NO342629B1 - Anordning for overvåkning av lekkasjer under vann - Google Patents

Abstract

En anordning (10) for overvåkning av lekkasjer under vann, omfatter et fundament og et oppsamlingskar (11). Oppsamlingskaret har en bunn (17) med en omliggende kant (18) som omslutter et volum og en åpning (19), hvor minst et parti av kanten (18) er skråstilt og skråner utover. Anordningen omfatter også en kobling for bevegelig forbindelse mellom oppsamlingskaret og fundamentet om en vippeakse, idet oppsamlingskaret er orientert med åpningen (19) vendt nedover i tyngdefeltet.

Description

Oppfinnelsen angår en anordning for måling og overvåking av små og store lekkasjer av en substans fra havbunnen eller trykksatt utstyr under vann. Særlig angår oppfinnelsen måling og overvåkning av substanser som har en massetetthet lavere enn vann, slik at substansen har oppdrift.

Ved trykksatt utstyr og gassledninger, er det alltid en fare for at lekkasjer oppstår. Lekkasjer kan oppstå spontant, eller forårsaket av en hendelse. I mange tilfeller er det kjent hvilke steder som er utsatt for lekkasje, slik som skjøter på rør, forgreninger, tilkoblinger, etc. Det er derfor et behov for å kunne overvåke slike utsatte steder for å oppdage lekkasjer tidlig, og for å kunne overvåke utviklingen av en lekkasje som har oppstått.

Det er tidligere kjent en teknikk for måling av volum, der to balanserte oppsamlingskar tipper om en aksling når sand eller vann renner ned via en trakt i henholdsvis det ene og det andre kartet etterhvert som de tømmes og fylles. I litteraturen beskrives denne innretningen som en "tipping bucket". Typisk bruksområde er måling av nedbør.

Et lignende konsept er også beskrevet brukt for ratemåling av gass som strømmer ut av et tilførselsrør nede i en vannfylt tank. Viser til videoen " Bench-scale CSTR anaerobic digester and tip-bucket flow meter" som er lagt ut på videodelingsportalen Youtube.

For at konseptet «tipping bucket» skal fungere, må mediet som driver vippen, eksempelvis vann eller gass, samles opp og slippes ut på et punkt som kan fylle henholdsvis det ene så det andre kammeret når de vipper frem og tilbake.

WO2013/019119 beskriver en anordning for å overvåke bobler under vann forårsaket av gasslekkasje.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en enkel, pålitelig og robust anordning for overvåkning av lekkasjer, eksempelvis gasslekkasjer, under vann.

Hensikten med oppfinnelsen oppnås ved hjelp av trekkene i patentkravene.

I en utførelse av oppfinnelsen omfatter en anordning for overvåkning av lekkasjer under vann et fundament, et oppsamlingskar som omfatter en bunn med en omliggende kant som omslutter et volum og en åpning, hvor minst et parti av kanten er skråstilt slik at det skråner utover. Anordningen omfatter også en kobling for bevegbar forbindelse mellom oppsamlingskaret og fundamentet langs en vippeakse. Oppsamlingskaret er arrangert vendt slik at åpningen vender nedover i tyngdefeltet , mens bunnen vender oppover fundamentet.

Lekkasjene som skal overvåkes er lekkasje av substanser som har en lavere massetetthet enn vann, slik at de får en oppdrift i vann. Vann kan være både ferskvann og saltvann, og saltinnholdet kan variere, og lekkasjer som kan overvåkes vil derfor kunne ha noe varierende massetetthet. Typiske eksempler er nevnt over, hvor gasslekkasjer ønskes overvåket.

Fundamentet er en anordning for å holde anordningen på plass på ønsket sted, og kan f.eks. være en ramme som kan forankres eller festes til havbunn eller annen overflate på en posisjon hvor det mistenkes at en lekkasje kan oppstå. Andre typer fundamenter kan være slangeklemmer for innfesting til et rør, eller annen egnet fundamentering tilpasset utstyret som skal overvåkes.

