FI84939C - Foerfarande foer lokalisering av laeckstaellen i vattenledningar under jord. - Google Patents

Description

1 84939

Menetelmä vuotokohtien paikantamiseksi maanalaisissa vesijohdoissa

Keksinnön kohteena on menetelmä maanalaisten vesijoh-5 tojen vuotokohtien määrittämiseen erottamalla tai ohittamalla tavanomaisen olemassaolevan vesijohtoverkon tutkittava putkihaara ja liittämällä erotettuun putkihaaraan mittaputkella varustettu mittausväline.

10 Maanalaisten vesijohtojen vuotokohtien määrittämiseksi paikan ja/tai suuruuden mukaan on tunnettua, että kyseessä oleva putkihaara suljetaan putkihaaraan sijoitetulla sulkuhanalla ja putkihaaran vesi johdetaan mittausvälineen läpi, joka mittaa silloin aikayksikössä 15 läpivirtaavan vesimäärän. Tällaista menetelmää käyttää esimerkiksi itävaltalainen patentti 56267. Jotta pystyttäisiin määrittämään, onko tutkittavassa putki-haarassa ylipäätänsä vuotokohtaa, täytyy silloin kaikkien käyttäjien vedenotto olla katkaistu. Jos 20 tällöin mittausväline näyttää virtausta tapahtuvan tutkittavassa putkihaarassa, on siinä vuoto. Tähän aikaisemmin tunnettuun menetelmään liittyy se olennainen epäkohta, että kaikkien käyttäjien vedentulo on katkaistu mittausajaksi. Tämä vaatii melkoisen 25 työmäärän ja aiheuttaa käyttäjille epämukavuuksia taloudenpidon ja ammatinharjoittamisen suhteen.

Keksintö välttää nämä epäkohdat. Tehtävänä on löytää menetelmä, jolla maanalaisten putkijohtojen vuodot 30 pystytään määrittämään ilman, että käyttäjä on kovin pitkää aikaa ilman vettä.

Tämä tehtävä ratkaistaan patenttivaatimuksessa 1 esitetyllä tavalla.

35

Mittauslaite on siten vähintään varustettu yhdellä näyttölaitteella (esim. piirturilla), joka laite rekisteröi mittausarvot pitkällä aikavälillä. Hyvin 2 84939 lyhyitä katkoksia lukuunottamatta tutkittavan haara-johdon käyttäjät saavat vettä jatkuvasti, vaikka mittaukset jatkuvat. Koska mittauslaite kirjaa piirturilla säännöllisesti mittausarvot, voidaan 5 näistä arvoista päätellä, onko tutkittavassa putki-haarassa vuoto. Vuodon olemassaolosta saadaan tieto siten, että jos mittausarvot eivät pitkällä aikavälillä laske nollaan, täytyy tutkittavassa putkihaa-rassa olla vuoto. Kokemus näet on osoittanut, että 10 putkijohdon kaikki käyttäjät lopettavat käytön jonain ajankohtana esim. yöksi. Näinä aikoina täytyy mittaus-arvojen osoittaa nollakäyttöä, muutoin ko. putki-haarassa on vuoto.

15 Mainitunlaisella menetelmällä on mahdollista suorittaa ko. alueen vuotohäviöanalyysi. On kuitenkin vaikeaa määritellä tällä menetelmällä vuotokohdan tarkkaa sijaintia.

20 Tehtävänä on lisäksi saada selville vesijohtoverkon osien vuotohäviöt absoluuttisina arvoina itse mittausmenetelmällä (häviöt m3/h:ssa) ja suhteellisina häviöinä eli kuluttajien ostaman vesimäärän suhde kokonaisvesimäärään (häviöt %). Lisäksi johtojen 25 vuotopaikkojen paikallistaminen tapahtuu vaihtamalla mittavaunun paikkaa verkonosan sisällä, jolloin uudenlaisella menetelmällä vuotopaikat sekä johtojen, venttiilien ja vesipostien kuntoarvio voi tapahtua nopeammin ja varmemmin.

30 Tämä tehtävä ratkaistaan mainitunlaisella menetelmällä, joka on tunnettu siitä, että ennen mittausvälineen käyttöönottoa mittaputkeen kytketään painetta muuttava rakenneosa ja että lohkon rajoille sijoitettujen 35 sulkuluistien vuodoista johtuva läpivirtauksen kohinan muutos määritetään.

Menetelmä on lisäksi tunnettu siitä, että tutkittavan 3 84939 putken vesihäviöiden määrittämisen jälkeen kiinnitetään mittausputkeen painetta muuttava rakenneosa ja että putken vuotojen aiheuttama kohinan muutos määritetään.

5 Mainitunlainen menetelmä on lisäksi tunnettu siitä, että samalla kun vesihäviöt määritetään läpivirtaus-mittauksella, määritetään suljetun lohkon paineolosuh-teet ja mahdollisesti muutetaan suljetun lohkon käyttöpainetta.

10

Olennaista on siis, että painetta muuttavia rakenneosia asennetaan mittaputkeen, jotta saavutetaan tuloksellinen vuotokohdan paikantaminen putkistoverkon kuunte-lutarkkailulla ja että sekä absoluuttiset vuotohäviöt 15 ja myös suhteelliset vuotohäviöt määritetään tilastollisesti elektronista tietojenkäsittelyä hyväksikäyttäen.

Viittaus: 20

Tutkittaville verkoille käytetään seuraavaa käsitteiden jaottelua: Johto-lohko-alue-verkko.

