NO811865L - Fremgangsmaate for lekkasjemaaling. - Google Patents

Description

I

FREMGANGSMÅTE FOR LEKKASJEMÅLING.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en meget følsom fremgangsmåte for bestemmelse av væskelekkasje fra en lagertank og er spesielt rettet mot å påvise og bestemme størrelsen av lekkasje av flytende hydrokarboner fra nedgravede lagertanker. Lekkasje inn og ut av tanker kan bestemmes ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Det finnes tusenvis av undergrunns lagertanker på det store antall bensinstasjoner og lignende rundt om i verden, og i tidens løp vil det uomgjengelig forekomme lekkasjer som gjør at flytende hydrokarboner såsom bensin, dieselolje o.l. strøm-mer ut i grunnen. Slike lekkasjer utgjør naturligvis en fare for miljøet siden de kan føre til forurensning av grunnvannet. Videre kan utlekket væske samle seg i bygninger og resultere i farlig og giftig fordampning, av hydrokarboner i lukkede luftrom. Lekkasje inn i lagertanker forekommer også, oftest vann, som vil forurense tankens innhold. Det er således viktig at slike lekkasjer kan bestemmes så fort som mulig slik at korrigerende forholdsregler kan tas. For å kunne bestemme slike lekkasjer tidlig, er det viktig at påvisningsmetoden er meget følsom (av størrelsesorden 3 cm 3 pr. min.) for å kunne bestemme meget liten lekkasje i løpet av en kort tidsperiode. Dette er .nødvendig av flere grunner, bl.a. tids-verdien av prøven i seg selv, nødvendigheten av å minimali-sere den tid lagertanken er ute av bruk, og lignende... Tidligere har ingen slik egnet fremgangsmåe vært tilgjengelig.

Det er tidligere kjent å måle massen av væske i en lagertank ved å benytte Archimedeses oppdriftsprinsipp under bruk av en flottør i væsken. Imidlertid er ingen av de kjente anordninger eller fremgangsmåter anvendbar for en meget følsom, rask fremgangsmåte for lekkasjebestemmelse i vanskelig til-gjengelige lagertanker (dvs. allerede installerte nedgravde tanker). Eksempelvis viser US patent nr. 967.378 en lagertank som er forsynt med en veieanordning av hydrometertypen for å anslå vekten av væske lagret i tanken. US patent nr. 988.342 viser en lignende anordning montert på en lagertank, men hvor vekten befinner seg på bakkenivå for lettere adkomst.

I fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse innføres en føler av egnet konstruksjon i lagertanken gjennom fyllrøret eller et annet adkomsthull og kobles til en føleanordning for å måle masseforskyvningen i en tidsperiode. Som det skal be-skrives nærmere, er den foretrukne følerkonstruksjon slik at den kompenserer for endringer på grunn av fordampning av vaés-ken og endringer som skjer i densiteten og nivået av væsken på grunn av temperaturvariasjoner. Føleanordningen er kali-brert for å bestemme væskemengden pr. endringsenhet, og etter en kort tidsperiode, vanligvis kun få minutter, angis endringen i masseforskyvning på grunn av lekkasjen. På denne måte kan væsketapet pr. tidsenhet bestemmes ved en enkel utregning.

Det skal så vises til tegningene:

Fig. 1 er et oppriss av en undergrunns lagertank for hydrokarboner med føleren og påvisningsanordningen i posisjon.

Fig. 2 er et detaljert riss av påvisningssystemet.

Fig. 3 og 4 er detaljerte riss av foretrukne følere.

Fig. 5 og 6 illustrerer innsetning av en føler i tanken.

Fig. 7 og 8 illustrerer fjerning av en føler fra tanken.

