EP0797759A1 - Rohrleitungssystem, insbesondere für die übertragung von fernwärme - Google Patents

Rohrleitungssystem, insbesondere für die übertragung von fernwärme

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EP0797759A1
EP0797759A1 EP95942658A EP95942658A EP0797759A1 EP 0797759 A1 EP0797759 A1 EP 0797759A1 EP 95942658 A EP95942658 A EP 95942658A EP 95942658 A EP95942658 A EP 95942658A EP 0797759 A1 EP0797759 A1 EP 0797759A1
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EP
European Patent Office
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line
location
pipe system
resistance
sensor line
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP95942658A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Brandes
Fritz S. Kamkalow
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0797759A1 publication Critical patent/EP0797759A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/16—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using electric detection means
    • G01M3/165—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using electric detection means by means of cables or similar elongated devices, e.g. tapes

Definitions

  • Piping systems for the transmission of district heating or other liquid media are known. They usually contain an inner pipe that carries the medium, an outer pipe surrounding the inner pipe at a distance, and filler material in the space between the two pipes for thermal insulation. The filling material is there
  • a conductor consists of nickel chromium (NiCr) and is relatively high-resistance at 5.6 ohms / meter, so it has a high specific resistance.
  • the location of the leak is carried out according to the resistance measurement method by the ohmic resistance between this NiCr conductor and a mederohmigen second conductor, conductive pipe or earth measured and the location of the fault location is determined according to the principle of the unloaded voltage divider.
  • This method is advantageous for construction supervision, enables precise, early location and preferably indicates the source of the error. This known method is abbreviated below
  • the leak is located by measuring the transit time of a pulse that occurs at the
  • the two measurement methods described are based on different principles.
  • the first measuring method is more suitable for less moist fault controllers and has a limit of use in the direction of very damp fault points.
  • the second measuring method is particularly suitable for very moist defects and has a limit of use towards less moist defects. So far, both measuring methods have been used alternatively, depending on the user's requirements.
  • the sensors for the two measuring methods have to meet almost opposite conditions, namely one with low resistance and one with high resistance.
  • a piping system is known (DE 41 24 640 A1) with which the advantages of both measuring methods can be combined.
  • This piping system contains three conductors of different resistances and therefore piping materials.
  • NiCr is used for one conductor and the other two conductors bare copper or insulated copper. There is still no agreement on this system.
  • Runtime location can be useful, it is almost unsuitable for resistance location. But this measuring technique offers
  • the invention has for its object a pipe system with sensors from electrical lines in the space between
  • the invention consists in that an alloy is used as the material of the sensor line, which has such a low temperature coefficient (TK), which has a largely constant temperature coefficient (TK), and which has a resistance which is so small on the one hand that the runtime location can be carried out with the line and, on the other hand, is so large that the resistance location can be carried out.
  • TK low temperature coefficient
  • TK largely constant temperature coefficient
  • the design is selected so that transition resistances (R ⁇ ) have no influence. This is the case if R ⁇ ⁇ R sensor , based on a length of eg 10cm.
  • the invention is based on the knowledge that conductors with a comparatively low resistance value can then be used for the resistance detection if this conductor has a small and largely constant temperature coefficient. In a practical example, this is
  • Material of the sensor conductor is a copper-nickel alloy.
  • the conductor cross section was 1.0 mm 2 .
  • the resistance value for this conductor (CuNi10) was 0.15 Ohm per meter, i.e. about one
  • Resistance wire NiCr 8020 The temperature coefficient for this alloy is about 4x as large as for the resistance wire NiCr 8020 previously used for resistance detection, but is only a tenth of the value previously used for the
  • Runtime location used copper lines For the location of the resistance, this sensor conductor is preferably provided with perforated insulation, because this increases the resolution of the measured values. In the limit case, a bare sensor conductor can also be used.
  • the second wire, the return wire can consist of an insulated copper wire.
  • a return wire with a cross-section that is larger than that of the sensor line, for example 2.5 mm 2 has proven useful for solving the task of creating a system for both location methods. As a result, a favorable resistance proportion of the sensor to the return wire is achieved with respect to the location of the resistance, without assigning the sensor conductor a larger resistance that is desired per se.
