EP1397658A1 - Method for monitoring a gas flow - Google Patents

Method for monitoring a gas flow

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EP1397658A1
EP1397658A1 EP02718065A EP02718065A EP1397658A1 EP 1397658 A1 EP1397658 A1 EP 1397658A1 EP 02718065 A EP02718065 A EP 02718065A EP 02718065 A EP02718065 A EP 02718065A EP 1397658 A1 EP1397658 A1 EP 1397658A1
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Gerd Lenzen
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    • 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
    • G01M3/26—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors
    • G01M3/28—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves ; for welds
    • G01M3/2807—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves ; for welds for pipes

Abstract

The invention relates to a method for monitoring a gas flow in a line (1) between two positions on said line, for example between a stop valve (4) and a consumer (2). According to the inventive method, the rate of the gas flow is determined at the first position on the line and at the second position on the line and the two rates of flow are then compared.

Description

Verfahren zum überwachen eines Gasstromes Process for monitoring a gas flow
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Gasstromes in einer Leitung zwischen zwei Leitungspositionen, beispielsweise zwischen einem Absperrventil und einem Verbraucher, sowie eine Anlage hierfür .The invention relates to a method for monitoring a gas flow in a line between two line positions, for example between a shut-off valve and a consumer, and a system therefor.
In vielen Bereichen des täglichen Lebens wird Gas gebraucht. Vor allem findet Gas al's Brenngas in Heizungsanlagen und zum Kochen Verwendung. Dabei ist bekannt, dass gerade Brenngas erhebliche Gefahren in sich birgt. Ausströmendes Gas kann beim Einatmen zum Tod des Menschen führen, vor allem aber zu Gasexplosionen, welche Gebäude zum Einstürzen bringen und Brände entfachen. Derartige Vorfälle rühren beispielsweise durch Fehlverhalten an einer Heizungsanlage oder einer Kochstelle her. Sie resultieren aber auch aus Selbstmordversuchen, Gasrohrbrüchen, spielenden' Kindern oder fehlerhafter Bedienung.Gas is used in many areas of everyday life. Above all, Gas al's fuel gas is used in heating systems and for cooking. It is known that fuel gas in particular involves considerable dangers. Escaping gas can lead to death when inhaled, but above all to gas explosions that cause buildings to collapse and ignite fires. Such incidents are caused, for example, by misconduct in a heating system or a hotplate ago. But they also result from suicide attempts, gas pipe breaks, playing 'children or incorrect operation.
Auch ohne Explosionen können im Versorgungsnetz Gasverluste eintreten, die selbstverständlich dann zu Gasexplosionen führen können, wenn sie nicht rechtzeitig erkannt werden. Beispielsweise können Gasleitungen durch Baumwurzeln, Bauarbeiten, Erdbewegungen oder Rohrbrüche beschädigt werden.Even without explosions, gas losses can occur in the supply network, which of course can lead to gas explosions if they are not recognized in time. For example, gas pipes can be damaged by tree roots, construction work, earthmoving or pipe breaks.
Auch Gas aus Gasflaschen oder Gastanks bergen erhebliche Gefahren in sich, beispielsweise durch fehlerhafte Bedienung, defekte Geräte, undichte Verbindungen, beschädigte Leitungen. Ähnliches gilt auch bei der Verwendung von Gas im industriellen Bereich.Gas from gas bottles or gas tanks also entails considerable dangers, for example due to incorrect operation, defective devices, leaky connections, damaged lines. The same applies to the use of gas in the industrial sector.
Verluste können aber auch bei anderen Gasen als Brenngasen stattfinden. In vielen industriellen Bereichen wird Druckgas in Druckleitungen geführt. Auch wenn es sich bei dem Druckgas nur um einfache Luft handelt, so sind doch erhebliche Aufwendungen zum Druckaufbau notwendig, die unnütz sind, wenn die Druckluft ungenützt entweicht.Losses can also occur with gases other than fuel gases. In many industrial areas, compressed gas is carried in pressure lines. Even if the compressed gas is only simple air, considerable expenditure is required to build up the pressure, which are useless if the compressed air escapes unused.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage der oben genannten Art zu entwickeln, mit denen ermittelt werden kann, ob Gasverluste auftreten.The present invention has for its object to develop a method and a system of the type mentioned above, with which it can be determined whether gas losses occur.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass an der ersten und der zweiten Leitungsposition die Durchflussmenge des Gasstromes ermittelt und beide Durchflussmengen miteinander verglichen werden. Aus der Differenz beider Durchflussmengen kann ermittelt werden, ob zwischen den beiden Leitungspositionen ein Gasverlust eintritt. Wenn dieser Gasverlust einen bestimmten Differenzwert überschreitet, so ist bevorzugt vorgesehen, den Gasstrom abzuschalten bzw. Alarm zu geben.To solve this problem, the flow rate of the gas stream is determined at the first and the second line position and the two flow rates are compared with one another. The difference between the two flow rates can be used to determine whether gas loss occurs between the two line positions. If this gas loss exceeds a certain difference value, it is preferably provided to switch off the gas flow or to give an alarm.