Fig. 1 viser en nedgravet, fylt lagertank 11 for hydrokarboner med en føler 12 anbragt i væsken. Toppen av føleren befinner seg over væskenivået, og bunnen av føleren befinner seg mellom 2 1/2 til 5 cm fra bunnen av tanken. Føleren har en hette 13 og også et kopparti 14 (vist i detalj på fig. 3) som understøttelser i form av wire eller tråd 15 er festet til, hvilke i sin tur er forbundet med en line 16 som under-støtter føleren fra en veiearm 17 i en vekt angitt generelt med 18. En kobling 22 kan med fordel benyttes for å forbinde linen 16 med vektarmen. Enhver endring av masse i tanken vil resultere i at væskenivået endres, noe som i sin tur vil re sultere i en endring i vekten av føleren. Denne endring av masse som registreres av føleren, føles også av en differensialtransformator 24 som omgir understøttelseslinen 16. Vekten 18 kan understøttes på en boks 19, som i sin tur er understøt-" tet av en sokkel 20 som har nivelleringsskruer 21. Boksen 19 kan også inneholde forønsket instrumentering og/eller være forsynt med inngangs- og utgangsplugger for tilkobling til passende anordninger som beskrevet i det følgende. Vekten kan være beskyttet mot vind ved hjelp av det viste deksel 23.

i 1

På fig. 2 er det vist at linen 16 er forbundet med vektstangen 17 ved hjelp av en frigjørbar kobling 22 og passerer gjennom en differensialtransformator (dvs. en forskyvningstrans-duktor) 24. Et ferromagnetisk materiale.25 er festet til linen 16 og befinner seg mellom transduktorens spoler, idet materialets bevegelse endrer den elektromagnetiske fluks av transduktoren, noe som registreres av de elektroniske kretser 26 som tilføres kraft fra en kraftkilde 27. Det vil forstås at transduktoren ikke nødvendigvis behøver å befinne seg rundt linen 16, men kan plasseres i en hvilken som helst egnet posisjon, idet kravet kun er at den reagerer på bevegelse av vektstangen. En egnet transduktor er beskrevet i US patent nr. 3.17 9.193, hvor den benyttes i forbindelse med en utkrag-et understøttelse for en brennstofftank for å veie brennstof-fet som fjernes fra tanken og tilføres en forbrenningsmotor. De elektroniske kretser 26 vil også inneholde en forsterker for å kunne sende et forsterket signal til en digital avles-ningsenhet 28, som om nødvendig, kan være forbundet med en skriver for å gi en skrevet fortegnelse av målingene.

På fig. 3, som er et snitt langs linjen 3-3 på fig. 1, er det vist en foretrukket føler som har en hette 13 og et kopparti 14 som er vist i detalj. Føleren er fylt med væske fra tanken og strekker seg fra over væskenivået 30 i fyllrøret 31 ned til like over bunnen av lagertanken 11. Det vil være klart fra tegningen at innerdiameteren av koppartiet 14 er hovedsakelig lik ytterdiameteren av føleren for å oppnå kompensasjon for fordampning av hydrokarbonene i tanken. Hele følersystern-et kan lett understøttes av linen 16 ved hjelp av wire eller

snorer 15 og koblingsinnretningen 22.

Kompensasjon for fordampning skjer på grunn av det faktum at når det befinner seg hydrokarboner i koppartiet, vil den fordampning som måtte forekomme, skje både fra overflaten av væsken i tanken og fra overflaten av væsken i koppen. Opp-driften av hydrokarbonvæsken mot føleren er en funksjon av følerens diameter, men siden innerdiameteren av koppen er hovedsakelig den samme som ytterdiametereh av føleren, vil fordampningstapét av væske fra koppen kompensere oppdrifts-endringen på grunn av fordampning av væske i tanken. Når hydrokarbonene i tanken fordamper, vil således oppdrifts-kraften reduseres og føleren bli tyngre. Men fordampningen av væsken i koppen reduserer vekten av føleren med nøyaktig like mye som den oppdriftskraft som tapes, slik at det ikke skjer noen endring av vekten av føleren. Det vil naturligvis forstås at istedenfor at føleren er rørformet (dvs. har sir-kulært tverrsnitt), kan den ha en annen fasong, og .den kopp-lignende seksjon vil"da utformes slik at den har samme tverr-snittsfasong.

