WO1999041581A1 - Vorrichtung zur überwachung von fluidleitungsrohren - Google Patents

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WO1999041581A1
WO1999041581A1 PCT/EP1999/000990 EP9900990W WO9941581A1 WO 1999041581 A1 WO1999041581 A1 WO 1999041581A1 EP 9900990 W EP9900990 W EP 9900990W WO 9941581 A1 WO9941581 A1 WO 9941581A1
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pressure
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PCT/EP1999/000990
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Inso Von Jeinsen
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Inso Von Jeinsen
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/26—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors
    • G01M3/28—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves ; for welds
    • G01M3/2807—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves ; for welds for pipes
    • G01M3/283—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves ; for welds for pipes for double-walled pipes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
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    • G01M3/16—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using electric detection means
    • G01M3/18—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using electric detection means for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators

Definitions

  • the present invention relates to a device for monitoring storage or conduction devices for fluids, which device for measuring at least one of the values selected from the pressure, the electrical resistance, the humidity and the temperature of an outer and an inner container Intermediate space, and includes a device for transmitting the measured values.
  • Steel jacket and plastic jacket pipe systems are currently used for most of the media, temperatures, pipe dimensions and pressure levels common in district heating and cooling. In addition, they are used in various ways in industry and households as product lines. Steel jacket pipes are particularly suitable at extremely high temperatures and pressures, and have a PE coating or the like, in particular as corrosion protection. on. Plastic outer tubes are also increasingly being used which are not susceptible to corrosion and are particularly economical.
  • the individual segments of the inner and outer pipes are connected to each other in a gas-tight and watertight manner and then the space between the connection points is filled with thermal insulation made from highly silicate mineral wool fibers or rigid foam.
  • thermal insulation made from highly silicate mineral wool fibers or rigid foam.
  • the space between the inner and outer pipes is evacuated. This evacuation removes any residual moisture; at the same time, the insulation effect of the system is significantly improved.
  • the insulation used as insulation material for the pipe system has a very high resistance. If the outer tube is damaged, e.g. B. due to a defective weld or glue point, external force during civil engineering work, corrosion by stray currents in the case of defective polyethylene sheathing of the outer pipe or damage to the inner pipe (medium pipe), the foam is wetted, so that the resistance between the copper wires and the steel pipe decreases .
  • a stationary monitoring device is provided for the control, which is visited and checked by control personnel at regular intervals.
  • the temperatures but also the pressures of the media are subject to strong changes: For example, hot water at a temperature of 100 - 160 ° C or superheated steam can be transported in a steel jacket tube, which has higher temperatures of 150 - 200 ° C and more. This leads to considerable fluctuations in the state variables in the gap. Only a change in conductivity can be determined with the signaling wires. However, if the vacuum breaks down without the occurrence of large amounts of moisture, the resistance of the wires will hardly change. The fault cannot be registered with systems of this type, so that large losses of heat occur as a result of the inadequate insulation and possibly even damage or destroy the coatings on the outer pipes.
  • a device for monitoring storage or conduction devices for fluids which has an inner device which retains or conducts the fluid and an outer device (10) which at least partially encompasses the inner device, both of which Devices enclose an intermediate space (11), characterized by
  • a device for measuring at least one property selected from the pressure, the electrical resistance, the humidity and the temperature in the space and
  • the invention relates to a device for monitoring pipeline devices for fluids, which has an inner, fluid-conducting device and an outer device (10) comprising the inner device, both devices enclosing an intermediate space (11), characterized by ⁇
  • the device according to the invention can be used for permanent monitoring of the temperature, the moisture content, the pressure, in particular the vacuum, or the electrical resistance in containers such as storage or line devices for fluids, in particular in steel jacket or plastic jacket pipe systems or tanks, and thereby saving operating personnel.
  • Temperature measuring devices, pressure measuring devices, moisture measuring devices and devices for measuring the electrical resistance are used between the inner or medium pipe and the outer pipe.
  • the temperature, pressure and / or moisture measuring device for measuring the properties of the intermediate space is preferably attached to a connection piece of the storage or line device.
  • the nozzle can e.g. be attached to an existing sleeve such as a welding sleeve on a pipe or other container. This makes installation much easier.
  • the nozzle may have a motor-driven valve such as a ball valve, with which the nozzle e.g. can be ventilated.
  • a valve can be provided on the nozzle on the part (end) leading to the pipe or the container, which valve e.g. can be closed during assembly of the nozzle and during maintenance of the measuring devices, but is open during normal operation.
  • the system according to the invention can easily be retrofitted to existing systems or combined with them without a vacuum loss occurring or an interruption in operation being necessary.
  • the invention relates to a device in which the pressure in the intermediate space is at most 200 mbar, more preferably at most 100 mbar and particularly preferably in the range from 1 mbar to 100 mbar.
