NO863019L - Fremgangsmaate og apparat til paavisning av lekkasje og andre defekter i kloakkroer og lignende kanaler. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for sporing av lekkasjer og andre defekter ved inspisering av underjordiske kloakkrør og lignende kanaler, hvorved en bevegelig sporings- og inspiseringsanordning som står i forbindelse med en sentralenhet på marken, beveges langs kloakkledningen og derved avsøker innersiden av denne ved hjelp av en IR-scanningsenhet eller en lignende, temperaturregistrerende innretning.

I alle land omfatter kloakksystemene ulike deler av varierende alder og kvalitet. En foruroligende stor del av systemet er i stort behov av reparasjon. Det kan uten over-drivelse sies at mange byer i dag står overfor en "vedlike-holdsbombe". Skader p.g.a. sprekkdannelser, røtter som vokser inn i kloakkledningene og forskjøvne skjøter er årsak til lekkasje.

Det største problem består imidlertid ikke av at vann lekker ut fra kloakksystemet men at vann utenfra, eksempelvis vanlig grunnvann, lekker inn i systemet. Uønsket vann av denne type i kloakksystemet kan i dag utgjøre ca. 50 % av den totale vannstrøm, med følgende konsekvenser: - Spillvanns- behandlingsanlegg og kloakksystemer må over-dimensjoneres

- økede drift og behandlingsomkostninger

- økede omkostninger grunnet behovet for tidligere

investering i nye behandlingsanlegg

- lavere behandlingsvirkning i eksisterende behandlingsanlegg

- overbelastede kloakksystemer

- miljøskade grunnet den økende mengde av deponert av-

fall, og

- kjelleroversvømmelser.

Det er helt åpenbart at de ovennevnte faktorer i sterk grad influerer på prisen for spillvannsbehandling.

Å reparere hele kloakksystemet er ikke realistisk, og dette har resultert i økede anstrengelser for å finne inspiseringsmetoder som kan danne grunnlag for reparasjonsplaner som prioriterer de verste lekkasjene.

Flere ulike inspiserings- og sporinsgsmetoder, så som manuell måling av vannstrømmen i forskjellige punkter, nivåregistrering, akustisk dopplermåling, fortynningsmåling ved hjelp av sporingselementer og TV-besiktning av kloakk-rørenes innervegger er i dag i kommersiell bruk. Ved anvendelse av disse metoder kan det fastslås hvor vidt uønsket vann fra omgivelsen trenger inn i kloakkledningene. De hittil kjente metoder har imidlertid den ulempe at de bare angir til-stedeværelsen av en lekkasje i en eller annen del av en kloakkledning, men uten å gi nærmere opplysning om lekkasje-stedets nøyaktige beliggenhet.

Større lekkasjer og skader må utbedres. Omkostningene

for reparasjon og vedlikehold kan imidlertid overskride rammen for det kommunale budsjett. Således har f.eks. TV-inspisering som hovedformål å skape et grunnlag for prioritering av visse deler av ledningsnettet, og å velge passende reparasjons-metoder. Den ovennevnte vanskelighet med å angi lekkasje-sonenes nøyaktige beliggenhet har resultert i at det,

i stedet for å reparere bare de beskadigede deler, er foretatt reparasjon av hele ledningsstrekningen på 100 m mellom to mannhull. Utilstrekkelige undersøkelses- og besiktnings-metoder har således medført unødvendig kostbare reparasjons-prosesser.

Den nye fremgangsmåte for påvising av steder hvor vann, grunnvann eller overflatevann lekker inn i en kloakkledning, innbefatter bruk av et IR-scanningsapparat, et såkalt Thermovision^ -kamera.

I U.S. patentskrift 3 771 350 er det tidligere foreslått å benytte et IR-scanningsapparat for sporing av lekkasjer i trykkledninger, i det det hevdes at fluidum under trykk som lekker ut_ fra en rørledning, forårsaker en temperatur-forandring. Sistnevnte påstand er hverken basert på kjenns- gjerninger eller bekreftet av forsøksrapporter eller lignende, og må følgelig anses som ønsketenkning som ikke motsvares av virkeligheten.

Den foreliggende oppfinnelse er basert på det velkjente faktum at innertemperaturen i en kloakkledning, grunnet temperaturen av det gjennomstrømmende spillvann, er for-skjellig fra og vanligvis betydelig høyere enn omgivelsestemperaturen, slik at temperaturen av eventuelt grunnvann eller spillvann som lekker inn i kloakkledningen, vil være lavere enn innertemperaturen i ledningen. Denne kjensgjerning er blitt utnyttet for utvikling av fremgangsmåten, og en anordning for utøvelse av denne, i følge oppfinnelsen.

