FI94553B - Menetelmä vuodon havaitsemiseksi putkijohtojärjestelmässä - Google Patents

Description

94553

MENETELMÄ VUODON HAVAITSEMISEKSI PUTKIJOHTOJÄRJESTELMÄSSÄ -FÖRFARANDE FÖR ATT BEFINNA EN LÄCKA I ETT RÖRLEDNINGSSYSTEM

5 Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen menetelmä vuodon havaitsemiseksi putkijohto-järjestelmässä, edullisesti vedensyöttö- ja viemärijärjestelmässä, jota jatkossa kutsutaan johtoverkoksi.

10 On taloudellisesti tärkeätä, että yhteisön vedensyöttö ja viemäröinti toimivat jatkuvasti. Paitsi, että putkijohto-osien uusiminen ja rikkoutuneiden putkikappaleiden korjaaminen on kallista, on olemassa myös toinen ongelma, joka saattaa aiheuttaa suuret kustannukset, nimittäin jäteveden 15 laimeneminen pintavesiputken veden tai muun asiaankuulumattoman veden, kuten pohjaveden tai puhtaan veden vuotaessa jäteveteen. Tämän laimenemisen johdosta jäteveden käsittelylaitoksen kapasiteettikuormitus on suurempi, koska sisääntu-levan, puhdistettavan veden määrä lisääntyy, mikä johtaa 20 kalliimpaan toimintaan.

Toinen tekijä, jolla on merkitystä ympäristönäkökulmasta, on se, että pintavesi, joka normaalisti johdetaan vesistöön ilman puhdistusta, saattaa sekoittua jäteveteen, mikä merkit-25 see liiallista kuormitusta ympäristölle.

Jotta olisi mahdollista suorittaa toimenpiteet vedensyötön ja viemäröinnin jatkuvaksi ylläpitämiseksi eliminoimalla edellä mainitut tai vastaavat ongelmat, tarvitaan tarkkaa 3C tietoa johtoverkon kunnosta. Tällainen tutkimus tulisi suorittaa usealla tasolla. Ensimmäisellä tasolla johtoverkko luokitellaan "häiriöosiin" ja "toimiviin" osiin. Tämä ana-lyysi antaa komposiitin kuvan senhetkisistä vahingoista verkossa. Alueet, joiden katsotaan olevan jatkotutkimuksen ja -35 analyysin tarpeessa, valitaan siten, että toisella tasolla huonot putkijohtojaksot voidaan määrittää kohta kohdalta.

Lopuksi kolmannella tasolla skannaus spesifioidaan metrien 94553 mittaukseen, jolloin vahingon koko ja laajuus saadaan tarkasti määritettyä.

Tämän kaltaiset tutkimukset on tähän saakka tehty TV-tek-5 nilkkaa hyväksi käyttäen. TV-kamera on laskettu alas putki-johtoverkkoon mahdollisten vuotojen havaitsemiseksi. Tällä menetelmällä voidaan todeta vain isommat vuodot, joissa vesi virtaa selvästi yhdessä kohdassa. Ei ole ollut helppo havaita tarkasti pieniä vuotoja, joiden läpi vesi tihkuu. Toi-10 nen epäkohta tässä tekniikassa on, että johtoverkon normaali toiminta ei ole mahdollista tutkimuksen aikana. Esimerkiksi joissain tapauksissa tarkastettava putki on suljettava, tai putken neste on johdettava tutkittavan välin ohi.

15 Ennestään tiedetään, kuinka havaita erilaisten yksittäisten putkien, kuten vesi- tai kaasuputkien, vuodot, käyttämällä radioaktiivisia merkkiaineita (DE-A-12 79 382), käyttämällä aineita, jotka vuotokohdassa reagoivat ilman kanssa ja antavat selvästi havaittavan reaktiotuotteen (SE-hakemusjulkaisu 20 7203486-1), käyttämällä aineita, jotka voidaan havaita inf- rapunadetektorilla, tai käyttämällä freonia (SE-hakemusjulkaisu 7613291-9), joka voidaan havaita tunnetulla vuotode-tektorilla.