  • the embodiment described so far can work with good results in terms of resistance location with line lengths of 1000 m.
  • runtime location it can be used for monitoring for any length.
  • localization is possible for the range from 1000 to 300 meters and fine localization is possible for the range from 300 to 0 meters.
  • Fine localization with runtime localization was previously also provided for a test point every 250 m.
  • the soldering agent required for soldering can be integrated into the stranded material and at the same time used as a soldering and sealing agent.
  • 1 shows the cross section of a district heating pipe with an inner tube, outer tube and sensor
  • Fig. 2 is a resistance measuring bridge with a tube and two sensor lines
  • FIG. 2 shows an insulation measurement for FIG. 2
  • Fig. 4 is a transit time measuring device with a tube and two sensor lines
  • a piping system is shown with the cross section of a district heating line R, the inner tube 1, a
  • Filling filling material 3 that is as dry as possible, e.g. one
  • the sensor 4 is arranged in the filling material 3 and consists of a Cu-Ni alloy with an essentially constant and small temperature coefficient and a resistance value of about 0.15 ohm / m, which is a value that just allows the run time measurement and for the resistance measurement is sufficiently large.
  • Fig. 2 shows a measuring method with location by a
  • a voltage source 5 is connected between the start A of the sensor line 4 and the end E of the return wire 6, both of which are at the end 7 of the source remote
  • a voltage measuring device 8 is connected between the start A of the sensor line 4 and the start of the inner tube 1. In the event of a leak F, a fault resistance RF between sensor line 4 and
  • Inner tube 1 effective. So that the location of the fault resistor can be located precisely, the sensor cable must always be able to be contacted by the moisture, that is to say bare or provided with perforated insulation.
  • the location of the fault can be determined from the resistance values Rl, R2 of the partial lines, the total resistance Rges of the sensor line 4.
  • FIG. 3 shows how the insulation between inner tube 1 and sensor line 4 can be checked by switching the measuring device 8 differently. This does not require a return wire 6.
  • the insulation resistance changes from, for example, 10 MOhm to 10 kOhm, and the voltage indicated by the measuring device 8 changes from 0 volt to 24 volt.
  • a location is shown by a run time measurement. Between the beginning of the inner tube 1 and the beginning A a pulse generator 10 is connected to the sensor line 4.
  • a sensor line 4 suitable for both measuring methods must therefore meet two contradictory requirements.
  • a material is selected with which the requirement profile for the resistance location procedure on the one hand and the requirement profile of the running time procedure on the other hand are satisfactorily fulfilled.
  • This is the case for a sensor conductor made of CuNi10.
  • a conductor made of this alloy has a high-frequency resistance which is sufficiently low for the transit time measurement, in spite of a DC resistance which is higher than that of copper. This is important because in the two measuring methods a distinction must be made between the electrical direct current resistance RDC measured during the resistance location and the effective alternating current resistance RAC, which must be taken into account during the runtime location.
  • the AC resistance RAC is only about one eighth of the corresponding value of a resistance wire.
  • the resistance RAC is reduced to a value which is only slightly above the corresponding value of copper. At least one material can therefore be used which is suitable for the compatible use of the same sensor conductor for both measuring methods.
  • the following table shows the for different materials Resistance values RDC and RAC, whereby on the one hand a solid conductor and on the other hand a strand 30 ⁇ 0.25 was used for the alloy CuNi10. The solid lines had a diameter of 1.5 mm2 for this measurement.
  • the temperature coefficients are for
  • the electrical resistance values for the individual conductors are:
  • CuNi10 has a significantly lower specific resistance than the material NiCr8020 that has been customary for resistance location, this resistance is still sufficiently large against the undesired influence of connection points, supply lines and the like. Possibly. Undesired influences that still remain can be further reduced by appropriate selection of the cross sections.
  • the temperature coefficient of CuNi10 is larger than that of NiCr ⁇ 020, but is still in the same order of magnitude.
  • CuNi10 and alloys with similar electrical data in the form of solid wires or strands are suitable as sensor conductors for compatible use in both measuring methods.
  • Sensors with stranded conductors should be soaked with a suitable material to achieve long-term water tightness.
  • the material can be a solder that is required anyway.
  • Insulation should be temperature resistant (e.g. PTFE).