  • the saturation vapor pressure of water is in the range of 23.37 mbar - 95.86 mbar. At lower temperatures in the space, the saturation vapor pressure is even lower. If there is a leak on the inner tube or on the inner wall, medium, e.g. Hot water or steam into the space. Is the pressure in the space e.g. 1 mbar so the pressure in the space will rise rapidly up to the saturation vapor pressure. A leak can thus be recognized immediately.
  • penetrating medium particularly in the case of hot water pipes, will condense and the pressure will hardly increase. Only when so much medium has accumulated in the intermediate space that the medium comes into contact with the hot inner tube or the hot inner wall is it heated up to such an extent that the pressure rises further. Only then is it possible to detect a leak in devices of the prior art:
  • the device for displaying and / or transmitting the measured values comprises a modem such as a radio modem or a modem connected to a radio, a fixed telephone network, a local radio network or a mobile telephone, with which the measured values can be transmitted to a central station .
  • the measured values can be transmitted either at certain time intervals, continuously or on demand from the central station.
  • a device can also be provided which automatically triggers an alarm at the central station if pre-set limit values are exceeded.
  • the device according to the invention therefore comprises a temperature transmitter (a temperature measuring device) which measures the temperature of the medium located in the inner tube.
  • the measured values can be transmitted to the device for displaying and / or transmitting the measured values (for example a modem).
  • the temperature of the space may depend on the temperature of the medium in the inner tube. B. transported superheated steam at a temperature of 200 ° C, the temperature and the vapor pressure of any (residual) moisture in the gap or that has occurred due to a leak can be considerably higher than if hot water is transported at a temperature of approx. 100 ° C. Without precise information about the actual state in the inner tube, it is often not possible to make meaningful statements about the individual measured values in the gap. A false alarm can thus be avoided by this preferred embodiment.
  • the device according to the invention for monitoring fluid line pipes / tanks has a moisture transmitter (moisture sensor, moisture measuring device) which measures the moisture at a low point of the pipes / tanks and optionally transmits it via the device (9), which makes it possible will be informed early on about water collecting at the lowest point of the pipe / tank.
  • a valve can also be provided at the low point of the pipe / tank, which can be opened automatically or remotely if there are leaks in the system and thus water accumulation at the low point of the system, e.g. through a crack in the inner tube. This can in particular prevent the entire pipe system from being destroyed by heating steam escaping from the inner pipe or by liquid entering through the outer pipe.
  • a device according to the invention is shown in the figure.
  • the system has a measuring distributor (nozzle) for transmitter (1), a free measuring nozzle (2), optionally with a motor ball valve for ventilation, a humidity and temperature transmitter (3), a pressure transmitter (4), a ball valve (5) and a vacuum connection (6).
  • the measuring distributor (1) with the lines (2) to (6) can be installed on an already existing welding socket or on at least one of the already existing evacuation connections of a pipe (10).
  • a sensor (7) for measuring the temperature of the fluid (medium) is provided on the inner tube (12).
  • the system has a moisture sensor (14) and a ball valve (8) at a low point of the pipe, which can be opened and closed by a motor.
  • the values measured with the sensors (3), (4), (7) and (14) can be forwarded to the modem (9), from which they are sent via a telephone, a radio, a local radio network, a cell phone, etc. a central station are transmitted.
  • Occurs z. B a leak caused by a defective weld, a defective compensator or other heavily stressed components, by material fatigue, material weakening after improper manufacture, installation, etc., at least one of the transmitters (3, 4, 14 ) Measured values (pressure, temperature, humidity, electrical resistance) in the annulus immediately: due to the medium entering the annulus (e.g. hot water, steam), the pressure, temperature and humidity increase and the resistance measured in any existing wires decreases; through cracking o. in the outer skin at least the pressure in the space between pipes under negative pressure increases.
  • the medium entering the annulus e.g. hot water, steam
  • the actual values transmitted continuously, at certain intervals or on request via the modem (9) to the service station (control room) are preferably recorded there by computer and, if necessary, compared with the temperature of the fluid measured via the temperature measuring device (7). Then, by comparing the actual with the target states, faulty operating states of the pipe system are immediately recognized. Corresponding messages can be sent to the pipe operator or to the service personnel.
  • the first measures are taken by remote control or automatically (valves (2), (8)) to avoid damage to the pipe, etc.
  • the monitoring system according to the invention is set in such a way that the current measured values are transmitted continuously or at short intervals in the event of a fault, the size, scope and type of the damage can later be diagnosed precisely by analyzing the chronological course of the fault, and a distinction can be made between handling and system-related errors . If necessary, warranty claims can be substantiated.
  • the central monitoring station can be used by operating personnel or automatically to open an engine valve (2) on the measuring distributor.
