NO313724B1 - Anordning og fremgangsmåte for deteksjon av lekkasjer - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en innretning for deteksjon av lekkasjer og for å finne lekkasjestedet i et anlegg, særlig i en rørledning, med en samleledning som er permeabel for et stoff og som er forbundet med en pumpe og med en sensor for stoffet.

Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte til deteksjon av lekkasjer og for å finne lekkasjestedet i et anlegg, spesielt i en rørledning, idet det detekteres og fastslås stedet for et konsentrasjonsmaksimum av et stoff som er trengt inn i en permeabel samleledning.

Fra DE 24 31 907 C3 er det kjent et system for deteksjon og stedsbestemmelse for en lekkasje (LEOS). Dette system innbefatter en samleledning som er gjennomtrengelig for de stoffer som skal detekteres. Samleledningene er forbundet med en pumpe, ved hjelp av hvilken det etter hverandre kan transporteres volumandeler av et transportmedium, som f.eks. er luft, gjennom samleledningen. Ved enden av samleledningen er det anordnet minst én sensor som detekterer de stoffer som er trengt inn i samleledningen. Samleledningen er anordnet i nærheten av et anlegg som skal overvåkes, spesielt langs en rørledning. Ved en lekkasje i anlegget eller i rørledningen kommer det gjennom lekkasjestedet utstrømmende stoff frem til samleledningen og trenger inn i samleledningen. I nærheten av lekkasjestedet dannes det derved i den i dette området anbrakte samleledning et konsentrasjonsmaksimum av stoff. Ved den neste pumping for lekkasjedeteksjons- og stedsfastleggingssystem når dette konsentrasjonsmaksimum frem til sensoren. På grunnlag av det tidsrom som ligger mellom innkoblingen av pumpen og sensorens reaksjon kan lekkasjestedet bestemmes.

Dette kjente system kan bare anvendes hvis det i det anlegg som skal overvåkes foreligger et stoff som på den ene side kan trenge inn i samleledningen og på den annen side kan detekteres av en sensor.

Fra EP 0 525 593 Bl er det kjent en innretning med hvilken det ved anvendelse av det nevnte lekkasjedeteksjons- og stedsfastleggingssystem (LEOS) detekteres syre som trer ut ved et lekkasjested og lekkasjestedet kan bestemmes. Dette er mulig ved at det i nærheten av samleledningen er anbragt et materiale som ved kontakt med syren reagerer kjemisk under dannelsen av et detekterbart stoff som samleledningen er permeabel for. Dette materialet kan være sink, særlig en sinktråd. Sink reagerer nemlig med syren under dannelsen av hydrogen, som kan detekteres med det kjente lekkasjedeteksjons- og stedsbestemmelsessystem på enkel måte.

Frem til nå er det enda ikke mulig ved hjelp av det kjente lekkasjedeteksjons-og stedsbestemmelsessystem å detektere løsninger som trer ut ved et lekkasjested, som er nøytral eller til og med kan være alkalisk. En slik løsning som transporteres gjennom en rørledning kan f.eks. være saltvann. Ved fremstillingen av underjordiske gassmagasiner for naturgass må det nemlig ofte fjernes saltvann som inneholder opp til 300 g salt/l. Til dette formål må det ofte føres en saltvannsledning over meget lange strekninger, f.eks. frem til havet. Da saltvannet kan skade planter er det nødvendig at saltvanns) edningen overvåkes for å kunne registrere en lekkasje hurtig og pålitelig og også stedsbestemme denne.

Den oppgave som derfor ligger til grunn for oppfinnelsen å omforme det i og for seg kjente lekkasjedeteksjons- og stedsbestemmelsessystem (LEOS) og den tilhørende fremgangsmåte slik at det også kan detekteres løsninger som ikke beh<g>iver å være sure, f.eks. saltvann.

Den oppgave å utforme LEOS på egnet måte blir løst i henhold til oppfinne] sen ved at det utenfor samleledningen langs denne er anordnet en metalltråd, som står i forbindelse med den negative pol på en likespenningskilde.