DIN 4046:n (Deutsche Industrie-Norm) mukaan jaetaan 25 häviöt "ei-varsinaisiin" -häviöihin (kontrolloimaton kulutus, mittausvirheet) ja varsinaisiin häviöihin (vuodot, putkistohäviöt).

Korkeat "varsinaiset" häviöt eivät ainoastaan viittaa 30 putkistorikkoihin, laitteistovahinkoihin ja epätiivii-siin liitoksiin, vaan näyttävät liiketaloudellisesti kannattamattoman lisämenoerän.

Vuotokohtien toteaminen ja paikantaminen vesijohto-35 verkossa on myös tänään geofonien avulla tapahtuvasta elektronisesta vuodonetsinnästä huolimatta vaikeaa, sillä sivuäänet, putkistomateriaalin laatu, vahinko-paikkojen muoto, maan laatu ja verkon tutkimisessa 4 84939 käytetty paine vaikuttavat ja usein muita vaikeuksia ilmenee ajoittain. Systemaattinen verkon tutkiminen ei aina tuota toivottua tulosta, koska ilman tietoa todellisesta tilanteesta ei pystytä kuulemaan eroa 5 vaurioitumattoman ja vaurioituneen putki johdon välillä.

Vuotavat putket eivät ole helposti tunnistettavissa niin, että varsinainen vertailu ennen ja jälkeen verkoston tarkastamisen ei ole mahdollista.

10 Tätä keksintöä selostetaan nyt lähemmin erään suoritus-muotoesimerkin avulla. Keksinnön tunnusmerkit ja edut käyvät ilmi piirustuksista ja niiden selityksistä.

15 Kuva 1 esittää kaavamaisesti putkistoverkostoa, josta on erotettu yksi lohko

Kuva 2 kaavamainen esitys mittaputken rakenteesta 20 Kuva 3 kaavamainen esitys putkistosta

Kuva 4 mittauspaikan rakenne

Kuva 5 mittausvälineellä saatu mittauskäyrä 25 vesivirtauksesta kuvien 1, 2 tai 4 lait teilla

Tutkittava vesijohtoverkosto koostuu putkista 1, jotka haarautuvat putkihaarasta 23, ja voidaan sulku-30 laitteilla 2, 14, 15 erottaa erillisiksi lohkoiksi. Sektorin suuruus (alue 17) on määritelty siten, että pienimmän käytön aikana syntyy 15-20 minuutin aikavälillä korkeintaan hetkellisiä nollakäyttöjä. Tämä merkitsee seuraavaa: 35

Vesijohtoverkosto putkineen 1 erotetaan alueeksi 17 sulkemalla sulkuluistit 14 ja 15. Suljetun alueen 17 ulkopuolelta otetaan vesipostista 3 mittaputken 10 5 84939 avulla se vesimäärä, joka muutoin virtaisi alueelle 17 putkihaaran 23 kautta ja johdetaan se mittausvaunun 16 läpi, jossa sijaitsee mittauskoje putkijohtoverkon läpivirtaavan veden määrän ja paineen mittaamiseen.

5 Mittausvaunusta vesi virtaa edelleen mittaputkeen 11 ja vesipostin 12 kautta suljetun alueen 17 vesijohtoverkostoon. Lisäksi mittaputki 24 yhdistetään vesipostiin 13 (vrt. kuva 2). Mittausvaunulla 16 ja siinä sijaitsevalla mittausvälineellä suoritetaan 10 siis suljetulle alueelle 17 tulevan veden määrän mittaus.

Veden tulo suljettuun putkiryhmään tapahtuu nyt mittausputkien 10, 11 kautta ja veden poistuminen 15 mittausputken 24 kautta. Kummassakin mittausputkessa 11, 24 mitataan ja tarkastetaan läpivirtaavan veden määrä. Läpivirtaavien vesimäärien erotuksesta tai käytetystä vesimäärästä voidaan päätellä, onko suljetussa putkiryhmässä vesijohtovaurioita vai ei. 20 Päivän jatkuvalla pitempiaikaisella tarkkailulla voidaan valvoa vedenkäyttötottumuksia. Jos nyt havaitaan suljetun alueen sisäpuolella suuri vuoto epänormaalin vedenkulutuksen ja ylisuuren sisäänmenevän ja poistuvan veden erotuksen avulla, niin vian sijainti 25 voidaan rajoittaa siten, että pienennetään suljettua putkiryhmää sulkemalla tarpeellinen määrä luisteja, jotta suljettu putkiryhmä rajoittuu esim. vain piste-katkoviivaan .

30 Esimerkiksi voidaan sulkemalla muita luisteja kuin 2, 14, 15 alueella 17 saada aikaan pienempiä osa-alueita, esimerkiksi pitkin linjaa 20 sulkemalla sulkuluistit 21, 22.

35 Jos vesimäärä laskee huomattavasti, niin vika sijaitsee nyt suljetun alueen ulkopuolella, jollei vesimäärä laske, on vika suljetun alueen sisäpuolella.

6 84939

Vastaavalla rajoittamisella voidaan suhteellisen nopeasti ja helposti määritellä, missä putkihaaroissa vikapaikat sijaitsevat. Siksi, että putkiverkosto on jatkuvasti paineen alainen ja täytyy tehdä vain lyhyen 5 aikaa kestäviä putkien sulkemisesta johtuvia katkoksia, ei esiinny käytännöllisesti katsoen ollenkaan häiriöitä vesihuollossa. Tarvittava aika putkiverkoston tutkimiseen on noin 1/3 siitä ajasta, joka aikaisemmin oli tarpeen tutkimuksen suoritamiseen.