  • the annular space (11) is thereby vented to atmospheric pressure; then the motor ball valve (8) is opened so that the medium present can escape without causing further damage.
  • the temperature in the tube will in many cases only change to such an extent that there is no damage to the insulating material and the outer tube with the polyethylene coating if the leak is recognized quickly and moisture that occurs quickly can be removed.
  • the system according to the invention also offers the advantage that the measurement results of several measurement points can be compared directly with one another; the "circular data can be forwarded to the service center, which enables a precise analysis of the data and no definition of the amount of the reporting
  • 11 threshold is more necessary because the customer can set the threshold himself flexibly.
  • foamed wires can also be monitored in the tubes by means of the transmission system according to the invention, in particular the moisture penetration of the foam or the damage or the.
  • the system is particularly suitable for pipe sections that are not directly connected to a central or substation and that must be monitored by personnel with hand-held test devices.
  • Such a system is particularly suitable for plastic pipes.
  • at least temperature measuring devices and additional moisture measuring devices can be used in addition to the measuring wire.
  • the valves provided in the invention can also be used. If the intermediate space is under vacuum, the pressure measuring devices according to the invention can also be used.
  • the power supply to the device i. H. So the various measuring devices, the valves operated with a motor if necessary and the transmission device such as a modem, radio telephone, etc. can be carried out via a normal power line or via a photovoltaic system, which are optionally equipped with a storage device such as a battery.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung von Aufbewahrungs- oder Leitungsvorrichtungen für Fluide, die eine innere, das Fluid zurückhaltende oder leitende Einrichtung (12), und eine äußere, die innere Einrichtung zumindest teilweise umfassende Einrichtung (10) aufweist, wobei beide Einrichtungen einen Zwischenraum (11) umschließen, gekennzeichnet durch (a) eine Einrichtung (3, 4) zum Messen von mindestens einer Eigenschaft, ausgewählt aus dem Druck, dem elektrischen Widerstand, der Feuchtigkeit und der Temperatur im Zwischenraum und (b) eine Einrichtung (9) zum Darstellen und/oder Übertragen der Meßwerte.

Description

Vorrichtung zur Überwachung von Fluidleitungsrohren
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung von Aufbewahrungs- oder Leitungsvorrichtungen für Fluide, die eine Einrichtung zum Messen von mindestens einem der Werte, ausgewählt aus dem Druck, dem elektrischen Widerstand, der Feuchtigkeit und der Temperatur eines von einem äußeren und einem inneren Behälter gebildeten Zwischenraums, und eine Einrichtung zum Übertragen der Meßwerte umfaßt.
Stahlmantel- und Kunststoffmantelrohrsysteme werden zur Zeit für die meisten in der Fernwärme- und Kälteversorgung üblichen Medien, Temperaturen, Rohrdimensionen und Druckstufen eingesetzt. Darüber hinaus finden sie in Industrie und Haushalt als Produktleitungen vielseitigen Einsatz. Stahlmantelrohre sind insbesondere bei extrem hohen Temperaturen und Drücken—geeignet, und weisen, insbesondere als Korrosionsschutz, eine PE- Beschichtung o.a. auf. In zunehmendem Maße werden auch Außenrohre aus Kunststoff eingesetzt, die nicht korrosionsanfällig und besonders wirtschaftlich sind.
Bei der Verlegung der Rohre werden die einzelnen Segmente der Innen- bzw. Außenrohre (Mantelrohre) gas- und wasserdicht miteinander verbunden und dann der Zwischenraum der Verbindungsstelle mit einer Wärmedämmung aus hochsilikaten Mineralwollfasern oder Hartschaum gefüllt. Insbesondere bei Stahlmantelrohren wird der Zwischenraum zwischen dem Innen- und dem Außenrohr evakuiert. Durch diese Evakuierung wird mögliche Restfeuchte entfernt; gleichzeitig wird die Isolierwirkung des Systems erheblich verbessert.
Schon kleinere Undichtigkeiten oder Baufeuchten können jedoch zu großen Schäden führen. Wärmeverluste, Korrosion und mecha-
BESTΆTIGUNGSKOPIE nische Beschädigungen der Rohrleitungen und Betriebsunterbrechungen sind die Folgen. Im Stand der Technik werden deshalb Lecküberwachungssysteme angeboten, welche mit Hilfe von zwei eingeschäumten blanken Kupferdrähten eine Überwachung der Rohrleitungsstrecke auf Durchfeuchtung und Rohrleitungsschäden ermöglichen. In den Rohrstangen und allen Formstücken werden dazu durchgängig zwei Kupferdrähte als Meldeadern eingeschäumt. Die Drähte werden vor dem Ausschäumen der Verbindungsmuffen der einzelnen Rohre aufgerauht und gesäubert und danach verbunden, wobei pro Verbindung mindestens zwei Abstandshalter montiert werden müssen. Abschließend werden die Verbindungen zusätzlich verlötet, um hohe Übergangswiderstände auszuschließen.
