NL2007684C2 - Werkwijze en systeem voor het bepalen van de mate van degeneratie van een leidingnet van een warmtesysteem. - Google Patents

Description

Werkwijze en systeem voor het bepalen van de mate van degeneratie van een leidingnet van een warmtesysteem

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en systeem voor het 5 bepalen van de mate van degeneratie van het leidingnet van een warmtesysteem, alsook een werkwijze en definitie voor het plegen van (preventief) onderhoud. De uitvinding heeft voorts betrekking op een methode voor het bepalen van de mate van degeneratie van het leidingnet van een warmtesysteem.

10 Warmtesystemen omvatten in de regel gesloten leidingnetten van een heetwatervoorziening via verdeelpunten in wijken naar woningen, en vice versa. De centrale heetwatervoorziening maakt het mogelijk om de verhitting van het water energie-efficiënt te doen plaatsvinden of gebruik te maken van bestaande warmte-energiebronnen (restwarmte). Tijdens de doorvoer van het water door het buizenstelsel 15 geeft het water haar warmte af aan in de verdeelstations opgenomen warmteuitwisselingselementen. Het geretourneerde en afgekoelde water kan in de heetwatervoorziening opnieuw worden verhit en door het leidingnet worden gevoerd.

Omdat zowel de temperatuur van het warme water (via de aanvoer- en retourleidingen), 20 als de buitentemperatuur kunnen fluctueren, is het leidingnet continu aan uitzetting en krimp onderhevig. Dit zorgt inherent voor mechanische spanningen in de leidingen, die degeneratie in het leidingnet teweeg brengen. Daarnaast kunnen er diverse andere oorzaken zijn die voor degeneratie zorgen.

25 Logischerwijs is het wenselijk breuken en lekkages in het systeem tegen te gaan, en te voorkomen dat (heet) water uit het systeem ontsnapt. Dit, naast het enorme warmteverlies, ook uit zowel financieel, maatschappelijk en milieu oogpunt. Tevens is het wenselijk om onderhoud preventief te doen plaatsvinden, en niet pas wanneer er zich een euvel voordoet. Daarnaast groeit een storing in de warmteleiding en wordt 30 groter qua omvang wat daarmee grotere investeringen vergt voor herstel. Het is dus van belang om het ontstaan van storingen zo snel mogelijk inzichtelijk te maken en deze te herstellen.

2

Het is daartoe gebruikelijk een warmtesysteem te verschaffen dat een leidingnet omvat dat is opgebouwd uit leidingen die een elektrisch geleidende mediumvoerende buis voor vloeistofgeleiding omvatten, welke mediumvoerende buis omgeven is door een isolatiemateriaal, waarin ten minste één elektrische geleider is opgenomen. Veelal 5 omvatten de leidingen voorts een tweede elektrische geleider, eveneens opgenomen in het isolatiemateriaal, en is de mediumvoerende buis tevens voorzien van een de isolatie omringende buitenbuis, die doorgaans van kunststof is gemaakt en welke niet elektrisch geleidend is.

10 Bij het aanleggen van een leidingnet worden lengtes buis met elkaar verbonden. Daarbij wordt gebruik gemaakt van lasverbindingen, en/of verbindingsmoffen van de mediumvoerende- en/of buitenbuizen. Tevens worden de elektrische geleiders van aan elkaar grenzende mediumvoerende buizen met elkaar verbonden. Deze elektrische geleiders zijn veelal koperdraden, welke niet voorzien zijn van een isolerende mantel, 15 en die in de isolatie van de buis zijn aangebracht. Na oplevering van een leidingnet kan er door middel van weerstandsmetingen vastgesteld worden of de elektrische geleiders van aangrenzende stukken buis correct met elkaar verbonden zijn. Van één in een gesloten leidingnet aangebrachte koperen lus kan op basis van de bekende lengte en diameter een Ohmse weerstand worden gemeten. Is deze weerstand te hoog, dan is er 20 mogelijk een breuk opgetreden, en is deze te laag dan is er een onbeoogd contact aanwezig. Ook de weerstand tussen meerdere elektrische geleiders of elektrische geleiders en de mediumvoerende- of buitenbuis c.q. aardrijk kan worden gemeten. Omdat de elektrische geleiders en de mediumvoerende- en buitenbuis door middel van isolatie gescheiden zijn, is er naar verwachting een zeer grote elektrische weerstand 25 tussen aanwezig. Is dat niet het geval dan is de isolatie mogelijkerwijs aangetast, hetgeen bijvoorbeeld kan duiden op een mediumvoerende lekkage of een intredende lekkage op de buitenbuis.

