NO320039B1

NO320039B1 - Anordning til pavisning og lokalisering av lekkasjer

Info

Publication number: NO320039B1
Application number: NO20032599A
Authority: NO
Inventors: Peter Jax
Original assignee: Framatome Anp Gmbh
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2005-10-17
Also published as: NO20032599D0; RU2246659C1; GB2386960B; GB0314226D0; WO2002048603A1; NO20032599L; GB2386960A; DE10060976B4; US6898962B2; US20030213284A1; DE10060976A1; CA2434039C; CA2434039A1; AU2002238413A1

Description

Oppfinnelsen angår en anordning til påvisning og lokalisering av lekkasjer med en permeabel samleledning som er forbundet med en pumpe for et transportmiddel og minst én sensor for et stoff som strømmer ut ved en lekkasje.

En slik anordning er kjent fra DE 24 31 907 C3 og blir brukt som et lekkasjepåvisnings- og lokaliseringssystem (LEOS) f. eks. ved en rørledning (f. eks. for gass eller olje). Dersom et stoff strømmer ut fra et lekkasjested eller et hull i rørledningen, ankommer dette stoff til samleledningen ved diffusjon og blir senere sammen med et transportmiddel ved hjelp av pumpe brakt gjennom samleledningen til en sensor og påvist der. Basert på transporttiden og den kjente strømningshastighet blir lekkasjestedet deretter fastlagt.

Med økende lengde av samleledningen som ved rørledninger kan være på inntil 800 km, inntreffer nå den vanskelighet at transportmidlets strømningshastighet ikke er konstant over hele samleledningen,og likeledes kan svinge eller variere på grunn av de uunngåelige tetthets-, trykk-og temperatursvingninger av det gassformede transportmiddel langs samleledningen og på grunn av det store trykkfall, som er nødvendig for transporten av transportmidletj slik at den nøyaktighet hvormed stedet for lekkasjen kan bli bestemt, avtar méd lengden av samleledningen.

Hensikten med oppfinnelsen er således, å, skaffe en anordning til påvisning av lekkasjer og lokalisering av lekkasjer31hyor nøyaktigheten av lokaliseringen av lekkasjestedet er bedret også ved en lang samleledning.

Denne hensikt blir ifølge oppfinnelsen oppnådd med en anordning med de trekk som er angitt i krav 1. Da det til samleledningen som veimerker på kjente steder og med mellomrom er tilordnet kilder av en påvisbar gass, og det til sensoren for det utstrømmende stoff romlig er tilordnet en sensor for den påvisbare gass, er en nøyaktig lokalisering av lekkasjested mulig også når strømningshastigheten for transportmidlet i samleledningen ikke.er;kjent. Det er derimot tilstrekkelig at de steder hvor den påvisbare gass kommer inn i samleledningen er nøyaktig kjent. I en sensor funksjonerer da de inntreffende maksima av den påvisbare gass som veimerker, som skal tilordnes et fastlagt sted på'samleledningen. Dersom det f. eks. inntreffer et maksimum av et stoff mellom det annet og det tredje maksimum for gassen, har stoffet med sikkerhet ankommet mellom den annen og den tredje kilde av den påvisbare gass i samleledningen. Da stedene for disse kilder er nøyaktig dokumentert og det videre fra avstanden av stoffmaksimumet og det tilstøtende gassmaksimum kan bli trukket slutninger vedrørende avstanden av lekkasjestedet fra det tilsvarende kildested, fås det en pålitelig lokalisering av lekkasjen.

Prinsipielt er det mulig å benytte den samme; sensor både for påvisning av stoffet og for påvisning av gassen. I dette tilfelle kan det påvisbare stoff og gassen være identiske. Fortrinnsvis er det imidlertid anordnet en påvisbar gass som ikke tilsvarer et stoff som strømmer ut ved en lekkasje,, idet'det ved en spesielt foretrukket utførelsesform blir benyttet en sensor for det utstrømmende stoff som ikke

n-Lli--

registrerer gassen. Derved kan også lekkasjer i umiddelbar nærhet av veimerkene bli fastslått ved stor påvisningsfølsomhet.

Ved en spesielt foretrukket utførelsesform for oppfinnelsen er det foran sensoren for det utstrømmende stoff koblet en katalysator til omvandling av hydrogen til vann, som sensoren er ufølsom for. Derved blir det sikret at det målesignal som blir opptatt av sensoren for det stoff som strømmer ut av et lekkasjehull, ikke blir ødelagt av hydrogen. Til påvisning av hydrogenet selv, finnes det da egne sensorer.

Særlig er veimerkene offeranoder som1 er kilder for hydrogen. Slike offeranoder er anbrakt på nøyaktig kjente steder på en rørledning for å hindre korrosjon av rørledningen. Offeranodene består vanligvis.av aluminium som står i elektrisk kontakt med rørledningen og danner et lokalelement med denne, hvor det på dettes negative pol (katode), dvs. rørledningen, fås hydrogen. Dette når da på nøyaktig kjente steder inn i samleledningen som påvisbar gass.