10

Aikaisemmin esitettiin, että putki 1 käyttäjälle menevässä putkihaarassa 23 suljettiin (sulkuluistilla 14) ja käyttäjän vesihuolto tapahtuu mittausputkien 10, 11, 24 ja näihin liitetyn mittausvälineen (mittaus-15 vaunu 16) avulla. Tämä menetelmä olettaa, että sulkijaelimet (sulkuluistit 14, 15) toimivat moitteettomasti eikä mitään sivuvirtausta tapahdu normaalin putkihaaran 23 läpi. Jos nyt nämä sulkuluistit 14, 15 mittauksen aikana aukaistaan ja mittausputket 10, 20 11 sekä niihin liittyvä mittausväline (mittausvaunu 16) toimii vain sivuvirtauksena, niin tästä seuraa Kirchof-fin lain mukaan vesivirtausten jakautuminen, jolloin kumpikin läpivirtaava vesimäärä on suoraan verrannollinen putkihaaran 23 ja mittaputken 10, 11 halkaisi-25 joihin Reynoldsin luvun huomioon ottaen. Sivuvirtauk-sesta mitatut arvot ajetaan pienoistietokoneeseen, joka on ohjelmoitu putkihaaran 23 ja mittausputkien 10, 11 halkaisijoiden, Reynoldsin luvun ja putkihaaran 23 ja mittausputken 10, 11 paineiden mukaan.

30 Näin voidaan riittävällä tarkkuudella mitata putki-haaran 23 läpivirtaava vesimäärä ilman, että vedentuloa täytyy ollenkaan katkaista. Tämän järjestelmän etuna on myös se, että mittausputken 10, 11 ja siihen 35 liittyvän mittausvälineen (mittausvaunu 16) läpi-virtaavan veden määrä on olennaisesti vähäisempi kuin aikaisemmin. Tällä saavutetaan suurempi liiku te ltavuus sekä mittausmenetelmän käyttökustannusten aleneminen.

7 84939 Nämä saadut mittaustulokset voidaan myös saada piirturille 8 kuten myöhemmin kuvattavasta elektronisesta järjestelmästä käy ilmi.

5 Kuvassa 2 on esitetty mittausjärjestelmä. Kiinnitys-kappaleilla 9' ja 9' ' kiinnitetään mittausputki 10, 11 sivuputkeen tai vesiposteihin 3, 12 ja se toimii tämän jälkeen virtausputkena. Samanlainen mittausputki 24 kiinnitetään (paluu-) vesipostiin 13. Tästä 10 putkesta virtaava vesi voidaan käyttää hyödyksi. Painemittari 5 tarkkailee veden painetta. Kaksi vesimittaria tai mittausvälinettä T , Τ' aikayksikössä virtaavan vesimäärän mittaukseen on sijoitettu kahteen rinnakkaiseeen putkihaaraan alekkain. Sulkuhanojen 6 15 tehtävänä on se, että haluttaessa kytketään toinen vesimittari. Vesimittari 7' mittaa suurempaa vesimäärää suhteellisen vähäisellä tarkkuudella, vesimittari Τ’ mittaa pienempää vesimäärää paremmalla tarkkuudella. Piirturi 8 on kytketty mittausvälineeseen aika-20 yksikössä virtaavan veden määrän mittausta varten. Se näyttää tarkasti kulutuksen. Tämä piirturi 8 on tarkoituksenmukainen monitoimipiirturi, joka kirjaa verkostoon menevän ja sieltä palaavan veden suhteen. Edullinen voi myös olla piirturi, joka näyttää suoraan 25 verkostoon menevän ja sieltä palaavan veden erotuksen. Sopivat mitauslaitteet, jotka esim. näyttävät läpi-virtausmäärän.

Kuvan 3 mukaisessa järjestelmässä vesi pumpataan 30 pumppausaseman P avulla korkeammalla sijaitsevaan säiliöön R. Mittaukset tapahtuvat saunalla tavalla kuin kuvassa 1 eli luistit suljetaan ja vesipostit 1H-12H yhdistetään. Mittausväline DM on samanlainen kuin kuvassa 4, jossa on kaksi painemittaria 5' ja 5' ' . 35

Niillä voidaan tarkkailla, onko tutkitava putkiosuus luistin V sulkemisen jälkeen paineeton ja vuotaako viallisesta venttiilistä vettä. Muuten numerot β 84939 vastaavat kuvan 2 numeroita. Sisäänmenevän ja ulos-tulevan virtauksen välillä on fysikaalisista seikoista riippuva tietty aikaviive, joka voi haitata rinnakkaista mittausta. Siksi on edullista tahdistaa tulo- ja 5 menoaukot. Tämä käy pneumaattisella paineaallolla, joka kohdistetaan putken tuloaukon paineenalaiseen vesipatsaaseen ja joka tietyn ajan päästä on putken päässä. Näin saadaan mittauslaitteen käynnistys ajoitetuksi.

10

Keksinnön toisessa suoritusmuodossa mittausten välinen virtausaika määritetään ja sen vaikutus eliminoidaan. Tämä käy seuraavasti: 15 Aikaisemmin tähdennettiin sitä, että olisi edullista, että mittausvälineet, jotka ovat mittausvälin sisään-menossa ja ulostulossa, tahdistettaisiin, jotta saataisiin pienet mittaustekniset erot. Käyttämällä digitaalista rekisteröintiä, voidaan mittausvälin 20 alussa ja lopussa suoritetut mittaukset tahdistaa.