Ved å plassere føleren nær bunnen av lagertanken som er full-stendig fylt med væske og ved at den strekker seg i hovedsakelig hele høyden av væsken i tanken og stigerøret 31 som vist på fig. 1, vil effekten, av temperaturendringer minimaliseres. Dette skyldesat temperaturen av væsken i føleren er stort sett den samme som temperaturen i væsken i tanken og har samme gradient, dersom en sådan eksisterer. Som angitt er det ønskelig at systemet kan måle en endring på omtrent 3 cm<3>pr. min., eller omtrent 200 cm 3 pr. time. Siden målingene i henhold til oppfinnelsen utføres i løpet av få minutter, er det lite sannsynlig at det vil skje en temperaturendring på mere enn en brøkdel av en grad. Prøver har vist at med en tank fylt med bensin og under benyttelse av en føler med 1,6 cm diameter i et stigerør med 5 cm diameter, vil en endring på 0,55°C gi en masseekvivalentendring på 0,3 cm^. En slik endring på 0,3 cm 3 utgjør en ubetydelig feil på 0,15%. Således er temperaturendringer uten betydning når målingene utføres i en hovedsakelig full tank og ved bruk av en føler som strekker seg stort sett ned til bunnen av tanken. Det vil naturligvis forstås at hvor det ikke forventes, temperatur-problemer, behøver føleren ikke strekke seg ned til nær bunnen av tanken, slik at en kortere føler kan benyttes. Dersom temperaturkompensasjon ikke er ønsket, vil det heller ikke være nødvendig å foreta målingen med full tank.

Ved utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen med temperaturkompensas jon er det ønskelig å tette eventuelle kanaler i tanksystemet såsom stigerør og lignende for å redusere are-alet av slike stigerør og. derved opprettholde følsomhet under lekkasjemålinger. Etter at nødvendig tetning er utført, stilles vekten opp over fyllrørhullet, peilehullet eller et annet adkomsthull i tanken, hvorpå føleren fylles med væske fra tanken og innsettes gjennom hullet. Følerens opphengningswire festes så til vektens vektstang. Det må påses at føler-en og dens opphengningswire ikke berører røret eller tanken. Deretter nivelleres vekten, og de nødvendige elektriske for-bindelser foretas til kraftkilden, transduktoren og registra-toren. Det er ofte ønskelig å dekke til vekten for å beskytte den mot vindstøt eller andre forstyrrelser. Kalibrering ut-føres så ved å tilføre tanken en kjent væskemengde og observere endringen i registreringsinstrumentet. Man observerer så registratoranordningen for å notere eventuelle endringer. Dersom man benytter en skriver, noe som er å foretrekke, vil pennen tegne en rett linje dersom det ikke forekommer lekkasjer. Dersom det foreligger en lekkasje, vil pennen avbøyes, og avbøyningsvinkelen vil gi en indikasjon på lekkasjehastigheten. Ut fra antall delstreker på skriverpapiret som pennen har krysset, tidsintervallet for utskrivningen, og avbøyningen pr. væskeenhet funnet ved kalibreringen, kan lekkasjehastigheten lett beregnes. Dersom man starter pennen midt på papir-et og standardiserer avbøyningsretningen, kan man bestemme om lekkasjen skjer inn i eller ut av tanken.

t

Som nevnt er det mulig å utføre fremgangsmåten med delvis

fylt tank når temperaturkompensas jonikke anses for å være kritisk. I slike målinger er det ikke nødvendig å tette igjen stigerør og andre kanaler fra tanken, og det "er hensikts-

messig å benytte en anderledes utformet føler. Det vil forstås at følsomheten av føleren er avhengig av væskenivået i jtanken og tankens form. Jo mindre væskearealet er, desto større vil følerens utslag være. Når tanken er fylt med væske i et stigerørsparti, vil således føleren være mest følsom. På midtpunktet av en sylindrisk tank hvor væskenivået er størst, vil følsomheten være lavest, og følsomheten vil ligge mellom disse to ytterverdier på andre nivåer. Når således en delvis fylt tank skal måles, er det ønskelig med en relativt stor fortrengning for å øke følsomheten. Dess-uten kan en mer nøyaktig vekt benyttes for å øke følsomheten,