25 US-patentissa 4,328,700 on esitetty menetelmä vuodon havaitsemiseksi virtaavan väliaineen käsittelyjärjestelmässä käyt-.. tämällä rikkiheksafluoridia merkkiaineena järjestelmän käytön aikana. Vuoto, joka tapahtuu kahta virtauspolkua erottavassa osastossa, havaitaan tarkkailemalla merkkiaineen läs-30 näoloa, jota merkkiainetta tuodaan sykäyksittäin ensimmäisen virtauspolun osastosta yläviraan päin olevasta kohdasta ja otetaan näytteitä toisen virtauspolun osastosta alavirtaan I päin olevasta kohdasta ja arvioimalla aika, joka kuluu merkkiaineen siirtymiseen syöttökohdasta näytteenottokohtaan 35 mahdollisen osastossa olevan vuodon johdosta.

• · 94553 Tämän keksinnön ajatuksena on, järjestämällä kuhunkin johto-verkoston putkeen eri merkkiaine ja määrittämällä näiden aineiden konsentraatiot tietyissä kohdissa alajuoksulla, arvioida epärelevantin veden sisäänvirtaus, ja putkien väli-5 nen vuorovaikutus, eli veden virtaus vastaaviin putkiin muista putkista vuodon takia. Täsmällisemmin määriteltynä keksinnölle on tunnusomaista se, mitä on määritetty patenttivaatimusten tunnusmerkkiosissa.

10 Koska tämä vuorovaikutus voidaan määrittää, on mahdollista, toisin kuin ennen, todeta myös vuoto pois putkesta. Näin saavutetaan vuodon koon tarkempi arvio, koska merkkiaineiden konsentraatio on verrannollinen vuodon suuruuteen.

15 Keksinnön mukaisen menetelmän eräs tarkoitus on tehdä mahdolliseksi määrittää tai arvioida johtoverkkoon tulevan epärelevantin sisäänvirtauksen määrä, ja mahdollistaa johto-verkon putkien keskinäisen vuorovaikutuksen, eli yhdestä putkesta toiseen tapahtuvan vuodon määrittäminen. Epärele- 20 vantilla sisäänvirtauksella tarkoitetaan tässä esimerkiksi puhtaan veden tai pohjaveden sisäänvirtausta. Edelleen on tarkoitus mahdollistaa johtoverkon tutkiminen ilman sen normaalin toiminnan keskeytystä tai häiriötä.

25 Seuraavassa keksintöä selitetään tarkemmin esimerkin avulla, joka esimerkki kohdistuu vian etsintään johtoverkossa. Alan • ammattimiehelle on kuitenkin selvää, että keksintöä voidaan soveltaa myös muun kaltaisiin putkijohtoverkkoihin. Tämän sovellutusmuotoesimerkin ei ole tarkoitus rajoittaa keksin- 30 töä.

Keksinnön mukainen menetelmä toteutetaan kolmella tasolla. Ensimmäisen tason menetelmän tarkoituksena on karkea kartoitus niistä kohdista, jotka vaativat tarkemman analyysin.

35 Niinpä, periferisesti johtoverkostossa syötetään pintave-si-putkeen tietty määrä vettä, jos siitä vallitsee puute. Tämän on tarkoitus vastata tilannetta, jossa pintavesiputken täyt- 94553 töaste on korkea, kuten se olisi esimerkiksi sateen jälkeen. Sopivissa kaivoissa alajuoksulla syötetään pintavesiputkeen ja jätevesiputkeen erilaiset vuotoindikaattorit, joko pidemmän ajan jakson aikana konsentraation ja virtauksen pysyessä 5 vakiona, tai erissä. Syöttö voidaan suorittaa automaattisella ja säädettävällä annossyöttäjällä, esimerkiksi annostelupumpulla.