Oppsamlingskaret er tilpasset for å samle opp lekkasjen, dvs. samle opp substansen som lekker ut, og oppsamlingskaret er derfor i en utgangsstilling anordnet med åpningen vendende mot stedet hvor lekkasjen kan oppstå, og har bunnen vendt i motsatt retning. Oppsamlingskarets kant kan bestå av en eller flere vegger som omslutter bunnen slik at det dannes et rom med et volum. Oppsamlingskarets bunn og åpning kan ha ulike former, slik som firkantet eller annen polygonal form, eller de kan være runde. Oppsamlingskarets bunn og åpning behøver ikke å ha samme form. Oppsamlingskarets kant har en form som er tilpasset til bunnen og åpningen, f.eks. kan kanten bestå av fire vegger, hvorav en eller flere av veggene skrår utover fra bunnen. I det tilfellet hvor bunn og åpning er polygoner som ikke er firkanter med samme antall kanter, vil antall vegger tilsvare antallet kanter på polygonet, hvorav en eller flere av veggene kan skrå utover fra bunnen. I en utførelse er den skråstilte veggen den veggen som er lengst fra vippeaksen. I en utførelse av oppfinnelsen er den skråstilte veggen parallell med vippeaksen. I en utførelse er oppsamlingskarets åpning er større enn arealet til oppsamlingskarets bunn.

Oppsamlingskarets dimensjoner og vekt kan tilpasses til det antatte volumet på en eventuell lekkasje og tettheten til substansen som kan lekke.

Koblingen for bevegbar forbindelse mellom oppsamlingskaret og fundamentet kan f.eks. være en aksling eller en hengselanordning eller annen type kobling som tillater at oppsamlingskaret vipper om en akse. Koblingen er i en utførelse anordnet forskjøvet relativt til oppsamlingskarets tyngdepunkt, eksempelvis er koblingen forbundet med et punkt på oppsamlingskarets kant. Koblingen omfatter i en utførelsesform en aksling anordnet ved vippeaksen.

Når substansen lekker ut, vil oppsamlingskaret samle opp lekkasjen, og oppdriften til substansen vil forårsake en kraft oppover på oppsamlingskaret. Når denne kraften (oppdriften) er større enn kraftmomentet forårsaket av egenvekten til oppsamlingskaret, vil oppsamlingskaret begynne å bevege seg oppover. Koblingen mellom oppsamlingskaret og fundamentet vil forårsake at oppsamlingskaret holdes fast i et punkt/akse til fundamentet, som igjen er forankret ved lekkasjestedet, slik at oppsamlingskaret vipper om punktet/aksen ved koblingen slik at vinkelen til oppsamlingskaret endres. Den skråstilte kanten vil gi en økt momentarm for oppdriften, noe som vil øke hastigheten oppsamlingskaret vipper med ettersom vinkelen øker. Når oppsamlingskarets har vippet en viss vinkel, vil substansen slippes ut av oppsamlingskaret, via det skråstilte partiet til kanten. Oppdriften til oppsamlingskaret vil da raskt reduseres slik at oppsamlingskaret returnerer til sin utgangsposisjon ved hjelp av tyngdekraften. Når oppsamlingsvolumet og tyngden til oppsamlingskaret er kjent, og tettheten til substansen som lekker er også kjent, er mengden substans som vil få oppsamlingskaret til å vippe opp til en stilling hvor substansen slipper ut også kjent. Som nevnt over, kan tyngden (massen) til oppsamlingskaret tilpasses til den antatte lekkasjen. Dette kan gjøres ved tilpasning av materialegenskapene slik som tetthet, egenvekt, størrelse, eller ved å benytte en ballast festet til oppsamlingskaret. En ballast kan være festet til ett eller flere steder på oppsamlingskaret, slik som eksempelvis ved den kanten som vender lengst bort fra vippeaksen.

Anordning kan omfatte et telleverk for å telle vippebevegelser. Telling og registrering av tidspunkt av vippebevegelser, sammenholdt med kunnskap om volumet lekkasje som kreves for å gjennomføre en vippebevegelse, gir informasjon om lekkasjerate og -mengde.

Telleverket kan ha ulike utforminger. For eksempel kan det anordnes en magnetkontakt som brytes når oppsamlingskaret vipper, eller det kan benyttes optisk avlesning, enten ved bruk av fotocelle eller et kamera som registrerer/observerer bevegelser av oppsamlingskaret. Imidlertid er det ofte ønskelig å unngå å føre kabler og energi til overvåkningsanordningen, og det er derfor behov for telleverk som ikke krever kabling eller batteri.