Siksi on tarpeellista mitata virtauksen nopeus ja mittausvälin alkuun asennettu digitaalirekisteri alkaa toimia virtausnopeudesta määritetyn aikaviiveen kuluttua. Siten sisäänmeno- ja ulostulosignaali ovat 25 samanlaisessa suhteessa toisiinsa ja niitä voidaan siten vertailla.

Käyttämällä kaksoisdigitaalirekisteriä tai kahta erillistä digitaalirekisteriä, joihin mittausarvot 30 tulevat mittausvälin alusta ja lopusta, voidaan ajallinen ero, joka aiheutuu virtausnopeudesta, eliminoida.

Yhdistämällä edellä kuvatut elektroniset laitteet 35 mittausyksikköön, saadaan seuraavat edut: a) Aikaisempi näköhavaintojen teko piirturin 8 mittaus-käyrästä jää pois ja se korvataan digitaalisella 9 84939 näytöllä.

b) Automaattiset mittaukset tai automaattinen mittausten tulkinta.

5 c) Vuotava luistit (sulkuluistit 14, 15) eivät voi häiritä mittausmenetelmää.

d) Henkilöstön väheneminen.

10 e) Tilantarve pienempi ja mittauslaitteiden sijoittelu helpompaa.

Keksinnön ajatuksen johdonmukaisella käytöllä saadaan 15 seuraavat mahdollisuudet.

Suljettuun putkihaaran johdetaan käyttöpaineista vettä läpivirtaavan veden määrän laskureiden (vesimittarit 1', Τ’) läpi toisesta johtoverkosta (vesiposti 20 3). Tämän suljetun putkihaaran lopussa voi poisto- venttiili (vesiposti 13), johon on samoin kytketty läpivirtaavan veden määrän laskuri, ottaa tarkasti määriteltävän vesimäärän. Käyttämättömillä putkilla täytyy molempien läpivirtaavan veden määrän laskureiden 25 siis sisäänmenon ja ulostulon näyttää samaa arvoa. Molemmat mittausarvot saadaan digitaalisesti litroissa tai m3/s tai m3/h sekä piirtureille vastaavat arvot. Jos suljetussa putkessa on vuotoja tai jos siinä on normaalia käyttöä, syntyy sisäänmeno- ja ulostulovir-30 tausten välille erotus. Putken vauriot näkyvät jatkuvana samana erona. Lyhytaikainen käyttö näkyy hyvin piirturissa. Läpivirtaavan veden määrän laskureiden molemmat arvot voidaan yhdistää toisiinsa sähköisellä sovellutuksella, jolloin syntyy se mahdol-35 lisuus, että saadaan vain erotus esiin. Siksi on tarkoituksenmukaista varustaa tämä mittauspaikka kolmea arvoa piirtävällä piirturilla, jolloin seuraavat arvot saadaan samanaikaisesti esiin: 10 84 939 a) sisäänmenevä läpivirtausmäärä b) ulostuleva läpivirtausmäärä c) edellisten erotus 5

Mittavaunun 16 mittausvälineellä voitaisiin saada kuvan 5 mukainen mittauskäyrä. Abskissana on mittaus-aika, kun taas oordinaattana on verkostolohkoon sisäänmenevä vesimäärä vastaavana aikana. Käyrästä 10 käy maksimi ja minimi ilmi ja siitä näkyy erityisesti se, että pienemmän käytön aikana ei kulutus laske hetkellisesti nollaan, koska käyrän käännepiste 18 ei ole edes lähellä abskissaa. Määrittelyn mukaan mitatussa putkihaarassa ei ole vauriota, silloin kun 15 sisäänmenevän veden määrä ainakin hetkellisesti laskee nollaan. Tämän perusteella voidaan vesiputkivaurion olemassaolo ja suuruus putkihaarassa saada selville alempien käännepisteiden yhdysviivalla. Jos alemmat käännepisteet läpivirtauskäyrästä yhdistetään ja 20 saadaan tästä vaakasuora viiva, niin häviömäärä voidaan lukea suoraan.

Kuvan 5 mittauskäyrä merkitsee sitä, että tutkittavalla alueella 17 on varsinaisia ja ei-varsinaisia häviöitä. 25 Käännepisteet 18 on yhdistetty suoralla 19, joka rajoittaa viivoitettua aluetta, jonka oordinaatta-arvot antavat alueen 17 varsinaisten ja ei-varsinaisten häviöiden suuruuden. Seuraavassa oletetaan yksinkertaisuuden vuoksi, että ei-varsinaiset häviöt (kontrol-30 loimaton kulutus, mittausvirheet) ovat niin pienet, että viivoitettu alue kuvassa 5 on verrannollinen varsinaisiin häviöihin (vuodot, putkistohäviöt) koko mittausajan.

35 Olennaista tässä on kuitenkin, että kun verkostoloh-kossa (alue 17) suuri kuluttaja, jolla on vakiokulutus (esim. tuotantolaitos), tämä kulutus täytyy tuntea, jotta mittausaikana poistetaan tämän käytäjän vedenku- 11 84939 lutus. Suurkuluttajan käyttöominaiskäyrä voidaan määrittää ennen mittausta käyttäen ostotiliä perusteena .

5 Laskurilla ja piirturilla saadaan verkostolohkon läpivirtauksesta mittauksen kuluessa useampia käänne-pisteitä 18, joiden vaakasuora yhdistysjana erottaa häviöosuuden (jatkuva kulutus huomioiden) ja varsinaisen käytön. Samanaikaisesti virtausmittausten 10 kanssa rekisteröidään paineolosuhteet paineen rekiste-röintilaitteella.

