativ v« 15 e f luft 1 1 polyurethanskum 1,2 0,91 tefzel (fluorpolymeren ETFE) 2,6 0,62 pap 4 0,5 20 tråd i paprør 1,56 0,8 (x) (skum imellem) fastklæbet tefzeltråd 1,93 0,72 (x) vand (100°C) 56 0,13 " ( 70°C) 64 0,12 25 " ( 20°C) 80 0,11 (x = erfaringsværdier)

For en enkeltleder 1 ifølge fig. 1 og beliggende over metalrøret 2 gælder: 60 2h

Zn = .ln — , hvor ψς r 5 150244 ZQ = lederens karakteristiske impedans i ohm ke = relative dielektricitetskonstant (dimensionsløs) h = afstanden fra lederens midtpunkt til rørets overflade i cm 5 r = lederens radius i cm.

Det fremgår af formlen for ZQ, at impedansen ændres langs med f jernvarmeledningen, dersom afstanden imellem lederen 1 og metalrøret 2 varierer. Størrelsen af ændringerne vokser med aftagende afstand til røret 2. Som eksempel 10 på impedansændringer kan der henvises til følgende tabel:

Kobberkabel i polyurethanskum i 10 mm afstand fra stålrøret: ZQ = 180 kobberkabel i polyurethanskum i 15 mm afstand fra stålrøreti ZQ = 200 15 kobberkabel i polyurethanskum i 20 mm afstand fra stålrøret: ZQ = 218 kobberkabel i paprør med 1,5 mm vægtykkelse: ZQ = 54 kobberkabel i paprør i 5 mm afstand fra stålrøret: ZQ = 130 20 tefzelisoleret tråd (Dy = 2 mm, Di = 1,5 mm), ideelt klæbet mod stålrøret: ZQ = 50 tefzeltråd i 5 mm afstand fra stålrøret: ZQ = 150

Betragtes en som måleledning i polyurethanskum anbragt uisoleret kobberledning, ses det, at en afvigelse fra 25 10 til 20 mm forøger impedansen med 66$, og betragtes en tefzelisoleret leder, som er anbragt imod metalrøret, ses det, at en afvigelse på 5 mm ændrer impedansen med .

200$. De nævnte afvigelser er helt normale for konventionelle fjernvarmerør. 1

Som tidligere anført spiller lederens beliggenhed i .

forhold til stålrøret ingen rolle ud fra et alarmsynspunkt. Ændres lederens afstand fra stålrøret, vil dette imidlertid væsentligt vanskeliggøre målingen af fejlstedet på grund af de ovennævnte ændringer i Z og k .

V v 150244 6

Variationer i ZQ forårsager en refleksion: på impulsre-flektometerets billedskærm fås ekkoer, som ikke hidrører fra fejlsteder som følge af fugt, kortslutninger eller trådbrud, men fra steder, hvor alarmtråden er bugtet ind 5 imod stålrøret. Ekkobilledeme bliver meget vanskelige at fortolke på grund af disse uønskede og udefinerede ekkoer. Variationer i k0 påvirker direkte v^ og derved nøjagtigheden, hvad fejlstedslokaliseringen angår.

Det er derfor af væsentlig betydning, at lederen eller 10 lederne anbringes i en nøjagtig bestemt afstand fra metalrøret langs hele metalrørets længde, og at denne afstand opretholdes uanset strukturelle forandringer i skumplastisoleringen.

Til dette formål anbringes der ifølge opfindelsen på 15 metalrøret 2, før indstøbningen af et skumplastlag 3 (fig. 3) og omgivelse af dette med et udadtil tat beskyttelsesrør 4 af et passende formstof eller lignende materialeten eller flere blokskinner 5, der anbringes fast på metalrøret 2. Anbringelsen kan ske derved, at hver blok-20 skinne 5 klæbes fast på yderfladen af metalrøret 2. Anbringes der et antal blokskinner 5 på række med hverandre, bør afstanden imellem de hosliggende ender være så lille som mulig. Hver blokskinne 5 har et til det antal ledere, der skal indesluttes i det isolerende lag 25 3, der sædvanligvis består af et polyurethanskumplast, sva rende antal langsgående spor, eksempelvis sporene 6, 7 og 8 (fig. 2). Sporene 6, 7 og 8 strækker sig langs hele længden af blokskinnen 5 og udmunder således i skinnens ender 9 og 10. Efter at en eller flere indbyrdes samvirkende 30 blokskinner 5 er blevet fast anbragt på yderfladen af metalrøret 2, indlægges der ledere 11, 12, 13 og 14 i sporene 6-8, og lederne, der rager uden for enderne af metalrøret 2, strækkes med et passende organ.. Da blokkene 5 har indbyrdes samme højde, regnet fra metalrøret 7 150244 2, og samme dybde af samtlige spor 8, kommer lederen 11 til at ligge i en nøjagtig bestemt afstand fra metalrøret 2. Efter at metalrøret 2 med den eller de på røret anbragte blokskinner 5 er indskudt i og centreret i be- 5 skyttelsesrøret 4, indgydes skumplasten 3 ind i det ringformede mellemrum. Sporene 6-8 udfyldes oven over lederne med skumplast og fikseres i stilling, og blokskinnerne 5 opretholdes i deres stillinger uanset de spændinger og kræfter, der opstår, når skumplastlaget 3 hærder. Se-10 nere ændringer af isoleringen som følge af ældning eller lignende vil ikke kunne forskyde blokskinnerne 5, såfremt disse er korrekt fast anbragte, og derved vil lederne 11-14 opretholdes i en konstant indbyrdes afstand og i en konstant afstand fra metalrøret 2.

15 Blokskinnen 5 fremstilles fortrinsvis af en skumplast af samme slags som den, der indgår i det isolerende lag 3, og fortrinsvis med den samme densitet. Der kan imidlertid også anvendes andre elektrisk ikke-ledende materialer .

20 På fig. 2 og 3 er blokskinnen 5 vist udformet med en plan anlægsflade 15 imod metalrøret 2, men anlægsfladen kan også have en krumningsradius svarende til radien af røret 2, hvilket letter fastgørelsen væsentligt. Blokskinnen 5 kan have et hvilket som helst passende tvær-25 snitsareal, eksempelvis profileret som et ringsegment-areal.