I en utførelse er telleverket et akustisk system for registrering av vippebevegelser. Det akustiske systemet kan omfatte en akustisk kilde som aktiveres og dermed sender ut et akustisk signal hver gang oppsamlingskaret vipper tilbake til sin utgangsstilling, eller hver gang vippevinkelen har nådd en terskelvinkel, og en akustisk mottaker, f.eks. en hydrofon, som registrerer det akustiske signalet fra kilden. I en utførelse omfatter overvåkningsanordningen et rør forbundet med oppsamlingskaret, hvor røret er lukket i begge ender og har minst en anslagsflate. Inne i røret er det anbrakt en slaganordning, eksempelvis en kule, som kan forflyttes frem og tilbake inne i røret. Når oppsamlingskaret har vippet en forhåndsbestemt vinkel, treffer slaganordningen anslagsflaten slik at det genereres et akustisk signal. Røret kan f.eks. være integrert i eller forbundet med oppsamlingskaret. I en utførelse er røret anordnet på utsiden av oppsamlingskarets bunn, vinkelrett på vippeaksen.

Ved behov for flere overvåkningsanordninger innenfor et område, kan hvert telleverk ha sin spesifikke akustiske signatur. På den måten vil man kunne overvåke et stort antall potensielle lekkasjepunkter på en enkel, rimelig og driftssikker måte.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet ved hjelp av eksempler og ved henvisning til de medfølgende figurene.

Figurene 1-3 viser en utførelse av en anordning for overvåkning av lekkasjer under vann.

Figur 4 viser en annen utførelse av en anordning for overvåkning av lekkasjer under vann.

Figur 1- 3 viser et eksempel på en anordning 10 for overvåkning av lekkasjer under vann. Overvåkningsanordningen omfatter i denne utførelsen et fundament 12 og et oppsamlingskar 11. Oppsamlingskaret 11 omfatter en bunn 17 med en omliggende kant 18 som omslutter et volum og en åpning 19.

En kobling 16 er anordnet mellom oppsamlingskaret 11 og fundamentet 12 for bevegbar forbindelse mellom oppsamlingskaret og fundamentet langs en vippeakse. I dette eksemplet sammenfaller vippeaksen med koblingen 16. Oppsamlingskaret er arrangert med åpningen 19 vendt mot fundamentet 12.

Minst et parti av kanten 18 er skråstilt slik at arealet på oppsamlingskarets åpning 19 er større enn arealet til oppsamlingskarets bunn 17. I dette eksemplet er bunnen 17 og åpningen 19 firkantede, og den omliggende kanten 18 omfatter fire vegger, hvor tre av veggene er anordnet vinkelrett på bunnen 17, mens den fjerde veggen har en annen vinkel i forhold til bunnen, dvs. er skråstilt. Koblingen 16 er anordnet på en av de tre vinkelrette veggene, mens den fjerde, skråstilte veggen er veggen tvers overfor veggen med koblingen 16.

Overvåkningsanordningen 10 vil anbringes i en posisjon hvor det er ønskelig å overvåke eller oppdage en lekkasje. Fundamentet er i dette eksemplet en fundamentramme 12, hvor rammen anordnes rundt stedet hvor lekkasje er forutsett å kunne oppstå.

Når det ikke er noen lekkasje, eller svært liten lekkasje, vil oppsamlingskarets bunn og planet utspent av åpningen 19 være parallelt med fundamentet 12. Substansen som lekker har en massetetthet som er mindre enn fluidet som omgir overvåkningsanordningen, slik at ved lekkasje vil substansen ha en oppdrift som gjør at den vil bevege seg oppover og samles opp i oppsamlingskaret 11. Når nok substans har samlet seg i oppsamlingskaret til at oppdriften overvinner tyngden til oppsamlingskaret 11, vil den bevegbare forbindelsen 16 forårsake at oppsamlingskaret 11 roterer/vipper rundt vippeaksen slik at kanten til den skråstilte veggen følger en dreiebevegelse oppover. Skråstillingen til denne veggen forårsaker at når oppsamlingskaret 11 har rotert en viss avstand, vil substansen fanget opp i oppsamlingskaret unnslippe fra oppsamlingskaret, og oppsamlingskaret vil dreie tilbake til sin utgangsposisjon, hvor det igjen vil fange opp lekkasjen.