i

En foretrukket føler for bruk i en tank som ikke er full, er vist på fig. 4 og kan ha form av et flatt bord 32 med en ut-presset øvre flate 33 og med understøttelseswire 34 og 35. Bordet 32 må være tilstrekkelig smalt til å kunne passere gjennom et rør ned i væsken i tanken. Føleren opphenges på væskeoverflaten i horisontal stilling med noe av væsken i det utpressede parti 33, idet tverrsnittsarealet av væsken i det utpressede eller utvidede parti er hovedsakelig det samme som tverrsnittsarealet i kontakt med væsken i tanken. På denne måte oppnås kompensasjon for fordampning på samme måte som beskrevet ovenfor. Måten den smale føler innføres i tanken og fjernes fra denne på er illustrert på fig. 4 til 8. Føleren er forsynt med midler for innføring i tanken og for å mulig-gjøre dens funksjon i horisontal stilling på væskeoverflaten. Disse midler må også gjøre det mulig å fjerne føleren fra tanken gjennom samme åpning den ble ført inn gjennom. Slike midler, som generelt er betegnet med 48 på fig. 4 og 4a, omfatter en raskt frigjørbar mekanisme for å lette fjerning av føleren. Som det vil ses på fig. 4, omfatter frigjøringsinn-retningen en massiv, sylindrisk kjernedel 36 som omgis av et ytre deksel 37 fremstilt av platemateriale, plast eller annet egnet materiale. Et skjevt borehull i kjernedelen er forsynt med en skyvefjær 38 og en skyvestang 39. Understøttelseslinen 16 passerer gjennom midten av toppen av det ytre deksel 37 og er festet til en liten sylindrisk fitting 40 med et ringformet spor 41 som holdes i fast posisjon i kjernen 36 av en sett-skrue 42. Kjernen er også forsynt med et skrueøye 43 eller eri annen anordning for feste av linen 34. En konisk fjær 42 er plassert mellom toppen av kjernen 36 og det ytre deksel 37. Det ytre deksel er forsynt med en port 4 4 som virker som en krok eller holder for en tapp 45 som er forsynt med et ringformet spor .46 og er festet til linen 35. Porten 44 er omtrent dobbel så lang som diameteren av tappen 45. Det ytre deksel 37 kan også være forsynt med stoppere 47 for å holde montasjen sammen. Før føleren innføres i tanken, innsettes tappen 45 i porten 44 mot virkningen av skyvestangen 39, og sporet 46 i tappen plasseres slik at det hektes fast på kan-ten 37a av det ytre deksel. Fjæren 42 virker til å holde det ytre deksel i fast stilling, og av denne grunn og på grunn av fjæren 38, vil tappen 45 forbli fast festet i hektekanten 37a. Føleren anbringes så i tanken gjennom et fyllrør eller annet adkomsthull som vist på fig. 5. Når den er ført helt gjennom røret, åpner føleren seg som vist på fig. 6, og etter at den er dyppet ned i væsken for å anbringe væske i dens trauparti, tillates den å komme til ro på overflaten av væsken som vist på fig. 7. Etter at lekkasjebestemmelsen er ut-ført og det er ønskelig å fjerne føleren, blir en vekt 50 som omgir ledningen 16, sluppet ned gjennom fyllrøret 31 på hurtigutløsningssystemet 48. Som vist på fig. 4a, slår vekten mot det ytre deksel 37 og skyver det nedad, noe som i sin tur fjerner hektekanten 37a fra sporet 46 i tappen 45. Dette fører til at et samvirke mellom skyvefjæren 38 og skyvestangen 39 skyver tappen 45 ut og gjør at føleren inntar den stilling som er vist på fig. 8. Fjerning av føleren utføres så

ganske enkelt ved å trekke den opp gjennom fyllrøret 31.