  • sensors can be provided with pores and / or closed conductive insulation (e.g. carbon doped).
  • one type of conductor can be used for all types of measuring methods with sensor conductors.
  • the measurement can be selected according to the respective degree of moisture of the possible error and the accuracy of the location can be improved. This also includes the use of both measuring methods for one fault location in order to minimize the costs of a possible repair. Damage is generally more expensive than the cost of the materials to be replaced.

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Abstract

Bei einem Rohrleitungssystem mit einem ein Medium führenden Innenrohr (1), einem das Innenrohr mit Abstand umgebenden Aussenrohr (2) sowie Füllmaterial im Raum zwischen den beiden Rohren zur Wärmedämmung, sowie mit einem eine Sensorleitung (4) enthaltenden System zur Detektion und Ortung von Undichtigkeiten, wird als Material der Sensorleitung eine Legierung verwendet, die einerseits einen Temperaturkoeffizienten hat, der niedrig und weitgehend konstant ist, und die einen Widerstand hat, der so klein ist, dass mit der Sensorleitung eine Laufzeitortung durchgeführt werden kann, und die andrerseits einen so grossen Widerstandswert hat, dass ein Widerstandsortungsverfahren durchführbar ist. Bevorzugtes Material der Sensorleitung ist eine Kupfer-Nickel-Legierung der Type CuNi10.

Description

Rohrleitungssystem, insbesondere
für die Übertragung von Fernwärme.
Rohrleitungssysteme für die Übertragung von Fernwärme oder sonstigen flüssigen Medien sind bekannt. Sie enthalten meist ein das Medium führendes Innenrohr, ein das Innenrohr mit Abstand umgebendes Außenrohr sowie Füllmaterial im Raum zwischen den beiden Rohren zur Wärmedämmung. Das Füllmaterial besteht
beispielsweise aus Polyurethan.
Undichte Stellen im Rohrleitungssystem können Energieverluste, aber auch weitreichende Schäden verursachen. Es ist daher üblich, solche Rohrleitungssysteme ständig zu überwachen. Zur Detektion und Ortung von Undichtigkeiten am Innenrohr ist es bekannt, Sensorelemente direkt in den Zwischenraum zwischen Innenrohr und Außenrohr, also in die Wärmedämmung einzubringen. Solche Sensoren sind auf die verwendete Meßtechnik abgestimmt. Sie enthalten im wesentlichen elektrische Leiter. Bei einer Undichtigkeit des Innenrohres dringt Flüssigkeit in den
Zwischenraum ein. Die dadurch verursachte Feuchtigkeit wird durch den Sensor ermittelt. Durch elektrische Messung der
Leitfähigkeit oder erhöhten Leitfähigkeit des an sich nicht oder schlecht leitenden, aber durch die Feuchte leitend gewordenen Fullmaterials kann die undichte Stelle detektiert und geortet werden. Für die Detektion und Ortung solcher undichten Stellen sind unterschiedliche Systeme und Verfahren mit meist zwei Leitern bekannt und üblich.
Bei einem ersten Meßverfahren mit einer Widerstandsmeßbrücke werden zwei elektrische Leiter verwendet. Ein Leiter besteht aus Nickelchrom (NiCr) und ist mit 5,6 Ohm/meter relativ hochohmig, hat also einen großen spezifischen Widerstand. Die Ortung der undichten Stelle erfolgt nach dem Widerstandsmeßverfahren, indem der ohmsche Widerstand zwischen diesem NiCr-Leiter und einem mederohmigen zweiten Leiter, leitfähigen Rohr oder Erde gemessen und nach dem Prinzip des unbelasteten Spannungsteilers die Lage der Fehlerstelle ermittelt wird. Dieses Verfahren ist vorteilhaft bei der Bauüberwachung, ermöglicht eine präzise, frühzeitige Ortung und zeigt vorzugsweise die Quelle des Fehlers an. Im folgenden wird dieses bekannte Verfahren abgekürzt
Widerstandsortung genannt.