In einem einfachen Ausführungsbeispiel besteht die Anlage aus drei Komponenten, nämlich zwei Mengenmessgeräten und einem Steuergerät. Bei dem Eingangsdurchflussmengenmesser handelt es sich um einen handelsüblichen Gasdurchflussmengenmesser, der einzeln .für sich oder beispielsweise in einen städtischen Gaszähler bei einem Gebäude eingebaut sein kann. Bevorzugt besitzt er einen digitalen oder analogen Ausgang für die Übermittelung des Durchfluss engenwertes . Bevorzugt ist diesem ersten Durchflussmengenmesser auch ein Absperrventil zugeordnet.In a simple embodiment, the system consists of three components, namely two quantity measuring devices and one control device. The input flow meter is a commercially available gas flow meter that can be installed individually or, for example, in an urban gas meter in a building. It preferably has a digital or analog output for the transmission of the flow rate value. A shut-off valve is preferably also assigned to this first flow meter.
Das zweite Mengenmessgerät ist bevorzugt einem Verbraucher zugeordnet, beispielsweise einer Heizungsanlage. Selbstverständlich ist auch die Anordnung an einer beliebigen anderen Stelle der Gasleitung möglich. Es kann wiederum einzeln für sich kurz vor der Heizungsanlage in die Gasleitung eingeschaltet sein oder aber in der Heizungsanlage integriert werden. Es besitzt ebenfalls einen digitalen oder analogen Ausgang für die Übermittlung des Durchflusswertes.The second quantity measuring device is preferably assigned to a consumer, for example a heating system. Of course, the arrangement at any other point on the gas line is also possible. It can in turn be switched on individually in the gas line just before the heating system, or it can be integrated in the heating system. It also has a digital or analog output for the transmission of the flow value.
Im Steuergerät werden die beiden gemessenen Werte miteinander verglichen und die Differenz ermittelt. Dieses Steuergerät überwacht ständig die Durchflussmenge an beiden Mengenmessgeräten und schaltet bei einer angegebenen Differenz das Absperrventil ab. Im Steuerergebnis werden somit die Messergebnisse aber auch die Signale der Überwachungs- und Messeinrichtungen verarbeitet. Im Störfall können Ausgänge beliebiger Anzahl ein- oder ausgeschaltet werden. Nach einem Störfall kann die Störung auch qutittiert werden. Das Steuergerät soll über einen PC- Anschluss frei programmierbar sein. Optional ist das Steuergerät noch als Leitstelle für den Gasversorger zwecks Verbrauchsermittlung verfügbar.The two measured values are compared with one another in the control unit and the difference is determined. This control unit continuously monitors the flow rate at both flow meters and switches off the shut-off valve if a difference is specified. In the control result, the measurement results but also the signals from the monitoring and measuring devices are processed. In the event of a fault, outputs of any number can be input or turned off. After a fault, the fault can also be acknowledged. The control unit should be freely programmable via a PC connection. As an option, the control unit is also available as a control center for the gas supplier for the purpose of determining consumption.
Bei dem oben erwähnten Absperrventil handelt es sich in der Regel um ein Hauptgasventil, welches wiederum einzeln für sich oder auch in einem städtischen Gaszähler eingebaut sein kann. Das Ventil soll aus Sicherheitsgründen im spannungslosen Zustand geschlossen sein, so dass es bei Stromausfall oder Brand im Haus abschaltet.The shut-off valve mentioned above is generally a main gas valve, which in turn can be installed individually or in an urban gas meter. For safety reasons, the valve should be closed when de-energized so that it switches off in the event of a power failure or fire in the house.
Des weiteren ist vorgesehen, mit dem Mengenmessgerät am Verbraucher auch eine Zündflammenüberwachung zu verbinden. Für die Zündflammenüberwachung wird beispielsweise ein entsprechendes Thermoelement eingebaut.It is also provided that a pilot light monitor is also connected to the quantity measuring device on the consumer. For example, a corresponding thermocouple is installed for pilot light monitoring.