Die als Dämmaterial für das Rohrsystem verwendete Isolierung hat einen sehr großen Widerstand. Bei einer Beschädigung des Außenrohrs z. B. durch eine defekte Schweißnaht oder Klebestelle, Gewalteinwirkung von außen bei Tiefbauarbeiten, Korrosion durch Streuströme bei schadhafter Polyethylenumhüllung des Außenrohres oder einer Beschädigung des Innenrohrs (Mediumrohr) kommt es zu einer Durchfeuchtung des Schaumes, so daß der Widerstand zwischen den Kupferdrähten und dem Stahlrohr sinkt. Zur Kontrolle ist ein stationäres Überwachungsgerät vorgesehen, das von Kontrollpersonal in regelmäßigen .Abständen aufgesucht und überprüft wird.
Dieses System weist jedoch mehrere Nachteile auf. So müssen die Rohre bei der Produktion, dem Transport und der Verlegung mit äußerster Vorsicht gehandhabt werden, wobei insbesondere ein Durchbiegen der Rohre vermieden werden muß, um ein Abreißen der Drähte zu verhindern. Kommt es dennoch, z.B. bei der Montage der Rohre vor Ort oder der Verbindung der Kupferdrähte, zu Meldeaderabrissen, so ist eine Überwachung nicht mehr möglich. Insbesondere Stahlmantelrohre weisen Gleit- und Rollenlager auf, die zur Führung und Lagerung der Innenrohre im Außenrohr dienen und die leicht eine Beschädigung der Meldeadern bewirken können. Der Abrißort muß dann geortet, das in einer Tiefe von 2 bis 3 Metern verlegte und mit Sand oder Kies und Asphalt bedeckte Rohr muß freigelegt, das gesamte System gegebenenfalls gelüftet und das gesamte defekte Rohr ersetzt werden.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß Inhomogenitäten des Isolationsmaterials, die nicht immer identische Lage der Meldeadern, Übergangswiderstände an den Verbindungsstellen der Drähte und die nicht immer exakt gleiche Lage der Meldeadern die elektrischen Eigenschaften des Rohrsystems verfälschen. Außerdem verdampft Wasser aus der Leckage, wenn die Temperaturen in dem Innenrohr sehr groß sind, und selbst bei Temperaturen unter 100 °C, wenn der Druck im Zwischenraum entsprechend klein ist, so daß häufig nur große Leckagen erkannt werden. Schließlich kommt es wegen des großen Hohlraums und des Gefälles leicht zu Fehlortungen.
Ein weiterer Nachteil dieses Systems ist, daß die stationären Überwachungsstationen regelmäßig von Bedienungspersonal aufgesucht werden müssen, um vor Ort zu überprüfen, ob ein Defekt aufgetreten ist.
Ferner sind insbesondere die Temperaturen aber auch die Drücke der Medien starken Änderungen unterworfen: So kann in einem Stahlmantelrohr z.B. Heißwasser mit einer Temperatur von 100 - 160°C oder Heißdampf transportiert werden, der höhere Temperaturen von 150 - 200 °C und mehr aufweist. Dadurch kommt es zu erheblichen Schwankungen der Zustandsgrößen im Zwischenraum. Mit den Meldeadern kann ferner nur eine Veränderung der Leitfähigkeit festgestellt werden. Kommt es aber zu einem Zusammenbruch des Vakuums ohne daß größere Feuchtigkeitsmengen eintreten, so wird sich der Widerstand der Drähte kaum verändern. Der Fehler kann mit derartigen Systemen nicht registriert werden, so daß in Folge der mangelhaften Isolierung große Wärmeverluste auftreten und gegebenenfalls sogar die Beschichtungen der Außenrohre beschädigt oder zerstört werden.
So havarierte im Dezember 1995 in Bauzen eine 1,5 km lange Fernwärmeleitung, wobei eine Vakuumumgehung in Folge des hohen Drucks abgerissen wurde und Wasserdampf fontänenartig aus dem Erdreich entwich. Ursache des Schadens war ein defektes Lüftungsventil, durch welches über einen längeren Zeitraum der Zwischenraum (Ringraum mit Isolierung) mit Medium gefüllt wurde. Da die Rohrleitung nur unregelmäßig oder überhaupt nicht überwacht wurde, konnte der Schaden nicht frühzeitig erkannt werden. Der Zwischenraum wurde überflutet, durch den im Innenrohr transportierten Heißdampf weiter aufgeheizt und schließlich das Außenrohr mit zu hohen Temperaturen belastet, so daß die Rohrleitung fast vollständig zerstört wurde. Insbesondere die Polyethylenumhüllung des Außenrohrs, die nur für Temperaturen von maximal 60 °C ausgelegt ist, wurde vollständig zerstört.
Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der Leckagen rechtzeitig und zuverlässig erkannt werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Überwachung von Aufbewahrungs- oder Leitungsvorrichtungen für Fluide gelöst, die eine innere, das Fluid zurückhaltende oder leitende Einrichtung, und eine äußere, die innere Einrichtung zumindest teilweise umfassende Einrichtung (10) aufweist, wobei beide Einrichtungen einen Zwischenraum (11) umschließen, gekennzeichnet durch
(a) eine Einrichtung (3,4) zum Messen von mindestens einer Eigenschaft, ausgewählt aus dem Druck, dem elektrischen Widerstand, der Feuchtigkeit und der Temperatur im Zwischenraum und
(b) eine Einrichtung (9) zum Darstellen und/oder Übertragen der Meßwerte.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Überwachung von Leitungsvorrichtungen für Fluide, die eine innere, das Fluid leitende Einrichtung, und eine äußere, die innere Einrichtung umfassende Einrichtung (10) aufweist, wobei beide Einrichtungen einen Zwischenraum (11) umschließen, gekennzeichnet durch ~
(c) eine Einrichtung (3,4) zum Messen von mindestens einer Eigenschaft, ausgewählt aus dem Druck, dem elektrischen Widerstand, der Feuchtigkeit und der Temperatur im Zwischenraum und
(d) eine Einrichtung (9) zum Darstellen und/oder Übertragen der Meßwerte.
Durch derartige Systeme wird es insbesondere möglich, den Zustand im Zwischenraum permanent zu überwachen, wobei auf Kontrollfahrten zur Meßstation durch Bedienungspersonal und entsprechende Noteinsätze verzichtet werden kann. Dadurch können Leckagen rechtzeitig und zuverlässig erkannt und sofort Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Somit kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zu permanenten Überwachung der Temperatur, des Feuchtegehalts, des Drucks, insbesondere des Vakuums, oder des elektrischen Widerstands in Behältern wie Aufbewahrungs- oder Leitungsvorrichtungen für Fluide, insbesondere in Stahlmanteloder Kunststoffmantelrohrsystemen oder Tanks eingesetzt werden, und dadurch Bedienungspersonal eingespart werden.
Als Aufbewahrungs- oder Leitungs- (Führungs-) Vorrichtungen für Fluide wie z.B. Wasser oder Dampf kommen insbesondere doppel- wandige Rohre, wie Stahlmantel- oder Kunststoffmantelrohre oder doppelwandige Tanks in Frage.
Als erfindungsgemäße Einrichtungen zum Messen einer Eigenschaft (eines Zustandswertes) des Zwischenraums, z.B. zwischen dem Innen- oder Mediumrohr und dem Außenrohr werden Temperaturmeßgeräte, Druckmeßgeräte, Feuchtigkeitsmeßgeräte und Geräte zum Messen des elektrischen Widerstands eingesetzt. Insbesondere das Temperatur-, Druck- und/oder Feuchtigkeitsmeßgerät zum Messen der Eigenschaften des Zwischenraums wird bevorzugt an einem Stutzen (Ansatzstück) der Aufbewahrungsoder Leitungsvorrichtung angebracht. Der Stutzen kann z.B. an einer bereits vorhandenen Muffe wie einer Schweißmuffe an einem Rohr oder sonstigen Behälter angebracht werden. Dadurch wird die Installation wesentlich erleichtert. Der Stutzen kann ein mit einem Motor angetriebenes Ventil wie ein Kugelventil aufweisen, mit dem der Stutzen z.B. belüftet werden kann. Zusätzlich kann am Stutzen am zum Rohr oder dem Behälter führenden Teil (Ende) ein Ventil vorgesehen werden, das z.B. bei Montage des Stutzens und bei der Wartung der Meßgeräte geschlossen werden kann, bei Normalbetrieb aber geöffnet ist.
Somit kann das erfindungsgemäße System leicht bei bestehenden Anlagen nachgerüstet bzw. mit ihnen kombiniert werden, ohne daß ein Vakuumverlust auftreten würde oder eine Betriebsunterbrechung nötig wäre. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, bei der der Druck im Zwischenraum maximal 200 mbar, stärker bevorzugt maximal 100 mbar beträgt und besonders bevorzugt im Bereich von 1 mbar bis 100 mbar liegt.
Bei einer Zwischenraumtemperatur von 25 °C bis 45 °C, diese Werte sind abhängig von der gewählten Isolierung und der gefahrenen Temperatur im Innenrohr oder im inneren Behälter, liegt der Sättigungsdampfdruck von Wasser im Bereich von 23,37 mbar - 95,86 mbar. Bei tieferen Temperaturen im Zwischenraum ist der Sättigungsdampfdruck noch tiefer. Tritt eine Leckage am Innenrohr oder an der inneren Wand auf, so dringt Medium, z.B. Heißwasser oder Dampf, in den Zwischenraum ein. Beträgt der Druck im Zwischenraum z.B. 1 mbar so wird der Druck im Zwischenraum rasch bis zum Sättigungsdampfdruck ansteigen. Somit kann ein Leck sofort erkannt werden.