Olennaista tässä on, että mikäli ei käytetä edellä kuvattua menetelmää, jossa sulkuluistit 14, 15 jätetään 15 auki ja rinnakkaisvirtaus tapahtuu pitkin putkihaaraa 23 ja mittausputkia 10, 11 Kirchoffin lain mukaan, alueen rajoittamisesta vastuussa olevat sulkuluistit 14, 15 täytyy sulkea huolellisesti. Jotta taataan sellainen toimintakunto, on olennaista, että nämä 20 sulkuluistit 14, 15 tutkitaan ennen läpivirtausmittaus-ten suorittamista. Tämä on suositeltavaa silloin, kun sallitun käyttöpaineen mukaisesti suljetun alueen 17 painetta nostetaan ja lasketaan mittausvaunuun 16 sijoitetun painetta muuttavan rakenneosan avulla. 25 Paineen muuttaminen johtaa paine-eroon sulkuluistin eri puolilla, jolloin on seurauksena vian esiintyessä kohinan vahvistus.

Jos kuvan 5 käyrän mukaiset häviöt alueella 17 on 30 määrätty, voidaan pienentää mittausaluetta muuttamalla rajoja (tai siirtämällä mittausvaunua) koskemaan yksittäisiä putkia tai alueen osaa. Esimerkiksi voidaan sulkemalla sulkuluistit 21, 22 jakaa suurempi alue 17 pienemmäksi alueeksi 20. Vastaavasti vahinko-35 paikan paikantaminen tapahtuu geofonilla.

Alempien käännepisteiden 18 yhdistysssuora 19 ja lisäksi sen etäisyys nollatasosta (abskissasta) ovat i2 84939 ratkaisevat tulokset ja mittaustulosten tulkinta tapahtuu piirturin 8 piirtämän käyrän perusteella. Tulkitsemalla tuloksia saadaan: 5 a) häviöt: kyllä tai ei b) häviöiden suuruus Näiden molempien tulosten selville saamiseksi voidaan käyttää jäljempänä kuvattavaa elektronista laitetta, 10 joka korvaa aikaisemmin tarpeellisen piirturin 8 ja piirturin käyrän tutkitsemisen.

Kokonaisvirtaukseen suhteellinen virtaus, joka muuten virtaa piirturin 8 läpi, virtaa tässä tapauksessa 15 digitaalirekisterin läpi. Tahdistajän avulla otetaan mittausarvot ylös määrätyin aikavälein ja rekisteröidään .

Edullista on tällöin valita aikaväliksi noin 1 minuut-20 ti. Tämä merkitsee sitä, että tunnin aikana saadaan noin 60 mittausarvoa rekisteröidyiksi.

Mikroprosessorilla järjestetään yksittäiset mittaus-arvot määrättyyn aikajärjestykseen ja kokeillaan 25 alempien käännepisteiden vastaavuus. Itse mikroprosessori on siten ohjelmoitu, että kun vaakasuoran häviöiden määrän osoittavan suoran olemassaolo on todettu, niin häviömäärä saadaan analogia- ja digi-taali-instrumentin tai kirjoittimen avulla.

30

Mikroprosessoria käyttämällä em. mittauksissa voidaan aikaisemmin tarpeellinen piirturi 8 korvata ja haluttu tieto lukea digitaalisesti. Tällä lailla on mahdollisuus useampien mittauspaikkojen automaattiseen ja 35 samanaikaiseen tarkkailuun, mistä johtuen saadaan huomattavia kustannussäästöjä henkilöstökuluissa.

i3 84939

Hajautettu mittausten tulkinta 1a paine-eromittaukset

On olemassa mahdollisuus, että luovutaan keskitetystä 5 mittausarvojen tulkinnasta ja sen sijaan asennetaan sisäänmenevään ja ulostulevaan virtaukseen kaksiosainen mittausarvojen vastaanottaja. Tämä on ennen kaikkea edullista silloin, kun täytyy työskennellä yli 24 tunnin työjaksolla. Tässä tapauksessa yksinkertainen 10 24 tuntia työskentelevä piirturi on käyttökelpoinen (esim. pyörivä piirturi), joka piirturi voi rekisteröidä analogiset tai digitaaliset mittausarvot. 24 tunnin jälkeen voidaan molempia mittauskäyriä vertailla ja tulkita. Tämä tapa näyttää erityisen tärkeältä 15 silloin, kun useampien tällaisten piirtureiden saman aikaisella käytöllä saadaan suurehko verkosto tulkittua yhdellä kertaa, jolloin kustannukset pienenvät huomattavasti. Rinnan tällaisten yksinkertaisilla piirtureilla varustettujen virtausmittareiden kanssa on 20 mahdollisuus saada paineen vaihtelut samanlaisella 24 tuntia työskentelevällä piirturilla. Periaatteessa tämä voi olla tarkalleen sama piirturityyppi kuin läpivirtausmittauksessa. Järjestelmällisellä paineen tarkkailulla määrätyssä putkihaarassa käyttäjä mukaan-25 lukien saadaan selville vauriot (myös talon yhdysput- kissa) ja putkiahtaumat tarkasti. Tietenkin nämä paineen vastaanottajat täytyy varustaa säätöruuvilla, jotta kaikki piirin painemittarit voidaan normeerata.