Ferner ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen, mit dem Steuergerät auch einen Rauchmelder zu verbinden. Über diesen kann das Absperrventil abgeschaltet werden, wenn beispielsweise ein Brand zu einer Rauchentwicklung führt, die nicht auf austretendes Gas zurückzuführen ist.Furthermore, it is provided in a further exemplary embodiment to also connect a smoke detector to the control device. This can be used to switch off the shut-off valve if, for example, a fire leads to smoke that cannot be attributed to escaping gas.
Mit einer erfindungsgemässen Anlage können alle Häuser mit Zentralheizungen und Gaskochstellen ausgerüstet werden. Ferner Häuser mit Wandthermen in den einzelnen Wohnungen und Gaskochstellen, Gasnetzsysteme der Versorungsunternehmen bis hin zum Lieferanten, Gaskochstellen und Heizungsanlagen bei Wohnwagen und Feldanlagen, Gaseigenversorungsanlagen (Gasaussentankan- lagen) und alle denkbaren Gasversorgungen in der Industrie und im Handwerk. Die ganze Anlage kann auch als Kompaktanlage für den Freizeitbereich konstruiert' werden. Sie besteht ebenfalls aus dem Steuergerät und zwei Mengenmessgeräten, wobei ein Mengenmessgerät dem Hauptgasventil an der Gasflasche und das andere Mengenmessgerät dem Verbraucher zugeordnet wird. Die Spannungsversorgung ist variabel und kann von 12 Volt bis 230 Volt gehen.With a system according to the invention, all houses can be equipped with central heating and gas cookers. Furthermore, houses with wall-mounted heaters in the individual apartments and gas cookers, gas network systems of the supply companies to the supplier, gas cookers and heating systems for caravans and field systems, gas supply systems (external gas tank systems) and all conceivable gas supplies in industry and trade. The whole system can 'also be constructed as a compact system for the leisure market. It also consists of the control unit and two flow meters, one flow meter being assigned to the main gas valve on the gas bottle and the other flow meter to the consumer. The voltage supply is variable and can range from 12 volts to 230 volts.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Anlage zum Überwachen eines Gasstromes in einer Leitung, in die auch ein Absperrventil eingeschaltet ist. Dabei soll der Leitung ein Steuergerät zugeordnet sein, welches mit einer Zentrale in Verbindung steht. Über diese Zentrale ist es möglich, das Absperrventil ein- und/oder auszuschalten. Beispielsweise kann dies • geschehen, wenn austretendes Gas nach dem oben beschriebenen Verfahren ermittelt wird. DasThe present invention also relates to a system for monitoring a gas flow in a line in which a shut-off valve is also switched on. A control unit is to be assigned to the line, which is connected to a control center. It is possible to switch the shut-off valve on and / or off via this control center. For example, this can happen if escaping gas is determined using the method described above. The
Absperren kann aber auch geschehen, wenn beispielsweise derShutting off can also happen if, for example, the
Kunde seine Rechnung nicht bezahlt hat.Customer has not paid his bill.
Ferner ist daran gedacht, dass von der Zentrale aus der Gasverbauch abgelesen werden kann und dann auch ein Zähler zurücksetzbar ist.It is also contemplated that the gas consumption can be read from the control center and then a counter can also be reset.
Bevorzugt wird diese Anlage im Zusammenhang mit dem oben beschriebenen Verfahren benutzt. Jedoch ist diese Anlage auch selbständig brauchbar. This system is preferably used in connection with the method described above. However, this system can also be used independently.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in ihrer einzigen Figur eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Anlage zum Überwachen eines Gasstromes .Further advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawing; in its single figure, this shows a schematic representation of a system according to the invention for monitoring a gas stream.
Der Gasstrom wird in einer Gasleitung 1 von einem beliebigen Speicher zu einem Verbraucher 2 gebracht. Dabei ist in dem Verbraucher 2 eine Zündflamme 3 angedeutet. In die Gasleitung 1 ist ferner ein Absperrventil 4 eingeschaltet .The gas flow is brought in a gas line 1 from any storage to a consumer 2. A pilot flame 3 is indicated in the consumer 2. A shut-off valve 4 is also switched on in the gas line 1.