Bei einem zweiten Meßverfahren wird die undichte Stelle durch Messung der Laufzeit eines Impulses geortet, der an der
niederohmig gewordenen nassen Stelle reflektiert wird. Bei diesem Meßverfahren werden als Sensoren zwei niederohmige unisolierte Kupferdrähte verwendet. Die Ortung erfolgt dabei zwischen Leiter und Rohr. Dieses Verfahren ist vorteilhaft bei einer relativ späten Ortung, wenn der Fehler also schon weit fortgeschritten ist, also bei schon sehr feuchten Fehlerstellen und starken Schadensbildern und zeigt vorzugsweise die Grenzen des Schadens an. Im folgenden wird dieses bekannte Verfahren abkgekürzt Laufzeitortung genannt.
Die beiden beschriebenen Meßverfahren beruhen auf unterschiedlichen Prinzipien. Das erste Meßverfahren eignet sich mehr für weniger feuchte Fehlersteller, und hat eine Einsatzgrenze in Richtung sehr feuchter Fehlerstellen. Das zweite Meßverfahren eignet sich besonders für sehr feuchte Fehlerstellen und hat eine Einsatzgrenze hin zu weniger feuchten Fehlerstellen. Beide Meßverfahren werden bisher je nach Anwenderwunsch alternativ eingesetzt. Die Sensoren für die beiden Meßverfahren müssen nahezu entgegengesetzte Bedingungen erfüllen, nämlich einmal niederohmig und einmal hochohmig sein.
Es ist ein Rohrleitungssystem bekannt (DE 41 24 640 A1), mit dem die Vorteile beider Meßverfahren kombiniert werden können.
Dieses Rohrleitungssystem enthält drei Leiter unterschiedlicher Widerstände und daher Leitungsmaterialien . Für einen Leiter wird beispielsweise NiCr verwendet und für die beiden anderen Leiter blankes Kupfer bzw. isoliertes Kupfer. Eine Einigung auf dieses System steht noch aus.
Eine Herstellergruppe hat einen Standard für alle Beteiligten vorgeschlagen (FWI 9/94), der künftig nur noch zwei Kupferleiter für den Sensor vorsehen soll. Dieser Standard mag für die
Laufzeitortung nützlich sein, für die Widerstandsortung ist er nahezu ungeeignet. Gerade diese Meßtechnik bietet aber
beträchtliche Vorteile, wie vorstehend erläutert. Der neue Vorschlag ist daher auf erhebliche Kritik gestoßen (Energie & Management 12/94, Seiten 28-31).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rohrleitungssytem mit Sensoren aus elektrischen Leitungen im Raum zwischen
Innenrohr und Außenrohr zu schaffen, das im einfachsten Fall mit zwei Leitungen auskommt und damit die alternative Anwendung beider Meßverfahren, also des ersten und zweiten Meßverfahrens, mit einem einzigen Sensorsystem ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.
Weiterbildungen werden in den Unteransprüchen definiert.
Im Prinzip besteht die Erfindung darin, daß als Material der Sensorleitung eine Legierung verwendet wird, die einen solchen niedrigen Temperaturkoeffizienten (TK) hat, die einen weitgehend konstanten Temperaturkoeffizienten (TK) hat, und die einen Widerstand hat, der einerseits so klein ist, daß mit der Leitung die Laufzeitortung durchgeführt werden kann und der andrerseits so groß ist, daß die Widerstandsortung durchführbar ist. Die Bemessung ist so gewählt, daß Ubergangswiderstände (Rα) keinen Einfluß haben. Das ist der Fall, wenn Rα < RSensor, bezogen auf eine Länge von z.B. 10cm.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß für die Widerstandsortung dann Leiter mit vergleichsweise niedrigem Widerstandswert eingesetzt werden können, wenn dieser Leiter einen kleinen und weitgehend konstanten Temperaturkoeffizienten hat. Bei einem praktisch erprobten Ausführungsbeispiel ist das
Material des Sensorleiters eine Kupfer-Nickel-Legierung . Der Leiterquerschnitt betrug 1,0 mm2. Der Widerstandswert für diesen Leiter (CuNi10) betrug 0,15 Ohm je Meter, also etwa ein
vierzigstel des Widerstandes des bisher verwendeten
Widerstandsdrahtes NiCr 8020. Der Temperaturkoeffizient für diese Legierung ist zwar etwa 4x so groß wie für den bisher für die Widerstandsortung verwendeten Widerstandsdraht NiCr 8020, beträgt aber nur ein zehntel des Wertes der bisher für die
Laufzeitortung verwendeten Kupferleitungen. Für die Widerstandsortung ist dieser Sensorleiter vorzugsweise mit einer perforierten Isolierung versehen, weil dies die Auflosung der Messwerte erhöht. Im Grenzfall kann aber auch ein blanker Sensorleiter verwendet werden. Die zweite Ader, die Ruckfuhrader, kann aus einem isolierten Kupferdraht bestehen. Für die Lösung der Aufgabe, ein System für beide Ortungsverfahren zu schaffen, hat sich eine Rückführader mit einem Querschnitt bewährt, der größer ist als der der Sensorleitung, beispielsweise 2,5mm2. Dadurch wird bezüglich der Widerstandsortung eine günstige Widerstandsproportion von Sensor- zur Ruckführader erreicht, ohne dem Sensorleiter einen an sich erwünschten größeren Widerstand zuzuordnen.