Volumet og tyngden til oppsamlingskaret er kjent, og tettheten til substansen som lekker er også kjent, noe som medfører at mengden substans som vil få oppsamlingskaret til å vippe opp til en stilling hvor substansen slipper ut også er kjent. Lekkasjeraten er dermed en funksjon av volum gass som trengs for å løfte oppsamlingskaret, dvs. vippe oppsamlingskaret, og tidsintervallene mellom hver gang den vipper.

For å finne lekkasjeraten til substansen som lekker ut og opp i oppsamlingskaret, er det et behov for å registrere hvor mange ganger oppsamlingskaret vipper per tidsenhet. I eksemplet i figurene gjøres dette ved hjelp av en akustisk teller, som omfatter et rør 14 anordnet på utsiden av oppsamlingskarets 11 bunn 17. Inne i røret 14, er det anbrakt en slaganordning (ikke vist) som kan skli frem og tilbake inne i røret ettersom oppsamlingskaret vipper opp og ned. Når slaganordningen treffer en anslagsflate i røret, genereres en akustisk puls slik at et akustisk signal sendes ut. En akustisk mottaker, f.eks. en hydrofon, vil kunne registrere det akustiske signalet, og tidspunktet for registreringen kan benyttes for å beregne lekkasjeraten.

For å sette overvåkningsanordningen på plass over lekkasjepunktet kan man bruke en fjernstyrt undervannsfarkost (ikke vist) som løfter og guider utstyret ved hjelp av sine robotarmer og ROV håndtak 15.

Figur 4 viser en annen utførelse av en overvåkningsanordning i henhold til oppfinnelsen som er beregnet på å overvåke gasslekkasjer fra en flensforbindelse 41 mellom to rør. I denne utførelsen er fundamentet utformet for å festes på røret, og er i form av en klammer 47. Overvåkningsanordningens øvrige deler er identisk til anordningen beskrevet i figur 1-3. Figuren viser overvåkningsanordningen i en utgangsposisjon hvor det enten ikke er en lekkasje, eller hvor oppsamlingskaret har blitt tømt og vippet ned i utgangsposisjon.

Claims (11)

PATENTKRAV

1. Anordning (10) for overvåkning av lekkasjer under vann, omfatter:

- et fundament,

- et oppsamlingskar (11) omfattende en bunn (17) med en omliggende kant (18) som omslutter et volum og en åpning (19), hvor minst et parti av kanten (18) er skråstilt og skråner utover og bunnen vender i motsatt retning av åpningen,

- en kobling for bevegbar forbindelse mellom oppsamlingskaret og fundamentet om en vippeakse,

idet oppsamlingskaret er orientert med åpningen (19) vendt nedover i tyngdefeltet.

2. Anordning i henhold til krav 1, hvor koblingen er anordnet forskjøvet relativt til oppsamlingskarets tyngdepunkt.

3. Anordning i henhold til krav 1 eller 2, hvor koblingen er en hengselanordning.

4. Anordning i henhold til ett av ovenstående krav, hvor koblingen omfatter en aksling anordnet ved vippeaksen.

5. Anordning i henhold til ett av de ovenstående krav, hvor den skråstilte veggen (18) er parallell til vippeaksen.

6. Anordning i henhold til krav 5, hvor den skråstilte veggen er den veggen som er lengst fra vippeaksen.

7. Anordning i henhold til ett av de ovenstående krav, omfattende et telleverk for å telle vippebevegelser.

8. Anordning i henhold til krav 1, omfattende en akustisk kilde som aktiveres, og dermed sender ut et akustisk signal, hver oppsamlingskaret har nådd en terskelvinkel.

9. Anordning i henhold til ett av de ovenstående krav, hvor oppsamlingskaret omfatter et rør som er lukket i begge ender og har minst en anslagsflate, og hvor det inne i røret er anbrakt en slaganordning som er forskyvbar frem og tilbake inne i røret.

10. Anordning i henhold til krav 9, hvor røret anordnet på utsiden av oppsamlingskarets bunn, vinkelrett på vippeaksen.

11. Anordning i henhold til ett av de ovenstående krav, hvor arealet på oppsamlingskarets åpning er større enn arealet til oppsamlingskarets bunn.