Hvis det trer ut en løsning, f.eks. en saltløsning fra den rørledning som overvåkes, hvilken løsning berører tråden ved ett sted, vil det der fremkomme en elektrolyse. Derved vil det ved metalltråden, som virker som katode og som er forbundet med den negative pol på likespenningskilden bli dannet hydrogen. Allerede små mengder hydrogen er tilstrekkelig til å trenge inn i samleledningen som er permeabel for hydrogen. Ved den neste spyleprosess blir så hydrogenet, som har samlet seg i samleledningen ved stedet for lekkasje ført til sensoren som detekterer hydrogenet. Stedet for lekkasjen blir så registrert på vanlig måte.

Med oppfinnelsen oppnås den fordel at det på en beholder eller på en rørledning kan stedsbestemmes en lekkasje når en løsning, særlig saltvann, trer ut av lekkasjestedet. Løsningen behøver ikke være sur.

Det er tilstrekkelig hvis likespenningskilden leverer en likespenning som er mindre enn 48 volt. Man klarer seg altså med en liten, kostnadsgunstig likespenningskilde.

Under samleledningen og den til samleledningen tilordnede metalltråd kan det være anordnet en oppfangingsrenne. Dermed blir det oppnådd at den uttredende væske alltid befukter metalltråden etter en lekkasje.

F.eks. kan samleledningen og metalltråden være omgitt av et sugedyktig materiale, f.eks. sand. Ved hjelp av kapillærkreftene i det sugedyktige materialet sikres det at det hele tiden kommer tilstrekkelig mengde lekkasje av væske til metalltråden og følgelig at det produseres tilstrekkelig hydrogen.

F.eks. kan samleledningen sammen med metalltråden være anordnet langs en rørledning i en stilling svarende til urviserposisjonene klokken 8 til klokken 9 eller i posisjonene klokken 3 til klokken 4. Med en slik plassering blir det oppnådd den fordel at regnvann kan sige ned i marken uten at det utløses en lekkasjeanvisning. Hvis derimot det på grunn av en lekkasje frigjøres en relativt stor væskemengde, oppstues denne opp til samleledningen, slik at en lekkasje detekteres og kan stedsbestemmes. Den nevnte posisjonering av samleledningen er spesielt fordelaktig anvendbar hvis rørledningen og samleledningen er anordnet i et samsjikt.

Samleledningen med metalltråden er f.eks. anordnet under en rørledning. Derved er det sikret at væske som trer ut av et lekkasjested når metalltråden.

Likespenningskilden kan f.eks. være variabel. Derved kan den dannede hydrogenmengde innstilles på grunnlag av ømfintligheten for systemet av samleledningen og sensoren.

For å forhindre en forfalskning av måleresultatene på grunn av regnvann, i hvilket det kan være oppløst salter, blir det ikke tatt hensyn til små og jevnt over samleledningens lengde fordelte hydrogenkonsentrasjoner når det skal detekteres en lekkasje. Bare lokale store maksimumsverdier for hydrogenkonsentrasjoner blir ansett som indisium for en lekkasje.

Ved anvendelse av en oppfangingsrenne for løsningen kan denne oppfangingsrenne ha et utløp ved sitt laveste sted, som er dimensjonert slik at væskeinntrengning av regn umiddelbart vil strømme igjen gjennom rennen. Metalltråden som er anordnet sammen med samleledningen i oppfangingsrennen blir da ikke dekket av en løsning. Bare ved en lekkasje i den over oppfangingsrennen anordnete rørledning henholdsvis det over oppfangingsrennen anordnete anlegg ville komme så meget løsning inn i oppfangingsrennen at det strømmer mer til enn det som kan renne ut. Derved blir metalltråden dekket av løsningen og det blir dannet hydrogen som kan detekteres. Hermed blir det oppnådd den fordel at det selv ved regn ikke kan opptre feilmeldinger.

Likespenningskildens positive pol er f.eks. forbundet med en metallelektrode som anordnes i bakken. Dermed blir det oppnådd den vesentlige fordel at selv ved en meget lang driftstid for innretningen kan fremkomme en oppløsning bare av den positive metallelektrode, men ikke av metalltråd som er anordnet langs samleledningen. Ved den i og for seg kjente katode-beskyttelse for metalledninger blir den metalldel som er forbundet med den negative pol av en likespenningskilde ikke korrodert.