Neben der bereits erprobten CuNi10 Legierung kommen für den Sensorleiter alle jene Materialien in Betracht, die bei
geeignetem Querschnitt einen Gleichstrom-Widerstandswert
0,1<×<1,1 Ohm / m haben und einen Temperaturkoeffizienten von weniger als 500 10-VK.
Das soweit geschilderte Ausführungsbeispiel kann mit gutem Ergebnis hinsichtlich der Widerstandsortung mit Leitungslangen von 1000 m arbeiten. Für Laufzeitortung kann es zur Überwachung für beliebige Längen eingesetzt werden. Beispielsweise ist für den Bereich von 1000 bis 300 Meter eine Vorortung und für den Bereich von 300 bis 0 Meter eine Feinortung möglich. Für die Feinortung bei Laufzeitortung war auch bisher schon alle 250 m ein Prüfpunkt vorgesehen. Mit der erfindungsgemäßen Sensorleitung können künftig nicht nur beide Ortungsverfahren wahlweise verwendet werden. Es wird künftig auch möglich sein, beide
Ortungsverfahren zur Erhöhung der Aussagekraft einanderergänzend zugleich oder nacheinander oder abwechselnd einzusetzen. Das kann beispielsweise für automatisch arbeitende Meßgeräte durch alternative vorbestimmte Einschaltung beider Verfahren geschehen. Die Losung gemäß der Erfindung ist daher praxisorientiert und darüberhinaus robust. Die Leiter aus einem mit perforierter Isolierung versehenen massiven Runddraht können in bewährter Weise längswasserdicht ausgebildet werden. Eine Stabilisierung der Meßleitungen (Sensor/Rückführader) durch Verdrillung der beiden Adern ist wegen etwa gleicher mechanischer Eigenschaften problemlos möglich. Es ist aber auch möglich, den Wechselstromwiderstand der Sensorleitung durch Verwendung von Litzen noch weiter herabzusetzen und dann Prüfpunkte alle 1000 m einzusetzen. Für die Erzielung eines längswasserdichten Sensorleiters mit perforierter Isolierung müssen dann allerdings einige
Maßnahmen getroffen werden. Beispielsweise kann das für die Lötung erforderliche Lotmittel in das Litzenmaterial integriert und zugleich als Lot- und Dichtungsmittel verwendet werden.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden mehrere Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen in
Fig. 1 den Querschnitt einer Fernwärmeleitung mit Innenrohr, Außenrohr und Sensor,
Fig. 2 eine Widerstandsmeßbrücke mit Rohr und zwei Sensor-Leitungen
Fig. 3 eine Isolationsmessung zu Fig. 2
Fig. 4 eine Laufzeitmeßeinrichtung mit Rohr und zwei Sensor-Leitungen In Fig. 1 ist ein Rohrleitungssystem mit dem Querschnitt einer Fernwärmeleitung R dargestellt, die ein Innenrohr 1, ein
Außenrohr 2 und einen Sensor 4 enthält. Der Zwischenraum
zwischen Innenrohr 1 und Außenrohr 2 ist mit einem bei der
Einfüllung möglichst trockenen Füllmaterial 3, Z.B. einem
Polyurethan (PU), gefüllt. Der Sensor 4 ist im Füllmaterial 3 angeordnet und besteht aus einer Cu-Ni-Legierung mit einem im wesentlichen konstanten und kleinen Temperaturkoeffizienten sowie einem Widerstandswert von etwa 0,15 Ohm/m, das ist ein Wert, der die LaufZeitmessung gerade noch erlaubt und für die Widerstandsmessung ausreichend groß ist.