Danach bzw. bei einem von vorneherein höheren Druck wird eindringendes Medium, insbesondere bei Heißwasserleitungen, kondensieren und der Druck kaum noch ansteigen. Erst wenn sich im Zwischenraum so viel Medium angesammelt hat, daß das Medium mit dem heißen Innenrohr oder der heißen Innenwand in Kontakt kommt, wird es soweit aufgeheizt, daß der Druck weiter ansteigt. Erst dann ist also bei Vorrichtungen des Stands der Technik ein Erkennen einer Leckage möglich:
Liegt der Druck im Zwischenraum nämlich oberhalb des Sättigungsdampfdrucks, wie insbesondere bei Tanks oder gängigen Stahlrohren üblich, kann insbesondere eine geringe Leckage wie ein Riß erst festgestellt werden, wenn so viel Medium ausgetreten ist, daß das Medium mit dem heißen Innenrohr bzw. der heißen Innenwand in Kontakt kommt. Zu diesem Zeitpunkt kommt es dann bereits zu einer starken Schädigung oder sogar zur Zerstörung des Rohrs oder Behälters. Für die Sicherheit insbesondere von Stahlmantelrohren ist also eine frühe Erkennung von Schäden von Bedeutung, da Folgeschäden z.B. durch .Abstellen der Medienzufuhr oder durch Öffnen von Ventilen am Außenrohr mit daraufhin erfolgendem Entweichen von Medium wirkungsvoll verhindert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfaßt die Einrichtung zum Darstellen und/oder Übertragen der Meßwerte ein Modem wie ein Funkmodem oder ein an ein Funkgerät, ein Telefon-Festnetz, ein lokales Funknetz oder ein Mobiltelefon angeschlossenes Modem, mit dem die Meßwerte an eine Zentralstation übertragen werden können. Dabei können die Meßwerte entweder in bestimmten Zeitabständen, kontinuierlich oder auf .Abruf von der Zentralstation übertragen werden. Auch kann eine Einrichtung vorgesehen werden, die bei Überschreitung voreinstellbarer Grenzwerte automatisch einen Alarm bei der Zentralstation auslöst.
Auch die Überwachung der Medientemperatur und der Zwischen- raumtemperatur ist insbesondere bei Heißdampfleitungen von großer Bedeutung:
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung daher einen Temperaturtransmitter (ein Temperaturmeßgerät) , der die Temperatur des im Innenrohr befindlichen Mediums mißt. Die gemessenen Werte können zu der Einrichtung zum Darstellen und/oder Übertragen der Meßwerte (z.B. einem Modem) übertragen werden. Dadurch wird es möglich, Aussagen über die Relevanz der im Zwischenraum gemessenen Werte zu machen. Z. B. kann nämlich die Temperatur des Zwischenraums von der Temperatur des Mediums im Innenrohr abhängig sein: Wird im Innenrohr z. B. Heißdampf mit einer Temperatur von 200 °C transportiert, so kann die Temperatur und der Dampfdruck eventuell vorhandener oder durch eine Leckage eingetretener (Rest-) Feuchtigkeit im Zwischenraum erheblich höher sein, als wenn Heißwasser mit einer Temperatur von ca. 100 °C transportiert wird. Ohne genaue Informationen über den Ist-Zustand im Innenrohr sind sinnvolle Aussagen über die einzelnen Meßwerte im Zwischenraum häufig nicht möglich. Somit läßt sich durch diese bevorzugte Ausführungsform ein Fehlalarm vermeiden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Überwachen von Fluidleitungs- rohren/Tanks einen Feuchtetransmitter (Feuchtefühler, Feuchtigkeitsmeßgerät) auf, der die Feuchtigkeit an einem Tiefpunkt der Rohre/Tanks mißt und gegebenenfalls über die Einrichtung (9) überträgt, wodurch es möglich wird, frühzeitig über an dem Tiefpunkt des Rohres/Tanks sich sammelndes Wasser informiert zu werden. Ferner kann am Tiefpunkt des Rohres/Tanks zusätzlich ein Ventil vorgesehen werden, das automatisch oder ferngesteuert geöffnet werden kann, wenn es zu Leckagen des Systems, und damit zu Wasseransammlungen am Tiefpunkt des Systems z.B. durch einen Riß des Innenrohrs kommt. Dadurch kann insbesondere vermieden werden, daß das gesamte Rohrsystem durch aus dem Innenrohr austretenden Heizdampf oder durch durch das Außenrohr eintretende Flüssigkeit zerstört wird.