Vuotoindikaattorit käsittävät merkkiaineet, joiden on oltava 10 vedenkestäviä. Tämä tarkoittaa, että aineet eivät saa adsorboitua putkien seinämiin, eikä sitoutua niihin materiaaleihin tai aineisiin, joita on liuotettu tai suspendoitu veteen ja jotka virtaavat putkien läpi. Tietenkään aineet, jotka ovat osana vuotoindikaattorissa, eivät saa, olemalla syövyt-15 täviä, aiheuttaa vahinkoa johtoverkostoon. Valittaessa aineita tulisi myös ottaa huomioon erilaiset ympäristölliset näkökohdat, kuten vaikutus herkkiin vesistöihin, kuten järviin, jokiin ja muihin vesiväyliin, sekä biologinen toimenpide vedenpuhdistuslaitoksissa, joissa aktiiviset mikro-or-20 ganismit voidaan inaktivoida myrkyllisillä aineilla.

Sen jälkeen kun merkkiaineet on syötetty, annetaan järjestelmän saavuttaa tasapaino, niin että aikatekijä ei enää muuta merkkiainekonsentraatioita. Kun tasapaino on saavu-25 tettu, otetaan näytteitä alajuoksulla olevasta kaivosta, joka on lähellä suurempaa keräysputkea. Nämä näytteet käyvät läpi kemiallisen ja/tai fysikaalisen analyysin vastaavan merkkiainekonsentraation määrittämiseksi. Näytteitä otetaan eri kohdissa, jotka vastaavat jäteveden vähäisen ja runsaan 50 tuoton tilanteita. Näytteenotto voidaan suorittaa millä tahansa tunnetulla näytteenottolaitteella tai yksinkertaisesti laskemalla näytteenottopullo kaivoon, jolloin se täyttyy ja nostetaan ylös. 1 35 Toisella tasolla yhtäältä määritetään jätevesi- ja pintave- siputken keskinäinen vuorovaikutus jaksoissa peräkkäisten kaivojen välillä, ja toisaalta arvioidaan epärelevantin ve- « 94553 den (puhtaan veden, pohjaveden) sisäänvirtaus jätevesiput-keen peräkkäisten kaivojen välillä. Periaatteessa tämä suoritetaan samalla tavalla kuin ensimmäisellä tasolla, eli pe-, riferisesti johtoverkostossa, pintavesiputkeen syötetään 5 tietty määrä vettä, missä sitä tarvitaan, joka vesimäärä tarkoituksellisesti vastaa tilannetta, jossa pintavesiputken täyttöaste on korkea, kuten esimerkiksi sateella. Vuo-toindikaattorit syötetään pintavesiputkeen ja jätevesiput-keen sopiviin kaivoihin alajuoksulla pidemmäksi ajanjak-10 soksi konsentraation ja virtauksen ollessa vakiot. Tämä syöttö tapahtuu automaattisesti säädettävällä annostelu-syöttäjällä, kuten annostelupumpulla. Vuotoindikaattorit ovat samoja kuin aiemmin. Näytteitä otetaan kaivoista, jotka sijaitsevat alajuoksulla, samalla tavalla kuin ensimmäisellä 15 tasolla, merkkiainekonsentraation määrittämiseksi.

Laskettaessa virtaus putkissa, käytetään seuraavaa kaavaa;

Cq 1 q = Ci 1 Q jossa 20 c0 = syötetyn merkkiaineen konsentraatio q = merkkiäinevirtaus ci = merkkiaineen konsentraatio yhdessä näytteenottokohdassa Q = virtaus jätevesiputkessa.

25 cq ja q tunnetaan, kun taas c^ määritetään analyysillä ja siten Q voidaan laskea.