Fig. 2 zeigt ein Meßverfahren mit Ortung durch eine
Widerstandsmeßbrücke. Eine Spannungsquelle 5 ist zwischen den Anfang A der Sensorleitung 4 und das Ende E der Rückführader 6 geschaltet, die beide am quellenfernen Abschluß 7 des
Innenrohres 1 miteinander verbunden sind. Ein Spannungsmeßgerät 8 ist zwischen den Anfang A der Sensorleitung 4 und den Anfang des Innenrohres 1 geschaltet. Im Falle einer undichten Stelle F wird ein Fehlerwiderstand RF zwischen Sensorleitung 4 und
Innenrohr 1 wirksam. Damit der Ort des Fehlerwiderstandes genau geortet werden kann, muß die Sensorleitung stets durch die Feuchte kontaktierbar sein, also blank oder mit perforierter Isolation versehen sein. Aus den Widerstandswerten Rl, R2 der Teilleitungen, dem Gesamtwiderstand Rges der Sensorieitung 4 laßt sich der Ort des Fehlers bestimmen.
In Fig. 3 ist gezeigt, wie durch andere Schaltung des Meßgerätes 8 die Isolation zwischen Innenrohr 1 und Sensorleitung 4 überprüfbar ist. Hierzu bedarf es keiner Rϋckführader 6. Im Falle einer undichten Stelle des Innenrohres ändert sich der Isolationswiderstand von beispielsweise 10 MOhm auf 10 kOhm, die vom Meßgerät 8 angezeigte Spannung von 0 Volt auf 24 Volt.
In Fig. 4 ist eine Ortung durch eine LaufZeitmessung dargestellt. Zwischen den Anfang des Innenrohres 1 und den Anfang A der Sensorleitung 4 ist ein Impulsgenerator 10 geschaltet.
Parallel dazu die Ablenkplatten eines Oszillographen 11. Bei intaktem Innenrohr 1 und trockener Isolation 3 ist die Anpassung perfekt und Impulse werden nicht reflektiert. Sobald durch eine undichte Stelle im Innenrohr 1 der WiderstandRF der Fehlerstelle klein wird, werden Impulse an der Sprungstelle reflektiert. Der Oszillograph zeigt dann die Differenz zwischen der Lage des abgehenden Impulses und des zum Anfang A rückkehrenden Impulses. Der Abstand der Impulse ist ein Maß für die Lage der
Fehlerstelle.
Eine für beide Meßverfahren geeignete Sensorleitung 4 muß also zwei in sich gegensätzliche Anforderungen erfüllen. Zur
Erfüllung der gegensätzlichen Anforderungen wird ein Material ausgewählt, mit dem das Anforderungsprofil für das Widerstandsortungsverfahrens einerseits und das Anforderungsprofil des LaufZeitverfahrens andererseits befriedigend erfüllt werden. Das ist für einen Sensorleiter aus dem Material CuNi10 der Fall. Ein Leiter aus dieser Legierung hat nämlich trotz eines vergleichsweise zu Kupfer höheren Gleichstromwiderstandes einen für die Laufzeitmessung genügend niedrigen Hochfrequenzwiderstand. Das ist bedeutsam, weil bei den beiden Meßverfahren zu unterscheiden ist zwischen dem elektrischen Gleichstromwiderstand RDC der bei der Widerstandsortung gemessen wird, und dem wirksamen Wechselstromwiderstand RAC, der bei der Laufzeitortung zu beachten ist. Schon bei einem Sensorleiter aus massivem CuNi10 beträgt der Wechselstromwiderstand RAC nur etwa ein achtel des entsprechenden Wertes eines Widerstandsdrahtes. Durch die
Konstruktion einer Sensorleitung mit verringertem Skin-Effekt, beispielsweise als litzenförmiger Leiter, wird der Widerstand RAC auf einen Wert herabgesetzt, der nur unwesentlich über dem entsprechenden Wert von Kupfer liegt. Es kann also wenigstens ein Material verwendet werden, das für die kompatible Verwendung desselben Sensorleiters für beide Meßverfahren geeignet ist. Die folgende Tabelle zeigt für verschiedene Materialien die Widerstandswerte RDC und RAC, wobei für die Legierung CuNi10 einerseits ein Massivleiter und andrerseits ine Litze 30×0.25 verwendet wurde. Die Massivleitungen hatten für diese Messung einen Durchmesser von 1,5 mm2. Die Temperaturkoeffizienten betragen für
Kupfer 3000 × 10-6/K
NiCrθ020 100 × 10-6/K
CuNi10 400 × 10-6/K
Die elektrischen Widerstandswerte für die einzelnen Leiter sind:
Widerstand Cυ NiCr8020 CuNi10 CuNi10
( in Ohm/ km) massiv massiv massiv Litze