30 Mittausarvojen siirto jää pois, kun päämittausväline yhdistetään sisäänmeno- ja ulostuloputken väliin. Pidempien havainnontekojen aikana tai silloin, kun ei ole mitään mahdollisuutta suorittaa tällaista yhdistämistä, täytyy ainakin yhden mittauspaikan mittausarvot 35 siirtää keskukseen. Keskus sijaitsee esim. mittaus-vaunussa. Tähän voidaan tavallisten johtimien ohella käyttää myös muita menetelmiä, esimerkiksi ferrolux-välinettä, joka lähettää ja ottaa vastaan impulsseja i4 84939 vesijohtoverkoston kautta.

Paine-ero tai virtausmääräeromenetelmällä pyritään vesijohtoputkien jatkuvaan tarkkailuun. Ennen kaikkea 5 tähän soveltuu molempien mittausarvojen digitaaalinen vertailu, jolloin ensimmäisiä laskurin pulsseja verrataan toisiin laskurin pulsseihin. Jos erotus ylittää määrätyn ennalta valitun arvon, voidaan lähettää signaali, joka käynnistää hälytyslaitteen 10 tai vaurioituneen osuuden automaattisen katkaisun.

On myös mahdollista, että kaikki vesijohtoverkoston pääputket tarkastetaan tällä lailla. Kaikki pääputket voidaan tällöin merkitä valvontatauluun lampuilla, jotka putkien ollessa asianmukaisessa kunnossa, 15 näytävät kaikki vihreää valoa, mutta vaurio määrätyssä putkessa osoitetaan punaisella valolla.

Mahdollisuus pumpata toisesta putkistoverkostosta käyttöpaineista vettä suljettuun putkeen tarjoaa 20 sitäpaitsi mahdollisuuden johtaa tämän paineenalaiseen vesipatsaaseen esim. sopivalla ultraääniaaltomuuntimel-la ulraäänipulsseja, joiden avulla voidaan saada esiin samalla tavoin kuin kaapelivikojen etsinnässä mutkien ja putken supistusten paikat ja ehkä vaurioiden paikat. 25

Summittaiset laskelmat ovat osoittaneet, että vastaavat oskillograf it ovat rakennettavissa suhteellisen vähäisin kustannuksin.

30 Lisäksi voidaan äänimuuntimella, joka asennetaan tähän vesipatsaaseen, pitää em. vesipatsas värähtelyn alaisena, jotta näin esim. voitaisiin paikantaa mahdolliset muoviputket. Tällöin oletetaan, että vesipatsas saatetaan värähtelemään äänimuuntimella, 35 ja nämä värähtelyt siirtyvät putken seinästä ympäröi vään maaperään, jolloin ne voidaan maan pinnalla ottaa vastaan mikrofonilla.

is 8 4 9 39

Absoluuttinen ia suhteellinen vesihäviöanalvvsi

Aikaisemmin voitiin vesilaitoksen häviöt tosin määritää siten, että kulutettua vesimäärää verrattiin kuluta jien 5 ostamaan eli näiden kahden määrän erotus on absoluuttinen häviö. Kuitenkin voitiin tämä määritys tehdä vain jälkikäteen vuosittaisten kulutusselvitysten perusteella niin, että vesilaitos oli ainoastaan tietoinen vuosittaisista häviöistä, muttei pienempien 10 aikayksiköiden häviömääristä. Tämän keksinnön tarkoituksena on esittää menetelmä, jolla määritetään absoluuttisten ja prosentuaalisten vesihäviöiden tilastollinen jakautuma suljetussa lohkossa.

15 Keksinnön mukainen menetelmä on tunnettu siitä, että ensiksi määritetään absoluuttinen vesihäviö muodostamalla vesilaitoksen luovuttaman vesimäärän ja suljetun alueen 17 käyttäjien käyttämän vesimäärän erotus, josta vähennetään kontrolloimattoman kulutuksen ja 20 mittausvirheiden arvio. Suljetun alueen 17 kokonaiskulutus saadaan laskemalla yhteen yksittäisten kuluttajien käyttämät vesimäärät. Lisäksi menetelmä on tunnettu siitä, että toiseksi määritellään hetkellinen vesihäviö läpivirtausmittauksella ja että tämä vesi-25 häviö muunnetaan (interpoloidaan) samalle ajanjaksolle kuin absoluuttinen vesihäviö (esim. 1 vuoden ajanjaksolle) .

Olennaista on siis se, että verrataan atk: 11a sopivassa 30 muodossa olevia mitattuja verkostolohkon vesihäviöitä vednkäyttömääriin. Tällä tavoin saadaan verkoston absoluuttisten ja prosentuaalisten häviöiden tilastollinen jakautuma.

35 Olennaista on lisäksi keksinnön mukaisessa laitteessa se, että rinnan läpivirtausmittauksella mittausvaunu-periaatteella saatu jen vesihäviötietojen kanssa saadaan seuraavia lisätietoja: 5 i6 84939 Häviöiden vaihtelu verkostolohkossa (alue 17, 20) tai verkostoalueessa käyttöpaineesta riippuen (esim. laajennettaessa säiliöpainevyöhykettä).

Yksittäisen putken karheuden tutkiminen useilla vakiomääräisillä vedenotoilla pitkin putkea aikajärjestyksessä .

10 Yksittäisen putken tehokkuuden määritys paineenlaskulla putken lopussa minimipaineeseen asti vesipostin vedenoton kautta ja samanaikaisella läpivirtausmittauk-sella.