Nach dem Absperrventil 4 oder, gestrichelt angedeutet, vor dem Absperrventil 4 ist in die Leitung 1 ein Mengenmessgerät 5 eingeschaltet, mit welchem diejenige Gasmenge ermittelt werden kann, welche durch die Leitung 1 in einem bestimmten vorgegebenen Zeitraum fliesst. Das Mengenmessgerät 5 ist mit einem Steuergerät 6 verbunden.After the shut-off valve 4 or, indicated by dashed lines, upstream of the shut-off valve 4, a quantity measuring device 5 is switched on in the line 1, with which the amount of gas which flows through the line 1 in a certain predetermined period of time can be determined. The quantity measuring device 5 is connected to a control device 6.
Auch dem Verbraucher 2 ist ein Mengenmessgerät 7 zugeordnet, welches die Menge an Gas ermittelt, welche demA quantity measuring device 7 is also assigned to the consumer 2, which determines the amount of gas which the
Verbraucher zugeleitet wird. Auch dieses Mengenmessgerät 7 ist mit dem Steuergerät 6 verbunden.Is passed on to consumers. This quantity measuring device 7 is also connected to the control device 6.
Ferner ist der Zündflamme 3 eine Zündflammenüberwachung 8 zugeordnet, welche ermittelt, ob eine Zündflamme 8 da ist oder nicht. Beispielsweise kann dies ein entsprechendes Thermoelement sein.Furthermore, the pilot flame 3 is assigned a pilot flame monitor 8, which determines whether a pilot flame 8 is there or not. For example, this can be a corresponding thermocouple.
Dem Steuergerät 6 ist ein Rauchmelder 9 zugeordnet, mit dem ermittelt wird, ob sich insbesondere in der Umgebung des Verbrauchers 2 Rauch entwickelt . Das Steuergerät 6 ist über die Leitung 10 mit dem Absperrventil 4 verbunden.The control device 6 is assigned a smoke detector 9, with which it is determined whether smoke is developing in particular in the vicinity of the consumer 2. The control unit 6 is connected to the shut-off valve 4 via the line 10.
Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:The operation of the present invention is as follows:
Im normalen Zustand bei abgeschaltetem Verbraucher 2 steht Gas in der Leitung 1 vor dem Verbraucher 2 an, das Absperrventil 4 ist offen. Sollte keine Zündflamme 3 vorhanden sein, was durch die Zündflammenüberwachung 8 ermittelt wird, und dennoch ein Gasfluss durch die Mengenmesser 5 bzw. 7 festgestellt werden, so wird das Absperrventil 4 geschlossen, damit nicht unnötig Gas aus der Zündflammenöffnung oder der Brennstelle ausströmt.In the normal state with consumer 2 switched off, gas is present in line 1 in front of consumer 2, the shut-off valve 4 is open. If there is no pilot flame 3, which is determined by pilot flame monitoring 8, and a gas flow is nevertheless detected by quantity meter 5 or 7, shut-off valve 4 is closed so that gas does not unnecessarily flow out of the pilot flame opening or the burning point.
Wird dagegen eine Zündflamme über die Zünflammenüberwachung 8 ermittelt, so bleibt das Absperrventil 4 offen, und die Mengenmessgeräte 5 und 7 ermitteln den Durchfluss der Gasmenge. Im Steuergerät 6 werden beide Mengen miteinander verglichen. Weichen die ermittelten Mengen in einem bestimmten Umfang voneinander ab, so bedeutet dies, dass in der Gasleitung zwischen den beiden Mengenmessgeräten ein Verlust auftritt, der, wenn er einen Grenzwert überschreitet, zu einem Abschalten des Absperrventiles 4 führt .On the other hand, if an ignition flame is determined via the pilot flame monitor 8, the shut-off valve 4 remains open and the quantity measuring devices 5 and 7 determine the flow of the gas quantity. Both quantities are compared with one another in control unit 6. If the quantities determined deviate from one another to a certain extent, this means that a loss occurs in the gas line between the two quantity measuring devices, which, if it exceeds a limit value, leads to the shutoff valve 4 being switched off.
Über den Rauchmelder 9 wird nahe dem Verbraucher 2 überwacht, ob sich aus anderen Gründen ein Rauch entwickelt. Tritt dies ein, so führt dies über den Rauchmelder und das Steuergerät 6 ebenfalls zu einem Abschalten des Absperrventiles 4, so dass es nicht aus anderen Gründen zu einer Gasexplosion kommen kann.The smoke detector 9 monitors near the consumer 2 whether smoke is developing for other reasons. If this occurs, the shutoff valve 4 is likewise switched off via the smoke detector and the control device 6, so that a gas explosion cannot occur for other reasons.