RDC 12 740 100 100
RAC 200 12 .300 1 . 600 350
Bei der Impulsmeßtechnik werden hochfrequente Signale erzeugt und verwendet, bei denen es im Leiter zu einer Stromverdrängung an den äußeren Leiterrand kommt (Skin-Effekt). Das bedeutet, daß der wirksame Wechselstromwiderstand RAC je nach verwendeter Frequenz, Leiterdurchmesser und Leiterart (massiver Draht oder Litze) einen anderen Wert annehmen kann. Für die vorstehende Tabelle wurde eine Frequenz von 10 MHz zugrundegelegt.
Der Werkstoff CuNi10 hat zwar gegenüber dem bisher für die Widerstandsortung üblichen Material NiCr8020 einen deutlich geringeren spezifischen Widerstand, doch ist dieser Widerstand noch ausreichend groß gegenüber dem unerwünschten Einfluß von Verbindungsstellen, Zuführungsleitungen und dergleichen. Evtl. noch verbleibende unerwünschte Einflüsse können weiterhin verringert werden durch entsprechende Wahl der Querschnitte. Der Temperatυrkoeffizient von CuNi10 ist zwar größer als der von NiCrθ020, liegt aber noch in der selben Größenordnung. CuNi10 und Legierungen mit ähnlichen elektrischen Daten in der Form von Massivdrahten oder Litzen sind als Sensorleiter für kompatible Verwendung bei beiden Meßverfahren geeignet.
Sensoren mit Litzenleitern sollten mit einem geeigneten Material zur Erzielung der Langswasserdichtigkeit getrankt werden. Das Material kann ein sowieso erforderliches Lot sein. Die
Isolierung sollte temperaturfest sein (z.B. PTFE). Sensoren können alternativ mit Poren und/oder geschlossener leitfahiger Isolierung (z.B. Kohlenstoff dotiert) versehen sein. Die
Perforation ist wenigstens für die bessere Auflösung der
Meßergebnisse vorteilhaft.
Bei Meßleitungen, die zur Erhöhung der Stabilität oder aus anderen Gründen verdrillt werden, kann der erhöhte Widerstand der durch die Verdrillung längeren Leitung durch Erhöhung αes Querschnitts der Leiter wieder reduziert werden.
Durch die Erfindung wird erreicht, daß ein Leitertyp für alle Arten von Meßverfahren mit Sensorleitern einsetzbar ist. Das bringt den weiteren Vorteil für die Hersteller der Fernwärmeleitungen, daß nicht schon bei der Herstellung der Fernwärmeleitung entschieden werden muß, welches Meßverfahren einzusetzen ist. Vielmehr können alle diese Meßverfahren später alternativ oder sequentiell eingesetzt werden. Dadurch werden die Lagerhaltung für die Sensoren vereinfacht und die Fertigungsabläufe und Kontrollen rationalisiert. Schließlich kann die Messung entsprechend dem jeweiligen Feuchtegrad des möglichen Fehlers gewählt und die Genauigkeit der Ortung verbessert werden. Das schließt auch den Einsatz beider Meßverfahren für eine Fehlerstelle ein, um die Kosten einer evtl. Reparatur zu minimieren. Ein Schaden ist im allgemeinen nämlich teurer als die Kosten der zu ersetzenden Materialien. Bei automatischem Meßablauf mit z.B. sequentieller Einschaltung der jeweiligen Meßschaltung können die durch die beiαen Meßverfahren erzielten Ergebnisse
nebeneinander auf einem Datenstreifen abgebildet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Rohrleitungssystem mit einem ein Medium fuhrenden Innenrohr, einem das Innenrohr mit Abstand umgebenden Außenrohr sowie Fullmatenal im Raum zwischen den beiden Rohren zur
Wärmedämmung, sowie mit einem eine Sensorleitung enthaltenden System zur Detektion und Ortung von Undichtigkeiten,
insbesondere für die Übertragung von Fernwärme, dadurch gekennzeichnet, daß als Material der Sensorieitung [4) eine Legierung verwendet wird, die einen solchen niedrigen
Temperaturkoeffizienten (TK) hat, die einen weitgehend
konstanten Temperaturkoeffizienten hat und die einen
Widerstand hat, der einerseits so klein ist, daß mit der
Sensorieitung (4) die LaufZeitmessung durchgeführt werden kann und die andrerseits so groß ist, daß das
Widerstandsmeßverfahren durchfuhrbar ist.
2. Rohrleitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Sensorleitung (4) eine Kupfer-NickelLegierung ist.
3. Rohrleitungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Sensorieitung (4) eine Kupfer-Nickel-Legierung der Type CuNi10 ist.
4. Rohrleitungssystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensorieitung (4) eine blanke Leitung verwendet wird.
5. Rohrleitungssystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensorieitung (4) eine isolierte
Leitung verwendet wird, bei der die Isolierung leitfähig oder perforiert ist.
6. Rohrleitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensorleitung (4) eine Litzenleitung verwendet wird.
7. Rohrleitungssystem nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß als Sensorleitung (4) eine Litzenleitung mit mehr als 20, insbesondere 30 Litzen verwendet wird.
8. Rohrleitungssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorleitung (4) längswasserdicht ausgebildet ist, insbesondere durch das Lot-Mittel.
9. Rohrleitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für den Sensorleiter (4) Materialien verwendet werden, die bei geeignetem Querschnitt einen
Gleichstrom-Widerstandswert 0,1<×<1,1 Ohm / m haben und einen Temperaturkoeffizienten von weniger als 500 10-6/K.
10. Rohrleitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß für die Widerstandsortung und für die Laufzeitortung Leitungslangen von vorbestimmter Länge
zugrundegelegt werden, insbesondere von j e 1000 m, und daß für die Laufzeitortung die Leitungen vorbestimmter Länge in zwei Teil- Langen für eine Vorortung und eine Feinortung aufgeteilt werden, wobei der Verbindungspunkt der beiden
Teillangen als Prufpunkt ausgebildet ist.
11.Rohrleitungssystem nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß im Bereich von 1000 Meter bis 300 Meter die Teil-Leitung für die Vorortung und im Bereich von 300 Meter bis 0 Meter die Teil-Leitung für die Feinortung
vorgesehen ist.
12.Rohrleitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an die Sensorleitung (4) und/oder die
Rückführleitung beide Ortungsverfahren wahlweise
anschliessbar sind.
13.Rohrleitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltmittel vorgesehen sind, die eine Umschaltung der Sensorleitung (4) und/oder der
Ruckführleitung auf eines der Mittel für die Durchführung des Widerstands- und/oder des Laufzeit- Ortungsverfahrens
ermöglichen.
14.Rohrleitungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß beide Ortungsverfahren zur Erhöhung der Aussagekraft einander ergänzend nacheinander oder abwechselnd wirksam geschaltet werden.
15. Rohrleitungssystem nach Anspruch 13 oder 14, dadurch
gekennzeichnet, daß beide Ortungsverfahren automatisch und vorbestimmt eingeschaltet werden.
16. Rohrlei tungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß Sensor-Leitung (4) und Rückführleitung miteinander verdrillt sind, und daß der erhöhte Widerstand der durch die Verdrillung längeren Leitung durch Erhöhung des
Querschnitts der Leiter wieder reduziert werden.
17.Rohrleitungssystem nach einem der Ansprüche 1 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ruckführader eine isolierte
Kupferleitung mit einem Durchmesser ist, der größer ist als der Durchmesser der Sensorieitung, insbesondere 2,5 5m2.
18. Sensorieitung für ein Rohrleitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17.
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