In der Figur wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das System einen Meßverteiler (Stutzen) für Transmitter (1), einen freien Meßstutzen (2), gegebenenfalls mit einem Motorkugelventil zum Belüften, einen Feuchte- und Temperaturtransmitter (3), einen Drucktransmitter (4), ein Kugelventil (5) und einen Vakuumanschluß (6) auf. Der Meßverteiler (1) mit den Einrich- tungen (2) bis (6) kann an einer bereits vorhandenen Einschweißmuffe bzw. an mindestens einem der bereits vorhandenen Evakuierungsanschlüsse eines Rohres (10) installiert werden. Am Innenrohr (12) ist ein Meßfühler (7) zum Messen der Temperatur des Fluids (Mediums) vorgesehen. Weiter weist das System an einem Tiefpunkt des Rohrs einen Feuchtefühler (14) und ein Kugelventil (8) auf, das mit einem Motor geöffnet und geschlossen werden kann.
Die mit dem Meßfühlern (3), (4), (7) und (14) gemessenen Werte können an das Modem (9) weitergeleitet werden, von dem sie über ein Telefon, ein Funkgerät, ein lokales Funknetz, ein Handy etc. an eine Zentralstation übertragen werden.
Tritt z. B. eine Leckage auf, die durch eine defekte Schweißnaht, einen defekten Kompensator oder andere stark beanspruchte Bauteile, durch Materialermüdung, Materialschwächung nach unsachgemäßer Fertigung, Verlegung usw. bewirkt wird, so verändert sich zumindest einer der von den Transmittern (3, 4, 14) gemessenen Werte (Druck, Temperatur, Feuchte, elektrischer Widerstand) im Ringraum sofort: durch in den Ringraum eintretendes Medium (z.B. Heißwasser, Dampf) steigen der Druck, die Temperatur und die Feuchte und nimmt der in gegebenenfalls vorhandenen Drähten gemessene Widerstand ab; durch Rißbildung o. . in der Außenhaut nimmt zumindest der Druck im Zwischenraum von unter Unterdruck stehenden Rohren zu. Die kontinuierlich, in bestimmten Intervallen oder auf .Abfrage über das Modem (9) an die Servicestation (Warte) übermittelten Ist-Werte werden dort vorzugsweise per Computer erfaßt und gegebenenfalls mit der über das Temperaturmeßgerät (7) gemessenen Temperatur des Fluids abgeglichen. Dann werden durch Vergleichen der Ist- mit den Sollzuständen fehlerhafte Betriebszu- stände des Rohrsystems sofort erkannt. Entsprechende Meldungen können an die Rohrbetreiber bzw. an das Servicepersonal wei-
10 tergeleitet bzw. in der Servicestation ausgewertet werden und gegebenenfalls per Fernbedienung oder automatisch (Ventile (2), (8)) erste Maßnahmen zur Vermeidung von Schäden am Rohr etc. ergriffen werden.
Wird die erfindungsgemäße Überwachungsanlage so eingestellt, daß bei einem Störungsfall ständig oder in kurzen Abständen die aktuellen Meßwerte übermittelt werden, so kann durch Analyse des zeitlichen Ablaufs des Störungsfalles später Größe, Umfang und Art des Schadens genau diagnostiziert und zwischen handhabungs- und systembedingten Fehlern unterschieden werden. Gegebenenfalls können so Gewährleisungsansprüche belegt werden.
Nach Erreichen von kritischen Grenzwerten kann von der zentralen Überwachungsstation aus durch Bedienungspersonal oder automatisch ein am Meßverteiler befindliches Motorventil (2) geöffnet werden. Der Ringraum (11) wird dadurch auf atmosphärischen Druck belüftet; anschließend wird das Motorkugelventil (8) geöffnet, so daß anstehendes Medium ohne weitere Schäden zu bewirken entweichen kann.
Insbesondere wenn eine Leckage am Außenrohr auftritt, wird sich die Temperatur im Rohr in vielen Fällen nur in einem Ausmaß verändern, daß es nicht zu einer Schädigung des Dämmateri- als und des Außenrohrs mit der Polyethylenbeschichtung kommt, wenn die Leckage schnell erkannt und eintretenden Feuchtigkeit schnell entfernt werden kann.
Auch bietet das erfindungsgemäße System den Vorteil, daß die Meßergebnisse mehrerer Meßpunkte direkt miteinander verglichen werden können; die „Rondaten an die Servicezentrale weitergeleitet werden können, wodurch eine genaue .Analyse der Daten ermöglicht wird, und keine Definition der Höhe der Melde-
11 schwelle mehr nötig ist, da der Kunde die Schwelle selbst flexibel einstellen kann.