Spesielt blk det oppnådd den fordel at den på et kjent sted i bakken anordnete metallelektrode, som f.eks. kan være en metallstav, lett kan skiftes ut når den er sterkt korrodert. Det er således ikke nødvendig å skifte ut metalltråden som er anordnet langs samleledningen, noe som ville vært meget komplisert på grunn av den vanligvis meget store lengde for samleledningen og dermed metalltråden. Dessuten er samleledningen og metalltråden ofte anordnet underjordisk og dermed meget vanskelig tilgjengelig.

Ifølge et armet eksempel kan den positive pol av likespenningskilden være forbundet med en ytterligere metalltråd, som er anbragt i avstand fra metalltråden som er forbundet med den negative pol og er anbragt utenfor samleledningen langs denne.

De to tråder berører ikke hverandre. Også ved den motsatte likespenningskilden liggende ende av trådene er det ikke noen forbindelse mellom trådene. De to metalltråder forløper f.eks. innbyrdes parallelt.

De to metalltråder kan f.eks. bestå av forskjellige metaller. Det er da ikke nødvendig med noen separat likespenningskilde. Trådene danner på grunn av de forskjellige nivåer for de to metaller i den elektrokjemiske spenningsrekke en spenningskilde i seg selv. Man klarer seg derfor fordelaktig uten separat spenningskilde.

Den ene metalltråd kan f.eks. bestå av kobber mens den andre består av sinkbelagt kobber. Det vil derved ikke fremkomme overflateforandringer på metalltrådene.

F.eks. er det i minst den ene av metalltrådene innsatt et amperemeter. Hvis nemlig lekkasjevæsken som løper ut av et lekkasjested er elektrisk ledende, blir de to metalltråder forbundet ledende ved hjelp av lekkasjevæsken og amperemeteret viser en strøm. Ved egnet dimensjonering av spenning kan strømstyrken ligge mellom 1 mA og 20 mA. Uavhengig av tilstedeværelsen av et amperemeter blir det ved elektrolysen produsert hydrogen ved hjelp av hvilket det er mulig å foreta en bestemmelse av lekkasjestedet.

Med strømmåling blir det oppnådd den fordel at det på kortest mulig tid på pålitelig måte kan registreres om det har vært en lekkasje ett eller annet sted. Det vil nemlig fremkomme en målbar strømstyrke i metalltrådene, hvis disse forbindes av en ledende væske. Det er da på fordelaktig måte mulig at det bare i det tilfellet når amperemeteret har registrert en strømøkning gjennom-føres en måling med LEOS for bestemmelse av lekkasjestedene, idet samleledningen spyles og det registreres på sensoren ankomsten av en øket hydrogenkonsentrasjon. Det er følgelig ikke nødvendig å spyle samleledningen ved regelmessige avstander. Det er tilstrekkelig å innlede en spyleprosess når det gjennom den elektriske måling er anvist en lekkasje.

En lekkasje kan altså stedsbestemmes meget hurtigere enn tidligere.

Også hvis det ikke fastslås noen lekkasje bør samleledningene spyles omtrent hver syvende dag med frisk luft for å forhindre dannelsen av kondensvann i ledningen. Det er også mulig når det ikke utføres noen måling å avtette samleledningen ved begge ender etter at den er fylt med tørr luft.

F.eks. kan det ved begge ender av metalltrådparene etter hverandre tilsluttes en likespenningskilde, som er tilordnet et amperemeter. Skulle de to tråder ved et lekkasjested være forbundet med hverandre ved hjelp av den ledende væske, kan det så ut fra de målte strømstyrker foretas en bestemmelse av lekkasjestedet på elektrisk måte, hvis motstanden pr. lengdeenhet er kjent for metalltråden. Man kan altså bestemme lekkasjestedet to ganger, elektrisk og med lekkasjedeteksjons- og stedsbestemmelsessystemet (LEOS) og dermed øke målenøyaktigheten.

Trådene el ler den enkelte tråd kan være festet til samleledningen ved hjelp av plastbånd, f.eks. ved hjelp av en fletting av plastbånd som forløper rundt samleledningen. Derved er det gitt en mekanisk beskyttelse.