Ved en alternativ utførelsesform, omfatter veimerkene metallegemer, som består av et metall som er edlere enn offeranodene, og som er elektrisk forbundet med disse. På denne måte blir det dannet et selvstendig lokalelement. Derved blir fremstillingen av hydrogen og en offeranode, respektive på et med offeranoden forbundet metallegeme sikret stadig og pålitelig ved en samleledning som ligger under vann.

Metallegemet som funksjonerer som katode, er elektrisk isolert fra offeranoden, f. eks. ved hjelp av plast, og tilsluttet offeranoden med en elektrisk ledning.

Fortrinnsvis er det som pumpe anordnet en trykkpumpe som er tilsluttet ved begynnelsen av samleledningen, sett i1 strømningsretningen. Overfor bruken av en sugepumpe medfører dette den fordel at det langs samleledningen kan bli oppbygget en stor trykkdifferanse som er et multiplum større enn den maksimale trykkdifferanse som kan bli oppnådd ved hjelp av en sugepumpe, slik at systemet kan bli benyttet over distanser på mer enn 15 kilometer uten at flere systemer behøver å bli anordnet bak hverandre. I samleledningen kan det ved anvendelse av en trykkpumpe blir fremstilt en så stoi trykkdifferanse at det selv etteT flere 100 km fremdeles finnes en tilstrekkelig sterk strømning av transportmidlet. Ved bruk av en trykkpumpe kan således transportmidlet bli transportert pålitelig over en meget stor strekning uten at det er behov for ytterligere pumper. Dette muliggjør en bruk ved en rørledning som har blitt lagt ovet en stor strekning (på inntil 800 km) under vann, da det i dette tilfelle bare ved begynnelsen og slutten av samleledningen er behov for en kostbar og komplisert stasjon for pumpen.

Ved en ytterligere, fordelaktig utførelsesform er det til samleledningen tilordnet flere med mellomrom anordnede sensorenheter for det utstrømmende stoff og gassen, idet alle sensorenheter er forbundet méd en analyse- eller regneenhet ved

.1

enden av samleledningen via en elektrisk forsynings- og måleledning.

Ved at det til samleledningen er tilordnet flere sensorenheter, blir det oppnådd den fordel at det inndiffunderte stoff blir påvist'raskere enn det som er mulig ved en meget lang transport til enden av samleledningen. Etter en meget lang transport av stoffet kan dette bli fordelt over en lengre rørstrekning enn ved inntrengningen og påvisningen derved bli vanskeliggjort. De enkelte sensorenheter trenger bare én elektrisk forsynings- og måleledning for å ,sende de målte verdier til en sentral analyseenhet ved enden av samledningen. Der kan da hvert strekningsparti mellom pumpen og den første sensorenhet, mellom to nabosensorenheter eller mellom den siste sensorenhet av samleledningen og en ytterligere sensorenhet i analyseenheten bli betraktet adskilt.

Avstanden mellom sensorenhetene kan være på mellom 10 km og 50 km, mens lengden av den samlede samleledning kan være på mellom 400 km og 800 km.

Med anordningen ifølge oppfinnelsen,blir.det oppnådd den fordel at det i og for seg kjente lekkasjepåvisnings- og lokaliseringssystem (LEOS) også kan bli benyttet over store strekninger, f. eks. på inntil 800 km, og også ved en undervannsrørledning.

Anordningen til påvisning og lokalisering av lekkasjer ifølge oppfinnelsen skal nedenfor bli beskrevet nærmere ved hjelp av tegningen som viser utførelseseksempler.

Fig. 1 er et skjematisk prinsippriss av en anordning ifølge oppfinnelsen

Fig. 2 og 3 er ytterligere prinsippriss av fordelaktige utførelsesformer.

Fig. 1 viser en samleledning med en lengde på ca. 500 km og med en rekke sensorenheter 4 for et i og for seg kjent lekkasjepåvisnings- og lokaliseringssystem som utgår fra en pumpe 2 som arbeider som en trykkpumpe, og som er avsluttet ved en analyseenhet 3, hvori det befinner seg en siste sensorenhet 4. De øvrige sensorenheter 4 er med innbyrdes avstand tilordnet samleledningen 1. Hver sensorenhet 4 omfatter en sensor 4a for'ét stoff M som strømmer ut ved en lekkasje. Dersom stoffet M strømmer ut ved etMekkasjehull 51 fra en tilstøtende rørledning 5 som er anordnet sammen med samleledningen under vann, når stoffet M samleledningen 1, diffunderer inn i denne og blir ved et etterfølgende pumpeforløp transportert sammen med et transportmedium T som strømmer i samleledningen 1, til den neste sensorenhet 4 og registrert der." Sensorenhetene 4 er alle via en elektrisk forsynings- og måleledning 6 forbundet med analyseenheten 3, hvor lekkasjestedet deretter blir fastlagt.