i

Det vil forstås at lekkasjemålesysternet beskrevet ovenfor kan benyttes i én rekke anvendelser for installasjoner både over og under bakken. Videre kan systemet varieres på en rekke måter. Eksempelvis er det mulig å erstatte forskyvnihgstrans-duktoren med andre midler for å bestemme forskyvning, eksempelvis kapasitanseanordninger eller lignende. I en annen alternativ utførelse kan følerens forskyvning erstattes av den teknikk å måle endringen i masse som er nødvendig for å holde vekten på nullpunktet. Utstyret for utførelse av en slik teknikk vil være dyrere å bygge, og derfor foretrekkes I ik!ke denne fremgangsmåte. En annen mulighet er å benytte telemetri for fjernmåling av eventuelle endringer i massen. Andre variasjoner og utførelser vil være nærliggende for fag-mannen.

i i

Claims (7)

1. l.i Fremgangsmåte med høy nøyaktighet for måling av lekkasje av væske inn i eller ut av en lagertank, omfattende inn-føring av en føler i væsken i tanken, hvilken føler kobles til midler for føling av masseforskyvning, og observere en-

   i

   dringen i forskyvning av fø leren i en tidsperiode for å bestemme endringer i væskemassen i tanken.
2. 2. ' Fremgangsmåte av høy nøyaktighet for måling av lekkasje av væske inn i eller ut av én lagertank, hvilken omfatter å innføre en føler i væsken i tanken, hvilken føler kobles til midler for å føle masseforskyvning, kalibrere nevnte midler for føling av masseforskyvning for å bestemme mengden av. væske pr. endringsenhet, måle antall forskyvningsendringsenheter for føleren i en tidsperiode og beregne endringen pr', tidsenhet av væsken i tanken.
3. 3. ' Fremgangsmåte av høy nøyaktighet for måling av lekkasje av væske inn i eller ut av en lagertank, hvorved effekten av fordampning av væske i tanken kompenseres, hvilken fremgangsmåte omfatter å innføre en føler i væsken i tanken, hvilken føler har væske fra lagertanken i en væskebeholder ved sin øvre ende og strekker seg opp over væskenivået i tanken, idet tverrsnittsarealet av væskeoverflaten i væskebehol-

   . deren er hovedsakelig lik tverrsnittsarealet av ytterdimen-sjonen av føleren, og koble føleren til midler for føling av masseforskyvning, og kalibrere midlene for føling av masseforskyvning for å bestemme mengden av væske pr. endringsenhet, og måle antall forskyvningsendringsenheter for føleren i en tidsperiode og beregne endringen pr. tidsenhet av væsken i tanken.
4. 4.i Fremgangsmåte ifølge krav 3, hvor lagertanken befinner seg under bakken.

   i
5. 5.. Fremgangsmåte av høy nøyaktighet for måling av lekkasje av væske inn i eller ut av en lagertank hvorved effekten av fordampning av væsken i tanken kompenseres, hvilken fremgangs- mI åite omfatter å innføre en føler i væsken i tanken, hvilken føler har væske fra lagertanken i en væskebeholder ved sin øvre ende og strekker seg opp over væskenivået i tanken, idet tverrsnittsarealet av væskeoverflaten i væskebeholderen er hovedsakelig lik tverranittsarealet av ytterdimensjonene av føleren, hvilken føler kobles til stangen på en vekt for å føle masseforskyvning. og bevegelsen av vektstangen registreres av en differensialtransformator, å kalibrere utgangssignalet fra differensialtransformatoren for å bestemme mengden av væske pr. forskyvningsendringsenhet, og å måle antall forskyvningsendringsenheter for føleren i en tidsperiode og beregne endringen pr. tidsenhet av væske i tanken.

   i
6. 6.j Fremgangsmåte ifølge krav 5, hvor lagertanken befinner seg under bakken.

   i i
7. 7.i Fremgangsmåte ifølge krav 3, hvor tanken fylles med væske og føleren strekker seg nær bunnen av tanken, hvorved temperatureffekter minimaliseres.

   r

   . 8 .| Fremgangsmåte ifølge krav 5, hvor utgangssignalet fra differensialtransformatoren kobles til en registreringsanord-

   .1

   ning.