Lähtemällä mitatuista arvoista, Q voidaan laskea johtover-3G koston alajuoksun eri kohdissa, jonka jälkeen vuoto ja pintaveden sekoittuminen jätevesiputkeen, ja päinvastoin, voidaan arvioida. Samalla aikaansaadaan perusteelliset vir-! tausmääritykset muun epärelevantin veden (kuten puhtaan veden tai pohjaveden) sisäänvirtauksen laskemiseksi jätevesi-35 putkeen, näytteenottokohtien välillä. Laskenta suoritetaan siten, että kunkin putkijohtoväIin osan, kahden näytteenot-tokohdan välissä, jäteveden määrän lisääntyminen putkessa « 94553 määritetään differentiaalilaskennalla, asettamalla lisääntyminen verrannoliseksi toimintahaarojen lukumäärään nähden. Virtauksen kasvu per toimintahaara, joka lasketaan tällä tavalla, asetetaan verrannolliseksi johtojärjestelmän loppu-5 osaan nähden. Sen jälkeen arvioidaan mahdollisuus epärelevantin veden mukanaoloon jätevesiputkessa putkijohdon kyseessä olevalla välillä.

Kolmannella tasolla suoritetaan yksityiskohtainen tutkimus 10 metreissä yksittäisille putkijohtoväleille, joissa on todettu vuoto edellä mainituilla menetelmillä. Menetelmä on periaatteessa sama kuin toisella tasolla, paitsi näytteenottomenetelmän osalta. Sisäänvuotoesiintymän tarkaksi määrittämiseksi putkessa otetaan näytteitä kahden peräkkäisen kai-15 von välillä. Näytteenotto suoritetaan siten, että ve-detään lanka kaivojen väliin. Lankaan on kiinnitetty letku, johon on yhdistetty alipainepumppu. Lanka ja letku on va-rustettu mittausmerkeillä, jotta voidaan lukea, miltä etäi-syydeltä kaivosta näyte otetaan. Niinpä näytteitä voidaan ottaa, tätä 20 menetelmää käyttäen, halutusta kohdasta kahden kaivon välillä.

t i

Claims (4)

94553

1. Menetelmä vuodon havaitsemiseksi putkijohtoverkostossa 5 ja erityisesti vedensyöttö- ja viemäriverkostossa, tunnettu siitä, että a) syötetään suuri vakiomäärä vettä aikayksikössä yhteen johtoverkoston putkista, tutkittavan verkostoalueen ensimmäisessä kohdassa; 10 b) ajanjakson aikana syötetään eri vuotoindikaattoria verkoston jokaiseen putkeen johtoverkoston virtaussuunnassa ensimmäisen kohdan suhteen alempana olevassa toisessa kohdassa, indikaattoreiden konsentraation ja virtauksen ollessa vakioita; 15 c) annetaan järjestelmään saavuttaa vakaa tila; d) otetaan näytteitä kussakin putkessa virtaussuunnassa alempana toisesta kohdasta olevassa kohdassa vuotoindikaat-torin konsentraation määrittämiseksi, jolloin verkoston putkien keskinäinen vuorovaikutus määritetään toteamalla vuo-20 toindikaattorin konsentraatio yhdessä putkessa, joka indikaattori on peräisin jostakin toisesta putkesta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että näytteitä otetaan useasta peräkkäisestä 25 kohdasta virtaussuunnassa alaspäin ensimmäiseen kohtaan näh den vuotoindikaattorin konsentraation määrittämiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että otetaan useita näytteitä putkesta 30 putken kahden vierekkäisen näytteenottokohdan välistä letkulla, joka on yhdistetty pumppuun ja joka vedetään putken läpi mainittujen vierekkäisten kohtien välissä, jolloin näytteitä otetaan halutuista kohdista, jotka kohdat määritetään letkussa olevilla mittamerkeillä tai erillisellä mit-35 tanauhalla. 94553

4. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen me-ne-telmä, tunnettu siitä, että syötetty veden määrä on runsas verrattuna normaalivirtaukseen putken läpi. « il . «:( ii lii Mi·· 9 94553