Oppgaven å angi en egnet fremgangsmåte for lekkasjedeteksjon og lekkasjestedsbestemmelse i et anlegg, særlig i en rørledning, løses ifølge oppfinnelsen ved at det ut fra en løsning, som har kommet ut ved et lekkasjested, ved hjelp av elektrolyse utvinnes en gass, f.eks. hydrogen, hvis konsentrasjonsmaksimum i samleledningen, detekteres og stedsbestemmes f.eks. ved hjelp av det i og for seg kjente lekkasjedeteksjons- og stedsbestemmelsessystem (LEOS). Ut fra tidsforskjellen mellom innkoblingen av pumpen for lekkasjedeteksjons- og stedsbestemmelsessystemet og inntreff av et konsentirasjonsmaksimum av gassen ved sensoren bestemmes så lekkasjestedet.

Med innretningen og med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir det spesielt oppnådd den fordel at løsningen som trer ut av et lekkasjested, særlig saltvann, kan registreres pålitelig, og at lekkasjestedet kan bestemmes.

Oppfinnelsen blir i det følgende nærmere forklart ved hjelp av tegningen, som viser: fig. 1 og fig. 2 to varianter av en innretning for lekkasjedeteksjon og lekkasjestedsbestemmelse i henhold til oppfinnelsen, brukt ved en saltvannsledning,

fig. 3 anordningen av en samleledning, som er tilordnet en metalltråd, ved siden av en saltvannsledning,

fig. 4 ano rdningen av en samleledning, som er tilordnet to metalltråder under en saltvannsledning, og

fig. 5 anordningen av en samleledning som er tilordnet to metalltråder, i et sugedyktig materiale.

Fig. 1 og 2 viser en saltvannsledning 1 ved hvilken det skal detekteres og stedsbestemmes lekkasjer. Denne saltvannsledning 1 er tilordnet det i og for seg kjente lekkasjedeteksjons- og stedsbestemmelsessystem (LEOS). LEOS består av en permeabel samleledning 2 som er lagt langs saltvannsledningen 1. Samleledningen 2 står i forbindelse med en pumpe 3 med hvilken det med jevne mellomrom gjennompumpes et volum av et transportmedium, som vanligvis er tørr luft. Ved enden av samleledningen 2 er det anordnet en sensor 11. Samleledningen 2 er permeabel for de stoffer som skal detekteres. Hvis et slikt stoff som skal detekteres trenger inn i samleledningen 2 ved et bestemt sted, dannes det der et konsentrasjonsmaksimum av stoffet. Ved den neste pumping transporteres dette konsentrasjonsmaksimum til sensoren og registreres der. Av tidsforskjellen mellom begynnelsen av pumpeprosessen og registreringen av maksimumet i sensoren 11 bestemmes ved kjent strømningshastighet i samleledningen 2 det sted ved hvilket stoffet er kommet inn i samleledningen 2.

Hvis det i en ledning som skal overvåkes transporteres et stoff som LEOS reagerer på, kan et lekkasjested bestemmes på pålitelig måte.

Saltvann kan imidlertid ikke registreres av LEOS alene. Innretningen på fig. 1 viser derfor at det utenfor samleledningen 2, langs denne er anordnet en metalltråd 4, som står i forbindelse med den negative pol på en likespenningskilde 5. Den positive pol på denne likespenningskilde 5 er forbundet med en metallelektrode 12, som er anordnet på vilkårlig sted i marken. F.eks. kan metallelektroden 12 på enkel måte stikkes inn i marken eller bakken.

Hvis det ved en lekkasje i saltvannsledningen 1 trer ut saltvann, vil metalltråden 4 ved lekkasjestedet komme i berøring med saltvannet. Det vil da fremstå en elektrolyse ved hvilken det dannes hydrogen.

Den benyttede samleledningen 2 er permeabel for hydrogen. Derved trenger det ved elektrolysen dannede hydrogen inn i samleledningen og danner der et konsentrasjonsmaksimum ved stedet for lekkasjen i saltvannsledningen 1. Ved det etterfølgende pumpetrinn når hydrogenkonsentrasjonsmaksimumet sensoren 11, som er en hydrogensensor. På den allerede omtalte måte blir så lekkasjestedet bestemt.