For at det for beregning av lekkasjestedet ikke skal være behov for strømshastigheten i den meget lange samleledning 1, er det på kjente steder anordnet kilder 7 for en påvisbar gass G, særlig hydrogen, som funksjonerer som veimerker. I utførelseseksemplet består disse av offeranoder 8 som vanligvis er anordnet på en rørledning 5 som har blitt'lågt under vann. I omgivelsene for disse

■ ' * • > ■

i i i i i '

offeranoder 8 fås hydrogen som i egenskap av påvisbar gass G nøyaktig i likhet med det stoff M som skat påvises, og som'strømmer ut av rørledningen 5, når inn i samleledningen 1 og blir påvist medsensorénheten 4. Hver sensorenhet 4 inneholder for dette formål en egen sensor 4b for den påvisbare gass, i dette eksempel en hydrogensensor, som er tilordnet sensoren 4a. Med andre ord er hver sensor 4a for stoffet M romlig tilordnet en sensor 4b for gassen G. Da stedene for hydrogenkilden, nemlig stedene for offeranodene 8, er kjent, kan det fra posisjonen for et maksimum for et stoff M som strømmer ut av et lekkasjehull mellom to hydrogenmaksima bli trukket slutninger vedrørende lekkasjestedet uten at strømningshastigheten i samleledningen 1 behøver å være kjent.

Til bedring av offeranodene 8, som funksjonerer som veimerker, er det anordnet metallegemer 10 som består av et metall som er edlere enn offeranoden 8, og som er elektrisk isolert fra disse ved hjelp av en plast og forbundet med offeranodene 8 via en elektrisk ledning. På disse metallegemier 10 blir det tydelig fremstilt mer hydrogen enn på offeranodene 8 selv!

For at sensorene 4a for det utstrømmende stoff M ikke skal bli ødelagt av hydrogenet som blir målt med sensorene 4b, er det anordnet forankoblede katalysatorer 9 som omvandler hydrogenet til vann som ikke forstyrrer.

Det blir oppnådd den fordel at lekkåsjéstedéhe'kan bli fastlagt pålitelig også ved en meget lang rørledning 5 som ikke er tilgjengelig.

Ifølge fig. 2 og 3 kan de kilder 7 for en påvisbar gass G som funksjonerer som veimerker, også være anordnet umiddelbart på samleledningen 1 og også ringformet rundt denne slik det er vist på fig. 3; Disse kilder er beholdere hvori det befinner seg en væske L, f. eks. en hydrokarbonforbindelse med lite damptrykk, særlig etanol eller en blanding av etanol og vann, hvis gassformede komponent G diffunderer inn i samleledningen 1. Alternativt er det også som væske mulig å benytte vann og å anordne et uedelt metall 12 (fig. 3), f. eks. ,en .tråd av sink Zn i beholderen. Det hydrogen som da fås, er tilstrekkelig til å kunne bli påvist som veimerke ved hjelp av sensoren 4b. De utførelsesformer som er vist på fig. 2 og 3 krever herunder ikke lenger en tilstedeværelse av vann rundt' samleledningen 1 respektive den rørledning som skal bli overvåket, da fremstillingéh av den påvisbare gass er uavhengig av det stoff eller medium som omgir samleledningen 1 respektive rørledningen.

Claims

1. Anordning til påvisning og lokalisering av lekkasjer, med en permeabel samleledning (1) som er forbundetmed en pumpe (2) for et transportmiddel og med minst én sensor (4a) for et stoff (M) som strømmer ut ved en lekkasje, karakterisert ved at det på kjente steder og med mellomrom langs samleledningen (1) som veimerker er anordnet kilder (7) for en påvisbar gass (G), og at en sensor (4b) for gassen (G) er anordnet ved samleledningen (1) i kjent avstand til sensoren (4a) for det utstrømmende stoffet.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at gassen (G) ikke tilsvarer det stoff (M) som strømmer ut ved en lekkasje.

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at gassen (G) er hydrogen.

4. Anordning ifølge et av kravene 1-3,' karakterisert ved at sensoren "(4a) for det utstrømmende stoff (M) er uømfintlig for gassen (G).

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at det foran sensoren (4a) for det utstrømmende stoff (M) er koblet en katalysator (9) til omvandling av hydrogen til vann.

6. Anordning ifølge et av kravene 4 eller 5, karakterisert ved at det som kilder (7) er anordnet offeranoder (8) som er anordnet på en rørledning (5).

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at kildene (7) er metallegemer (10) som består av et metall som er edlere enn offeranoden (8) og elektrisk forbundet med disse.

8. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at pumpen (2) som trykkpumpe er forbundet med begynnelsen av samleledningen (1), sett i strømningsretningen.

9. Anordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at samleledningen (1) er tilordnet flere med mellomrom anordnede sensorenheter (4) for det utstrømmende stoff (M) og gassen (G), og at alle sensorenheter (4) via en elektrisk forsynings- og måleledning (6) er forbundet med en analyseenhet (3) ved enden av samleledningen (1).

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at hver sensorenhet (4) innholder en sensor (4a) for det utstrømmende stoff (M) og en sensor (4b) for gassen (G).