De bovengenoemde technieken zijn bekend, en kunnen niet alleen bij de aanleg van een 30 leidingnet voor een warmtesysteem worden toegepast, maar ook ten behoeve van regelmatige controles daarvan.

Hoewel de hiervoor beschreven bekende technieken de mogelijkheid verschaffen bepaalde storingen vast te stellen, kennen zij in hun toepassing beperkingen die als 3 nadelig worden ervaren. In het bijzonder bieden zij weinig gelegenheid tot preventief onderhoud, maar tonen ze met name een indicatie van een reeds opgetreden defect.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding om een werkwijze en een systeem te 5 verschaffen dat de nadelen aan de stand van de techniek tenminste gedeeltelijk opheft. Het is een verder doel van de onderhavige uitvinding om een werkwijze en systeem te verschaffen dat het mogelijk maakt gericht preventief onderhoud uit te voeren. Het is een verder doel van de onderhavige uitvinding om bovengenoemde voordelen te verschaffen onder gebruikmaking van reeds aangelegde leidingnetten voor 10 warmte systemen alsmede de nieuw aan te leggen netten.

De uitvinding verschaft daartoe een werkwijze voor het bepalen van de mate van degeneratie van het leidingnet van een warmtesysteem, waarbij het warmtesysteem een leidingnet omvat dat is opgebouwd uit buizen die een elektrisch geleidende 15 mediumvoerende buis voor vloeistofgeleiding omvatten, welke binnenbuis omgeven is door een isolatiemateriaal, waarin ten minste één elektrische geleider is opgenomen, en waarin de werkwijze het bepalen van ten minste één waarde uit de groep van een diëlektrische absorptie ratio (DAR), een diëlektrische ontlading (DD - Dielectric Discharge).

20

In tegenstelling tot de gebruikelijke weerstandsmetingen zoals in de inleiding beschreven, betreft het vaststellen van de DAR of DD waarde het uitvoeren van een reeks opeenvolgende metingen, of een meting met een zodanige tijdsduur, dat onder invloed van de meetspanning- of stroom optredende in de tijd variërende grootheden 25 kunnen worden waargenomen. Deze grootheden, die betrekking hebben op de capacitieve en/of transiente elektrische eigenschappen en/of verschijnselen in het leidingnet, zijn indicatief gebleken voor aankomende defecten, waardoor de werkwijze volgens de uitvinding de mogelijkheid biedt op gerichte wijze preventief onderhoud te plegen.

30

Bij voorkeur wordt de hierboven beschreven werkwijze toegepast in combinatie met het bepalen van ten minste één waarde uit de groep van een elektrische weerstand van ten minste een deel van de ten minste ene elektrische geleider, een elektrische weerstand tussen de ten minste ene elektrische geleider en een tweede verdere elektrische geleider, 4 de elektrische weerstand tussen ten minste ene elektrische geleider en de elektrisch geleidende mediumvoerende buis. Deze metingen zijn bekend, maar geven in bepaalde gevallen (zoals een combinatie van een breuk en een kortsluiting) een onvolledig of onjuist beeld van de status van het leidingnet. Tezamen met de DAR of DD meting 5 wordt een bijzonder hoge betrouwbaarheid verkregen.

Wanneer er een onregelmatigheid is vastgesteld, kunnen er verdere metingen plaatsvinden, teneinde de aard en ook de exacte locatie van de storing vast te stellen. Aanvullende metingen kunnen druk-, debiet- en temperatuur afnamemetingen zijn, of -10 wanneer daar meetapparatuur voor geplaatst wordt - verschiltemperatuurmetingen tussen de mediumvoerende- en buitenbuis, of verschiltemperaturen tussen het water en de leiding omringende aarde. In het bijzonder een relatief snel na-ijlen van de temperatuur buiten de buis op een temperatuur van het door de buis gevoerde water kan daarbij duiden op een lekkage.

15

In een volgende uitvoeringsvorm omvat de werkwijze volgens de uitvinding het indexeren van de ten minste ene bepaalde waarde, en het verschaffen van een referentiewaarde of referentie-interval waaraan de index getoetst kan worden.