Ved hjelp av elektrolysen korroderes bare den med den positive pol forbundene metallelektrode 12. Metallelektroden 12 kan ved sterkt frem-skredet korrosjon skiftes ut på enkel måte. Den med den negative pol forbundene metalltråd 4, som er meget lang og bare vanskelig tilgjengelig korroderer ikke. Det er følgelig ikke nødvendig med noen utskifting av metalltråden 4, heller ikke ved lang driftstid.

Innretningen på fig. 2 viser at det utenfor samleledningen 2, langs denne er anordnet to i avstand plasserte metalltråder 4 og 13, som står i forbindelse med en likespenningskilde 5.

Hvis det ved et lekkasjested i saltvannsledningen 1 trer ut saltvann, blir det ved lekkasjestedet dannet en forbindelse mellom de to tråder 4 og 13 ved hjelp av saltvannet. Det vil der fremkomme en elektrolyse ved hvilken det dannes hydrogen. Forøvrig arbeider innretningen på fig. 2 på samme måte som den på fig. 1.

I en av de to metalltråder 4 er det f.eks. innsatt et amperemeter 6. Da saltvann er eliektrisk ledende, vil det i området ved lekkasjen i saltvannsledningen 1 dannes en ledende forbindelse mellom metalltrådene 4 og 13. Den strøm som flyter blir registrert av amperemeteret 6. En strømføring viser således at det et eller annet sted i saltvannsledningen 1 foreligger en lekkasje.

Stedsbestemmelsen av lekkasjen skjer så med det omtalte system LEOS. På grunnlag av strømmålingen er det mulig at det kan gis avkall på regelmessige pumpinger eller pumpetrinn. Først når det på grunn av strømføring er detektert tilstedeværelsen av en lekkasje blir det innledet en pumping for å bestemme stedet for lekkasjen. Dessuten kan imidlertid saltvannsledningen 1 umiddelbart etter strømføringen i amperemeteret 6 kobles ut for å unngå en ytterligere utstrømning av saltvann. Lekkasjestedsbestemmelsen tjener deretter til å registrere stedet hvor det er nødvendig med en reparasjon.

Hvis likespenningskilden 5 er variabel, kan derved den ved elektrolysen dannede hydrogenmengde innstilles på systemets ømfintlighet (LEOS). Fig. 3 viser et tverrsnitt av samleledningen 2 i posisjon klokken 8 i forhold til saltvannsledningen 1. Samleledningen 2 er slik det er vist på fig. 1 tilordnet en metalltråd 4. Denne metalltråd 4 er festet med plastbånd 7 til samleledningen 2. Samleledningen 2 med metalltråden 4 er innleiret i et sugedyktig materiale 10, f.eks. i sand, som er lagt opp til saltvannsledningen 1 og omgir denne i hvert fall nedentil. Ved hjelp av sandlaget siver regnvann uten oppstuvning ned i bakken. Bare i tilfellet av en lekkasje i saltvannsledningen 1 oppsamles de i dette tilfellet uttredende, store vannmengder seg i en mengde op p til sensorsluket 2. Fig. 4 viser i tverrsnitt samleledningen 2 under saltvannsledningen 1. Samleledningen 2 er tilordnet to metalltråder 4 og 13 slik det er vist på fig. 2. De er herved festet til samleledningen 2 ved hjelp av plastbånd 7. Under samleledningen 2 og metalltrådene 4 og 13 er det anordnet en oppfangingsrenne 8, som har en utløpsåpning 9. Skulle det komme regnvann inn i oppfangingsrennen 8, vil dette umiddelbart strømme ut gjennom utløps-åpningen 9. Ved en lekkasje i saltvannsledningen 1 kommer imidlertid så meget saltvann inn i oppfangingsrennen 8, at saltvannsnivået i oppfangingsrennen 8 relativt hurtig når metalltrådene 4 og 13, slik at det dannes hydrogen. På denne måten unngås feilmålinger på grunn av regnvann.