15 Suoritettujen korjausten jälkitarkastus läpivirta uksen mittauksella.

Määrätyssä aikayksikössä (esim. kalenterivuodessa) syntyvät vesihäviöt jakautuvat seuraavasti: 20 vedenhankinta miinus vedenmyynti miinus arvio "ei-varsinaisista" häviöistä.

25 Häviöiden jakautuman tuntemista vesijohtoverkostossa voidaan käyttää hyväksi käytössä, suunnittelussa ja tilastoinnissa.

Tällainen vesihäviöanalyysi voidaan suorittaa seuraa-30 vasti:

Jokaisen verkostolohkon myyntimäärät kerätään ajankohtaisen käyttömittarilukeman perusteella kulutusosoit-teista. Samanaikaisesti kerätään tiedot niistä 35 suurkuluttajista, jotka voivat vaikuttaa läpivirtaus- mittaukseen .

Jokaisen verkostolohkon mitatut häviömäärät rekis- i7 84939 teröidään, lasketaan mittarinlukemisjaksojen pituisella aikavälillä ja verrataan myyntimääriin.

Jos häviömäärät lasketaan ja otetaan uusintamittauk-5 sista, jotka suoritetaan tulosten tarkistamiseksi, saadaan tieto odotettavasta kokonaisvesihäviön muutoksesta (esim. %:ssa tai m3/vuodessa) verkostossa tai verkostoalueessa.

10 Vesihäviöanalyysiin tarkoitettu mittausvaunu 16 suorittaa seuraavia tehtäviä: a) Muodostaa yksikön, johon on koottu eri vesitekniset mittausvälineet ja niiden mekaanis- tai hydrauli- 15 sähköiset muuntimet.

b) Muodostaa yksikön, johon on koottu kaikki sähköiset näyttölaitteet ja piirturit. Toimii sijoituspaikkana radiolaitteelle, jolla ollaan yhteydessä 20 avustajiin.

c) Toimii sähkönjakelun keskuksena pitäen kaikki mittaus- ja rekisteröintivälineet jatkuvassa toiminnassa.

25 d) Aikaansaa kaikkien mittaus- ja rekisteröintivälinei-den nopeamman ja liikkuvamman käytön.

e) Antaa lisävälineiden esim. putkien, työkalujen 30 siirtomahdollisuuden.

f) Antaa mahdollisuuden painetta muuttavien välineiden säilytykseen.

35 g) Toimii työsuojelulainsäädännön mukaisena säänsuo jana ie 84939

Erityisesti mittaus- ja rekisteröintilaitteista on erotettavissa seuraavat ryhmät: a) Läpivirtauksen virtausmittausväline mukaanlukien 5 mittaussuureen muunnin.

b) Paineen mittauslaite varustettuna mittausuureen muuntimella.

10 c) Sekä virtausmittausvälineelle että paineen mittauslaitteelle tarkoitetut sähköiset mittaus- ja rekisteröintilaitteet.

d) Sähkönsyöttö, ohjauspaneeli yksityisten mittaus- 15 paikkojen valinnaiseen kytkentään ja kaikkien mittausteknisten seikkojen samanaikainen seuranta.

e) Liikkuva ja kannettava mittausväline tarkkoihin putkistovauriomäärityksiin jähmeässä kappaleessa 20 etenevän äänen ja geofoni-periaatteen mukaisesti.

Painettamuuttavat laitteet

Painettanos tavat toimenpiteet ovat tarpeellisia, 25 jotta voidaan kokeilla luisteja, vesiposteja, armatuu-reja käytön aikana. Myös pienellä käyttöpaineella toimivien putkijohtojen tarkan vuotopaikan märityksen yhteydessä voidaan saavuttaa olennaisia parannuksia paineen nostamisella.

30 Tällöin on erityisesti tarpeen: a) Paineen säätäjällä ja venttiilillä varustettu paineilmalla täytetty paineilmapullo.

35 b) Sähköisellä ohjauksella varustettu pumppu paineen nostamista varten.

19 84939

Mittauslaitteet- ia välineet Vesitekninen osa: 5 Vesiteknisen mittausvaunun 16 takimmaisessa osassa ovat sisäänmeno- ja ulostuloliitosjohdot, jotka on varustettu nopeasti toimivilla palloventtiileillä. Molempien liitos johto jen välissä on Woltmannin laskija, jonka läpi koko vesimäärän täytyy virrata ja siten 10 tulla mitatuksi.

Samaan vedenkiertopiiriin on kytketty myös paineen-mittausväline, jolla määritetään paineolosuhteet ja paineen muutokset suljetussa putkessa.

15

Paineen nostamiseen tarkoitetun pumpun liitosjohdon laippa on asennettu lähelle ulostuloliitosjohtoa. Pumpulla aikaansaatua paineennousua käytetään ensisijassa luistien, vesipostien ja myös putkien tarkasta-20 miseen, sillä vuodot ovat yleisesti paineesta riippu via, eikä alhaisen paineen vallitessa näy mitään mainittavia vaurioita.

Paineilman liittäminen tapahtuu samoin ulostuloliitos-25 johdon liitoskappaleen 9'' läheisyydessä. Tällä paineilmalla voidaan suorittaa toisaalta putken painekoestus ja toisaalta painetta kohottamalla vaurion etsintä.

30 Sähköiset mittaus- 1a rekisteröintiosat

Paineeseen ja läpivirtaukseen verrannolliset mittaus-virrat, jotka mittaussuureen muunnin tuottaa, voidaan ottaa vastaan seuraavalla jaolla: 35

A) paine piirturille I

B) paine piirturille II

C) läpivirtaus piirturille I

2° 84939

D) läpivirtaus piirturille II

Käyttämällä monitoimipiirturia voidaan paine ja läpivirtaus piirtää rekisteröintiliuskalle.