Den nye fremgangsmåte kjennetegnes ved prosesstrinn som omfatter anvendelse av scanningsapparatet for sporing og registrering av temperaturer som avviker fra den rådende innertemperatur i kloakkledningen eller lignende, og som forårsakes av innstrømmende eller innlekkende grunnvann eller overflatevann, idet den rådende temperatur i ledningen bestemmes av det gjennomstrømmende spillvann, og anvendelse av scanningsapparatet for overføring, til sentralenheten som innbefatter midler for fremvising og registrering, av signaler som angir de påtrufne temperaturer og beliggenheten av soner med slike temperaturer, anvendelse av en måleranordning som er forbundet med scanningsapparatet for samtidig overføring, til sentralenheten, av informasjon om tilbakelagt avstand og behandling av signalene som er mottatt i sentralenheten, for frembringelse av et termisk bilde og en beliggenhets-indikasj on.

Kloakkledningen inspiseres fra innsiden ved hjelp av en modifisert Thermovisio 782. Besiktningen gjennomføres pa en temmelig enkel måte.

Thermovision® -scanneren er innkapslet i et vanntett beskyttelsesdeksel og montert på en slede. Sleden trekkes med en stålkabel gjennom kloakkledningen mellom to mannhull. Skanneren er gjennom en lang kabel forbundet med fremviser-anordningen.

Denne fremgangsmåte er velkjent og benyttes på samme måte for TV-besiktning av kloakkledninger.

Informasjonen fra varmekameraet overføres til en videobåndopptaker sammen med dato, antallet av inspiserte kloakkrør og lengden. De således registrerte data kontrolleres fort-løpende under markarbeidet, og evalueres senere. Som grunnlag for riktig prioritering av de ulike reparasjoner som må gjen-nomføres, blir det laget en rapport i form av et videobånd og en evalueringsprotokoll som angir typen av skade, lekkasjens størrelse og dens nøyaktige beliggenhet.

Hvert utstyr har en målekapasitet av ca. 400 m (1300 fot) pr. arbeidsdag. Utstyret kan foreta besiktning av kloakkrør ned til en minstedimensjon av 225 mm (9").

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etter-følgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Figur 1 viser, meget skjematisk og delvis i snitt, et sideriss som illustrerer inspiseringsfremgangsmåten og -anordningen i følge oppfinnelsen. Figur 2 viser et diagram av det elektroniske system. Figur 3, 4, 5 og 6 viser eksempler på termografiske bilder. Figur 3a, 4a, 5a og 6a viser forenklede diagram til belysning av de termografiske bilder i følge figur 3-6.

Det er i figur 1 vist en kloakkledning med spillvann 1 og nedstigningskummer 2.

Et IR-scanningsapparat 3 er innmontert i en vanntett beskyttelsesmantel 4 som er utstyrt med et vindu 5 og opp-lagret på en slede 6. En trekkwire 7 som er forbundet med en vinsj 8, er fastgjort til sleden, og gjennom en kommunika-sjonskabel 9 som rulles av og på en trommel 10 med en måleranordning 11, figur 2, står scanningsapparatet 3 i forbindelse med en sentralenhet 12 inne i et kjøretøy 13.

Det innvendige, fysiske miljøet i kloakkledningen er, av åpenbare grunner, ugunstig for det termografiske utstyr som følgelig må innkapsles. Utstyret er derfor innmontert i en slede med lekkasjesikre spesialkoplinger 14, eksempelvis av såkalt militær type, og med en robust beskyttelseslinse. Kabelen som slepes gjennom kloakkledningen, må også være av vanntett kvalitet.

Omgivelsestemperaturen i kloakkledningen varierer mellom 8 - 12°C (46 - 54°F).

Thermovision®-scanneren har ved denne omgivelses-temperatur en termisk billedoppløsning som er meget bedre enn den oppløsning pr. 1°C (2°F) som kreves ved anvendelsen.

(r)

Thermovision^-scannerens frontlinse må beskyttes av et vindu 5 som er påført et belegg for de aktuelle bølgelengder av 2 - 6 mikron. Et ubelagt safirvindu ville forårsake et stort strålingstap p.g.a. meget uegnede overføringsegenskaper med derav følgende, sterk refleksjon. Det valgte vindu gir lavt overføringstap, blir ikke påvirket av det fuktige miljø og har et belegg som tåler hyppig rengjøring. Vinduet er imidlertid innmontert på slik måte, at det relativt lettvint kan utskiftes.