20 Het indexeren omvat het tot één getalswaarde terugbrengen van een aantal gemeten elektrische grootheden. Een dergelijke getalswaarde of index maakt het mogelijk snel en eenvoudig te beslissen of een bemeten (deel van een) leidingnet onderhoud behoeft. De getalswaarde kan bijvoorbeeld berekend worden door het gemiddelde of de som of een product van een aantal gemeten waarden zoals hiervoor beschreven te nemen.

25

In een voorkeursuitvoeringsvorm is een meetapparaat voor het meten van de elektrische grootheden, en in het bijzonder de DAR of DD meting ingericht voor het uitvoeren van een berekening van de index op basis van een vooraf bepaald algoritme. In een dergelijk geval hoeft een met het verrichten van de metingen belaste persoon slechts vast te 30 stellen of de index een al dan niet acceptabele waarde kent. Dit heeft als voordeel dat de kans op een foutieve beoordeling afneemt, en de persoon geen ingewikkelde berekeningen uit hoeft te voeren.

5

De DD meting wordt uitgevoerd door de buis en een aarde gezamenlijk als minpool te definiëren, en de ten minste ene of meerdere elektrische geleiders als gezamenlijke pluspool. Met de stroom I door de isolatie, de spanning U tussen de plus- en minpool, en de capaciteit tussen de geleiders en de buis, is de DD waarde als volgt gedefinieerd: 5 DDn = I (mA)/U(V)*C(uF)

Deze meting wordt een aantal n maal uitgevoerd, waarbij gevarieerd wordt in de spanning. De isolatiekwaliteit Q wordt vervolgens bepaald door: 10 Q = DDi/DD2

Waarbij DDi en DD2 in dit geval de le en 2e meetwaarden zijn voor DDn. Bij verschillende spanningen worden verschillende ratio’s verwacht. Een 15 spanningsverdubbeling kan bijvoorbeeld tot een anderhalf keer zo grote Q-waarde leiden.

De metingen voor verschillende spanningen worden vervolgens met enig tijdinterval herhaald. Wanneer de Q daarbij gelijk blijft of zelfs stijgt is er sprake van een 20 betrouwbare leiding, wanneer de waarde afneemt is onderhoud noodzakelijk.

Het vaststellen of een index een al dan niet acceptabele waarde heeft geschiedt op basis van ervaring, met degeneratie en de daarvan gebleken ernst, en voorspellende waarde ten aanzien van storingen. Volgens de onderhavige uitvinding geniet het de voorkeur 25 deze waarden op basis van statistieken en eerder verrichte metingen te bepalen. Daartoe omvat de werkwijze het in een databank opnemen van meetwaarden, het vergelijken van de index met corresponderende referentiewaarden of referentie-intervallen bepaald voor eerder vervangen leidingen van warmtestelsels, en het op basis van het vergelijk en een vooraf bepaald acceptabel risico vaststellen of bijstellen van de referentiewaarden 30 of het referentie-intervallen.

Indien een bepaalde waarde meer dan een vooraf bepaalde hoeveelheid afwijkt van de index, of buiten het referentie-interval valt, kan ten minste een deel van een leidingnet van een warmtesysteem preventief vervangen worden.

6

Een voorbeeld van bruikbare intervallen en hun klassificaties zijn: 2,0 < Q < 1,9 Zeer goed 5 1,9 < Q < 1,87 Goed 1,87 < Q < 1,65 Matig 1,65 < Q < 1,5 Slecht

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van de volgende figuren, waarin: 10 - Figuur 1 een schematisch overzicht geeft van een warmtesysteem; - Figuur 2 een doorsnede van een buis toont gebruikt in het systeem uit figuur 1; - Figuur 3 een grafiek toont van Q waarden voor buizen met een verschillende kwalificatie in de tijd; en - Figuur 4 een beslisschema toont voor het bepalen of onderhoud nodig is.

15

In de figuren worden de volgende referenties gebruikt: 101: DD waarde 102: erg goed 20 103: goed 104: semi-stabiel 105: slecht/ onstabiel 106: tijd 107: DDvorm 25 108: DD vorm (1) + Iq (2) 109: IQ: <2.0-1,9> 110: IQ: <1.9-1.87> 111: IQ: <1.87-1.65> 112: IQ: <1.65-1.5> 30

Figuur 1 toont een schematisch overzicht van een warmtesysteem 1. Het systeem omvat een leidingnet omvattende aanvoerleidingen 3, 3’, 3”, 3”’, 3”” voor heet water verwarmd door een verwarmingsinstallatie 2, en retourleidingen 4, 4’, 4”, 4’”, 4”” voor het terugvoeren van water dat zijn warmte heeft afgegeven in woningen 6, 7, 8 en 9 van 7 een stad met warmtevoorziening. Teneinde verschillende woningen te kunnen voorzien van verwarmingswater is er een verdeelstation 5 aanwezig in de stad.