Fig. 5 viser en anordning av en samleledning 2 og metalltråder 4 og 13, som er omgitt av et sugedyktig materiale 10. Dette sugedyktige materialet 10 opptar det fra lekkasjeuttredende saltvann og bevirker, slik som også oppfangingsrennen 8, at saltvannet er i kontakt lengst mulig med metalltrådene 4 og 13 for dannelsen av hydrogen.

Varianten på fig. 3, kan slik det er vist på fig. 2, 4 og 5, ha en samleledning 2, som er tilordnet to metalltråder 4 og 13. Likeledes kan variantene på fig. 4 og 5, slik det er vist på fig. 1 og 3 ha en samleledning 2, som bare er tilordnet en metalltråd 4.

Spenningen til spenningskilden 5 kan også innstilles slik at hydrogen-produksjonen ved regnvann ikke er tilstrekkelig til et målbart konsentrasjonsmaksimum i samleledningen 2. Bare hvis saltvann fra saltvannsledningen 1, som markant inneholder mer salt, når metalltråden 4, blir det dannet en målbar hydrogenmengde.

Med innretningen ifølge oppfinnelsen kan det på pålitelig måte detekteres og stedsbestemmes en lekkasje i saltvannsledningen 1.

Claims (13)

1. Innretning for lekkasjedeteksjon og lekkasjestedsbestemmelse i et anlegg, særlig i en rørledning (1), med en samleledning (2), som er permeabel for et stoff og som er forbundet med en pumpe (3) og med en sensor (11) for stoffet, karakterisert ved at det utenfor samleledningen (2), langs denne er anordnet en metalltråd (4), som står i forbindelse med den negative pol for en likespenningskilde (5).

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at det under samleledningen (2) og metalltråden (4) er anordnet en oppfangingsrenne (8).

3. Innretning ifølge et av kravene 1 eller 2, karakterisert ved at samleledningen (2) og metalltråden (4) er omgitt av et sugedyktig materiale (10).

4. Innretning ifølge krav 3, karakterisert ved at samleledningen (2) sammen med metalltråden (4) er anordnet langs rørledningen (1) i en posisjon som svarer til urtidene klokken 8 til klokken 9 eller i posisjonen mellom klokken 3 og klokken 4.

5. Innreming ifølge et av kravene 1 eller 3, karakterisert ved at samleledningen (2) med metalltråden (4) er anordnet under en rørledning (1).

6. Innretning ifølge et av kravene 1 eller 5, karakterisert ved at likespenningskilden (5) er variabel.

7. Innretning ifølge et av kravene 1 eller 6, karakterisert ved at en metallelektrode (12) er forbundet med den positive pol av likespenningskilden (5) og at elektroden er beregnet for anbringelse: i bakken.

8. Innretning ifølge et av kravene 1 eller 6, karakt e;risert ved at det med likespenningskilden (5) positive pol er forbundet en ytterligere metalltråd (13), som er anordnet utenfor samleledningen (2), langs denne, i avstand fra den med den negative pol forbundne metalltråd (4).

9. Innretning ifølge krav 8, karakterisert ved at de to metalltråder (4 og 13) består av forskjellige metaller.

10. Innretning ifølge krav 9, karakterisert ved at den ene metalltråd (4) består av kobber og den andre metalltråd (13) av sinkbelagt kobber.

11. Innretning ifølge et av kravene 8-10, karakterisert ved at det i minst én av metalltrådene (4, 13) er innsatt et amperemeter (6).

12. Innretning ifølge et av kravene 8-10, karakterisert ved at det til metalltrådene (4, 13) etter hverandre ved begge ender er tilsluttbar en likespenningskilde (5), som er tilordnet et amperemeter (6).

13. Fremgangsmåte til deteksjon av lekkasje og stedsbestemmelse av lekkasjer i et anlegg, særlig i en rørledning (1), idet det detekteres og stedsbestemmes et konsentrasjonsmaksimum av et stoff som er trengt inn i en permeabel samleledning (2), karakterisert ved at det av en løsning som har kommet ut av et lekkasjested ved hjelp av elektrolyse dannes en gass, hvis konsentrasjonsmaksimum detekteres og stedsbestemmes i samleledningen (2).