På anordningen behøves en vidvinkellinse med 40° synsfelt grunnet de små dimensjoner av kloakkledningens bedre deler, hvor de minste har en dimensjon av 225 mm. Denne linse som har en stor fokusdybde, vil gjengi et skarpt bilde såvel av meget nære objekter som av mer fjerntliggende objekter, dvs. i en avstand av noen få meter.

Da det er av største viktighet å få kjennskap til den nøyaktige beliggenhet av en påvist lekkasje, er det til Thermovision®-fremviseren fastgjort en avstandsmåler som angir lengden ved den nedre ende av skjermen. Nøyaktighetsgraden ved angivelse av lengden er 0,1 m (4").

En kodebetegnelse på kloakkledningen som måles og en dimensjonskode kan også skrives på skjermen, i tillegg til lengden, f.eks. 850818 364 3 68.3, hvilket betyr august 18, 1985, kloakkledning nr. 364, dimensjon 300 mm og 68,3 m fra ledningsmunningen.

Målingen registreres på videobånd sammen med avstands-informasjonen. Evalueringen resulterer i en skrevet protokoll med henvisning til lengdeindikasjonene, med kommentarer og med et bånd.

På figur 2 angir delen til venstre for den doble strek-punktlinje et scanningsapparat 3 innvendig i kloakkledningen, og delen til høyre for samme strek -punktlinje en såkalt sentralenhet som er betegnet med 12 i figur 1.

Scanneren 3 omsluttes av den fukt- og vanntette mantel 4, og kabelen 9 er forbundet med scanneren ved hjelp av en kopling 14. I kjøretøyet 13 er kabeltrommelen 10 innplassert, med måleranordningen 11 innstilt for registrering av den lengde av kabelen som vikles av (eller på). Gjennom en koplingsboks 15 er kabelen 9 forbundet med en fremviserenhet 16 som i sin tur, gjennom en toveis forbindelseskabel 17 er koplet til en videobåndopptaker VTR 18. Gjennom kabelen 19 står måleranordningen 11 i forbindelse med et grensesnitt, en billeddataterminal (IDT) 20, som via en BCD-enhet 21 samvirker med en annen IDT 22, hvor begge terminaler er forbundet med såkalte C-videos henholdsvis 23 og 24.

En kabel 25 forbinder IDT 20 med en utkoplingsbryter 26, en monitor 27 og fremviserenheten 16.

Besiktning av en kloakkledningseksjon 1 vil normalt finne sted mellom to inspeksjonsbrønner 2. Trekkabelen 7 hentes ved den bakre brønn av en forløper som fløtes bakover fra den fremre brønn, og etter at scanneren 3 som er innkapslet i mantelen 4, er nedført i kloakkledningen 1, trekkes apparatet 3 på sin slede 6 langs kloakkledningen. Frem-føringen kontrolleres av måleranordningen 10-11 som angir den avkveilede lengde av kabelen 9. Signalet fra IR-scanner-apparatet 3 mottas av fremviserenheten 16 og registreres av VTR 18, og signalene fra måleranordningen 10-11 beregnes av IDT 20 og overføres til fremviserenheten 16. Avstandstallene kan avleses på fremviseren og dessuten registreres på VTR 18.

IR-scanningsapparatet 3 trekkes gjennom kloakkledningen, og operatøren som har fullstendig kontroll ved sin fremviserenhet, kan justere lys, kontrast og følsomhet. Bildene registreres og kan evalueres ved en senere anledning.

Termogrammene som er vist i figur 3 - 6, er fremkommet ved inspeksjon av en tilfeldig valgt kloakkledning av 100 meters lengde, og viser noen eksempler på feil. I figur 3-6 er varme soner markert med hvitt, og gradvis kaldere soner med grått til svart. Fig. 3 og 3a viser to vannstrømmer som møtes ved et mannhull, hvor den venstre strøm er varm og den høyre kald. Ledningsveggen er kald. Fig. 4 og 4a viser en sone med en skjøt, hvor et mørkere felt angir innlekkende, kaldt overflatevann. Fig. 5 og 5a viser innvirkningen av kaldt vann som omgir og trenger inn gjennom en forskjøvet skjøt. Kaldere overflatevann siver inn langs skjøten. Fig. 6 og 6a viser hvordan røtter har gjennomtrengt rørveggen, men ennå ikke i tilstrekkelig grad til å forårsake lekkasje. Disse røtter som opptar vann fra innholdet i kloakkledningen, er varmere enn den bakenforliggende vegg som holdes avkjølt av det omgivende fyllmateriale.