Figuur 2 toont een doorsnede van een buis 10, waaruit de buizen 3, 3’, 3”, 3’”, 3”” en 4, 5 4’, 4”, 4”’, 4”” zijn opgebouwd. De buis 10 omvat een mediumvoerende buis 11, waarom een isolatie 12 is aangebracht, met daaromheen een buitenbuis 13. In de isolatie zijn een eerste en tweede elektrische geleider 14, 15 aangebracht. De leiding 10 is door middel van een mof 16 met een soortgelijke buitenbuis 17 verbonden. Volgens de onderhavige uitvinding kunnen er elektrische grootheden gemeten worden tussen de 10 mediumvoerende buis 11, de buitenbuis 13, en de elektrische geleiders 14, 15, alsook aanvullende metingen, zoals debiet- en flowmetingen in de buis middels meetapparatuur 20, en temperaturen binnen respectievelijk buiten de leiding middels temperatuurmeters 18, 19.

15 Figuur 3 toont een grafiek met DD waarden voor buizen met een verschillende kwalificatie in de tijd.

Figuur 4 toont een beslisschema toont voor het bepalen of onderhoud nodig is. In het schema wordt de noodzaak tot onderhoud bepaald op basis van zowel de absolute 20 waarde van Q, alsook de vorm van de grafiek.

Claims (6)

1. Werkwijze voor het bepalen van de mate van degeneratie van het leidingnet van een warmtesysteem, waarbij: 5. het warmtesysteem een leidingnet omvat dat is opgebouwd uit leidingen die een elektrisch geleidende mediumvoerende buis voor vloeistofgeleiding omvatten, welke mediumvoerende buis omgeven is door een isolatiemateriaal, waarin ten minste één elektrische geleider is opgenomen; de werkwijze omvattende: 10. het bepalen van ten minste één waarde uit de groep van een diëlektrische absorptie ratio, een diëlektrische ontlading, een polarisatie index tussen de elektrisch geleidende mediumvoerende buis en de ten minste ene elektrische geleider.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, omvattende het bepalen van ten minste één waarde uit de groep van een elektrische weerstand van ten minste een deel van de ten minste ene elektrische geleider, een elektrische weerstand tussen de ten minste ene elektrische geleider en een tweede verdere elektrische geleider, de elektrische weerstand tussen ten minste ene elektrische geleider en de elektrisch geleidende mediumvoerende buis. 20

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, omvattende het indexeren van de ten minste ene bepaalde waarde, en het verschaffen van een referentiewaarde of referentie-interval waaraan de index getoetst kan worden.

4. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, omvattende het in een databank opnemen van meetwaarden, het vergelijken van de index met corresponderende indices bepaald voor vervangen leidingen van warmtenetten, en het op basis van het vergelijk en een vooraf bepaald acceptabel risico vaststellen of bijstellen van de referentiewaarde of het referentie-interval. 30

5. Werkwijze volgens conclusie 3 of 4, omvattende het preventief vervangen van ten minste een deel van een leidingnet van een warmtesysteem, indien de bepaalde waarde meer dan een voorafbepaalde hoeveelheid afwijkt van de index, of buiten het referentieinterval valt.

6. Systeem voor het bepalen van de mate van degeneratie van een leidingnet van een warmtesysteem, omvattende: een meetinrichting, voor het bepalen van ten minste één waarde uit de groep van 5 een diëlektrische absorptie ratio, een diëlektrische ontlading, een polarisatie index tussen de elektrisch geleidende mediumvoerende buis en de ten minste ene elektrische geleider in een warmtesysteem dat een leidingnet omvat dat is opgebouwd uit leidingen die een elektrisch geleidende mediumvoerende buis voor vloeistofgeleiding omvatten, welke mediumvoerende buis omgeven is door 10 een isolatiemateriaal, waarin ten minste één elektrische geleider is opgenomen; - een databank, voor het opslaan van de bepaalde waarden, en ingericht voor het indexeren van de ten minste ene bepaalde waarde, en het verschaffen van een referentiewaarde of referentie-interval waaraan de index getoetst kan worden.