Ferner kann, insbesondere für den Bereich der Leitung 1 vor dem Absperrventil 4 ein Gasmelder 11 vorgesehen werden, um einen Gasaustritt zu überwachen, der nicht von den Mengenmessgeräten ermittelt werden kann. Dies geschieht bspw. im Keller eines Hauses, in dem die Hauptgasleitung einmündet . Furthermore, a gas detector 11 can be provided, in particular for the area of the line 1 upstream of the shutoff valve 4, in order to monitor a gas leak that is not affected by the Flow meters can be determined. This happens, for example, in the basement of a house in which the main gas line opens.
PositionszahlenlistePosition Number List

Claims

P a te n t a n s p r ü c h e P a te nt claims
1. Verfahren zum Überwachen eines Gasstromes in einer Leitung (1) zwischen zwei Leitungspositionen, beispielsweise zwischen einen Absperrventil (4) und einem Verbraucher (2) ,1. A method for monitoring a gas flow in a line (1) between two line positions, for example between a shut-off valve (4) and a consumer (2),
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass an der ersten und der zweiten Leitungsposition die Durchflussmenge des Gasstromes ermittelt und beide Durchflussmengen miteinander verglichen werden.that the flow rate of the gas flow is determined at the first and the second line position and the two flow rates are compared with one another.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreitung eines vorbestimmten Differenzwertes2. The method according to claim 1, characterized in that when a predetermined difference value is exceeded
» zwischen den beiden ermittelten Durchflussmengenwerten der Gasstrom abgeschaltet und/oder ein Alarm ausgelöst wird.»The gas flow is switched off between the two determined flow rate values and / or an alarm is triggered.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zündflamme (3) überwacht wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that an ignition flame (3) is monitored.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass auch eine Rauchentwicklung überwacht wird.4. The method according to any one of claims 1-3, characterized in that smoke development is also monitored.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Leitung (1) und insbesondere im Bereich vor der ersten Leitungsposition ein Gasaustritt überwacht wird.5. The method according to any one of claims 1-4, characterized in that a gas leak is monitored in the area of the line (1) and in particular in the area in front of the first line position.
6. Anlage zum Überwachen eines Gasstromes, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitung (1) an zwei Positionen Mengenmessgeräte (5, 7) zugeordnet und diese mit einem Steuergerät (6) verbunden sind, welches eine Differenzmenge ermittelt .6. System for monitoring a gas stream, characterized in that the line (1) at two positions assigned quantity measuring devices (5, 7) and this with a Control unit (6) are connected, which determines a difference.
7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Mengenmessgerät (5) vor oder nach einem7. Plant according to claim 6, characterized in that a first quantity measuring device (5) before or after a
Absperrventil (4) angeordnet ist.Shut-off valve (4) is arranged.
8. Anlage nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Mengenmessgerät (7) einem Verbraucher (2) zugeordnet ist.8. Plant according to claim 5 or 7, characterized in that a second quantity measuring device (7) is assigned to a consumer (2).
9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Mengenmessgerät (7) und/oder das Steuergerät (6) mit einer Zündflammenüberwachung (8) in Verbindung stehen.9. Installation according to claim 8, characterized in that the second quantity measuring device (7) and / or the control device (6) are connected to a pilot light monitor (8).
10. Anlage nach wenigstens einem der Ansprüche 6 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Steuergerät (6) ein Rauchmelder (9) zugeordnet ist.10. System according to at least one of claims 6-9, characterized in that the control device (6) is assigned a smoke detector (9).
11. Anlage nach wenigstens einem der Ansprüche 6 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (6) mit einem Absperrventil (4) verbunden ist.11. Plant according to at least one of claims 6 - 10, characterized in that the control device (6) is connected to a shut-off valve (4).
12. Anlage zum Überwachen eines Gasstromes in einer Leitung (1) , in die auch ein Absperrventil (4) eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitung (1) ein Steuergerät zugeordnet ist, welches mit einer Zentrale in Verbindung steht .12. System for monitoring a gas flow in a line (1), in which a shut-off valve (4) is also switched on, characterized in that the line (1) is assigned a control device which is connected to a control center.
13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass von der Zentrale aus das Absperrventil (4) ein- und/oder ausschaltbar ist.13. Plant according to claim 12, characterized in that the shut-off valve (4) can be switched on and / or off from the control center.
14. Anlage nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass von der Zentrale aus über das Steuergerät der Gasverbrauch ablesbar und ein Zähler zurücksetzbar ist . 14. Plant according to claim 12 or 13, characterized in that from the central office via the Control unit of gas consumption can be read and a counter can be reset.
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