5

Siten on mahdollisuus määrittää ja tulkita paineen tai läpivirtauksen muutosten yhteys ja riippuvuus mittausteknisesti. Tällöin ennen kaikkea "nollaläpi-virtauksen" alueen alempien käännepisteiden määrit-10 tämiseksi, jotta saadaan vuotohäviöt selville, on ryhdyttävä erikoisiin toimenpiteisiin, jotta saataisiin suurempi tarkkuus.

Olennaista keksinnön mukaisessa menetelmässä on, että 15 hyvin erilaisen kulutusrakenteen omaavat verkostoalueet ja verkostolohkot (asuntoalueet, keskikaupunkialueet) voidaan analysoida luotettavasti.

20

Claims (13)

2i 84939

1. Menetelmä vuotokohtien paikantamiseksi maanalaisissa vesijohdoissa, jolloin tutkittavan verkostoloh-kon (17) muodostava putki tai putkisto (1) suljetaan sulkuluisteilla (14, 15) normaalisti toimivasta vesi- 5 johtoverkosta ja poissuljettu putki/putkisto (1) liitetään jälleen vesijohtoverkkoon veden tulokohdasta vesijohtoverkosta mittausputken (10, 11, 24) välityksellä, joka käsittää ainakin yhden veden virtausta mittaavan välineen (7', 7"), jolloin vesihuolto ku lo luttajille toimii keskeytyksettä ja hetkellisen mini-mikulutuksen määrä määritetään, tunnettu siitä, että painetta tutkittavassa putkessa/putkis-tossa (1) rekisteröidään sinänsä tunnetusti mittaus-putkeen liitetyllä painemittarilla (5) ja mitatut 15 paine- ja kulutusarvot rekisteröidään pitkällä aikavälillä monitoimipiirturilla (8) tai vastaavalla laitteella, kuten digitaalisella rekisteröintilait-teella, jolloin kulutuksen määrää osoittavan käyrän hetkellistä minimikulutusta vastaavat käännekohdat 2Θ (18) yhdistetään yhdistysjanalla (19) ja mikäli yh-distysjana (19) on oleellisesti vaakasuora ja eroaa nollakulutusta vastaavasta vaakasuorasta janasta, vuotoa arvioidaan yhdistysjanaa (19) vastaavan veden-kulutusarvon ja mahdollisten vakiokuluttajien aiheut-25 tämän vakiokulutuksen arvon erotuksen perusteella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tutkittavan putken painetta nostetaan.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, 30 tunnettu siitä, että ennen mittausvälineen käyttöönottoa mittausputkeen (11) kytketään painetta 22 84939 muuttava rakenneosa, ja että lohkon rajoille (alue 17) sijoitettujen sulkuluistien (14, 15) vuodoista johtuva läpivirtauksen kohinan muutos määritetään.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n-5 n e t t u siitä, että tutkittavan putken vesihä- viöiden määrittämisen jälkeen kiinnitetään mittaus-putkeen (11) painetta muuttava rakenneosa ja että putken (1) vuotojen aiheuttama kohinan muutos määritetään .

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että häviömääritys mit tausvälineen avulla ja vian paikallistaminen tutkimalla läpivirtauksen kohinan muutosta tapahtuvat samanaikaisesti .

6. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mittausvälineellä tapahtuva häviönmääritys ja vian paikallistaminen läpivirtauksen kohinan muutosta tutkimalla seuraavat ajallisesti toisiaan.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suljetussa ver- kostolohkossa olevan käyttäjän, jolla on vakiona pysyvä vedenkulutus läpivirtausmittauksen avulla tapahtuvan vesihäviöiden määrityksen aikana, veden tulo 25 suljetaan tai että tämä kulutus määritetään.

8. Yhden tai useamman patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että samalla kun vesihäviöt määritetään läpivirtausmittauk-sella, määritetään suljetun lohkon paineolosuhteet. 23 84939

9. Yhden tai useamman patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että samalla kun vesihäviöt määritetään läpivirtausmittauk-sella, muutetaan suljetun lohkon käyttöpainetta.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että tutkittavan putken painetta muutetaan avaamalla suljetun verkostolohkon vedenottopaikka (paineen putoaminen putken päässä).

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n- 10. e t t u siitä, että mittausputki (10, 11) ja siihen kiinnitetty mittausväline (mittavaunu 16) on rinnan suljettuun alueeseen 17 kuuluvan ja aukaistun sulkuluistin (14) kanssa ja että läpivirtaus avoimessa putkihaarassa (23) lasketaan mitattavan putken (1) 15 sisäänmenovirtauksen mukaan.

12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sisäänmenoputken (11) mit tausvälineen tahdistamiseksi ulostuloputken (24) mittausvälineen suhteen annetaan sisäänmenomittausput- 20 keen pneumaattinen paineaalto, joka kuljettuaan put ken (1) läpi käynnistää ulostulomittausputken (24) mittausvälineen.

13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sisäänmenoputken (11) mit- 25 tausvälineen tahdistamiseksi ulostuloputken (24) mit tausvälineen suhteen virtauksen nopeus mitataan ja putken (1) alkuun asennettu digitaalirekisteri käynnistyy vasta virtausnopeutta vastaavan aikaviiveen jälkeen. 24 84939 Patentkrav;