Ved en modifisert, ikke vist utførelsesform er IR-føleren kombinert med et TV-kamera og en egnet lyskilde. TV-kameraet er også forbundet med sentralenheten som er utstyrt med en fremviseranordning for TV-bildet, og videre med et elektronisk apparat for gjengivelse av IR-bildet øverst på TV-bildet, eller omvendt, for frembringelse av et kombinert bilde. Et slikt kombinert IR- og TV-bilde lar seg lettere avlese av operatøren og gir, foruten det lekkasjeindikerende temperaturbilde, et visuelt bilde av skadens eller lekkasjens beliggenhet og form. IR-kameraet og TV-kameraet kan selvsagt brukes hver for seg, men det beste resutat vil oppnås dersom de benyttes samtidig.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for sporing av lekkasjer og andre defekter ved inspisering av underjordiske kloakkledninger og lignende kanaler, over en bevegelig sporings- og besiktningsanordning (3) som står i forbindelse med en sentralenhet (12) på mark-overflaten, beveges langs kloakkledningen under samtidig av-søking av denne ved hjelp av et IR-scanningsapparat eller en lignende, temperaturregistrerende innretning, karakterisert ved prosesstrinn som omfatter anvendelse av scanningsapparatet for sporing og registrering av temperaturer som avviker fra den rådende innetemperatur i kloakkledningen eller lignende, og som forårsakes av innstrømmende eller innlekkende grunnvann eller overflatevann, idet den rådende temperatur i ledningen bestemmes av det gjennomstrømmende spillvann, og anvendelse av scanningsapparatet for overføring, til sentralenheten (12) som innbefatter midler for fremvising og registrering, av signaler som angir de påtrufne temperaturer og beliggenheten av soner med slike temperaturer, anvendelse av en måleranordning som er forbundet med skannningsapparatet får samtidig overføring, til sentralenheten, av informasjon om tilbakelagt distanse og behandling av de mottatte signaler i sentralenheten, for frembringelse av et termisk bilde og en beliggenhet s indikasjon.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at et TV-kamera er kombinert med IR-scanningsapparatet og anordnet for å frembringe en TV-avbildning samtidig med IR-scanningsapparatet, og at TV-kameraet er innrettet for å forbindes med sentral-enhets-fremviseren og registreringsinnretningen, og at det, ved å overlappe IR-avbildningen mot TV-avbildningen, eller omvendt, kan opprettes et kombinert bilde som gjør det mulig for operatøren å fastslå beliggenhet og form av eventuelle brudd eller lekkasjer, og mengden av det innlekkende grunn-eller overflatevann.

3. Anordning, bestemt for sporing av lekkasjer og andre defekter ved underjordiske kloakkledninger eller lignende kanaler og omfattende et vanntett IR-scanningsapparat eller en lignende (3), temperaturfølerinnretning som er montert på en slede eller lignende bærekonstruksjon (6) som er bevegelig langs kloakkledningen eller kanalen (1) og utstyrt med kommunikasjonsmidler (9) som forbinder den sledemonterte IR-scanner (3) med en sentralenhet (12) over mark, karakterisert ved at scanningsapparatet er anordnet for sporing og avføling av temperaturer som avviker fra den rådende temperatur i kloakkledningen og for overføring til sentralenheten av signaler som inneholder informasjon om den rådende temperatur og eventuelle soner med avvikende temperatur grunnet innlekkende grunn- eller overflatevann, og at en distansemåleranordning er forbundet med scannings-apparetet og innrettet for å informere sentralenheten om tilbakelagt distanse, og at en databehandlingsenhet bearbeider signalet fra IR-scanningsapparatet, med derav følgende frembringelse av et termografisk bilde med signal fra distanse-måleranordningen, for opprettelse av en registrerbar, posisjonsbestemt avbildning på en fremviserskjerm.

4. Anordning i samsvar med krav 3, karakterisert ved at IR-scanningsapparatet er kombinert med et TV-kamera som også står i forbindelse med sentralenheten, og at sentralenheten innbefatter midler for kombinering av IR-avbildningen og TV-avbildningen, for opprettelse av et overlappingsbilde som angir både temperaturforskjeller, dvs. lekkasjer, samt form og beliggenhet av de lekkende partier av kloakkledningen.