Ferner können auch in den Rohren eingeschäumte Drähte (bzw. ihr Widerstand ( ihre Leitfähigkeit)) mittels des erfindungsgemäßen Übertragungssystems überwacht werden, wobei insbesondere die Durchfeuchtung des Schaumes oder die Beschädigung oder der .Abriß der Meßadern permanent überwacht werden kann. Das System ist dabei insbesondere für Rohrabschnitte geeignet, die nicht unmittelbar an eine Zentrale oder Unterstation angeschlossen sind und durch Personal mit Handtestgeräten überwacht werden müssen.
Ein derartiges System ist insbesondere für Kunststoffrohre geeignet. Auch in diesem Fall können zusätzlich zu dem Meßdraht zumindest Temperaturmeßgeräte und zusätzliche Feuchtigkeitsmeßgeräte eingesetzt werden. Auch die in der Erfindung vorgesehenen Ventile können zum Einsatz kommen. Steht der Zwischenraum unter Vakuum können auch die erfindungsgemäßen Druckmeßgeräte verwendet werden.
Die Stromversorgung der Vorrichtung, d. h. also der verschiedenen Meßeinrichtungen, der gegebenenfalls mit einem Motor betriebenen Ventile und der Übertragungsvorrichtung wie Modem, Funktelefon etc. kann über eine normale Stromleitung oder über eine Photovoltaikanlage, die gegebenenfalls mit einer Speichervorrichtung wie einer Batterie ausgerüstet sind, erfolgen.
12 Deutsche Patentanmeldung 198 06 249.4 Inso von Jeinsen
Bezugszeichenliste
1 Meßverteiler für Transmitter
2 Freier Meßstutzen/Motorkugelventil z. Belüften
3 Feuchte- und Temperaturtransmitter
4 Drucktransmitter
5 Kugelventil DN 32
6 Vakuumanschluß KF 40 mit Blindkappe und Schelle
7 Temperaturtransmitter-Medium
8 Motorkugelventil 220 Volt od . 24 Volt
9 Modem mit integriertem Funktelefon Dl , D2 , e-Plus , sonstige
10 Mantelrohr
11 Ringraum mit Isolierung
12 Mediumrohr
13 AKV
14 Feuchtefühler
13

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Überwachung von Aufbewahrungs- oder Leitungsvorrichtungen für Fluide, die eine innere, das Fluid zurückhaltende oder leitende Einrichtung (12), und eine äußere, die innere Einrichtung zumindest teilweise umfassende Einrichtung (10) aufweist, wobei beide Einrichtungen einen Zwischenraum (11) umschließen, gekennzeichnet durch
(a) eine Einrichtung (3, 4) zum Messen von mindestens einer Eigenschaft, ausgewählt aus dem Druck, dem elektrischen Widerstand, der Feuchtigkeit und der Temperatur im Zwischenraum und
(b) eine Einrichtung (9) zum Darstellen und/oder Übertragen der Meßwerte.
2. Vorrichtung nach .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbewahrungs- oder Leitungsvorrichtungen für Fluide dop- pelwandige Rohre wie Stahlmantel- oder Kunststoffmantelrohre oder doppelwandige Tanks sind.
3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Einrichtung (3, 4) zum Messen von Eigenschaften mindestens ein Temperaturmeßgerät, ein Druckmeßgerät oder ein Feuchtigkeitsmeßgerät umfaßt.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden .Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Einrichtung (3, 4) zum Messen von Eigenschaften mindestens ein Gerät zum Messen des elektrischen Widerstands umfaßt.
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Einrichtung (3, 4) zum
14 Messen von Eigenschaften an einem Stutzen (1) zur .Anbringung an ein doppelwandiges Rohr oder einen doppelwandigen Tank angebracht ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen (1) ein mit einem Motor angetriebenes Ventil aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Meßgerät (3,4) mit der Einrichtung (9) zum Übertragen der Meßwerte funktionell verbunden ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (9) zum Übertragen der Meßwerte ein Modem ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein weiteres Meßgerät (14), das die Feuchtigkeit an einem tiefgelegenen Punkt der äußeren Einrichtung mißt .
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein mit einem Motor angetriebenes Ventil (8), das an einem tiefgelegenen Punkt der äußeren Einrichtung (10) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden .Ansprüche, gekennzeichnet durch ein weiteres Meßgerät (7) , das die Temperatur in der inneren Einrichtung (12) mißt.
12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Warte, die mit dem Modem (9) in funktio- neller Beziehung steht.
15
13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum vor der Leckage einen Druck von maximal 200 mbar aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden .Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum vor der Leckage einen Druck von maximal 100 mbar aufweist.
15. Vorrichtung nach einem der vorstehenden .Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum vor der Leckage einen Druck von 1 mbar bis 100 mbar aufweist.
16. Verfahren zur Überwachung von Aufbewahrungs- oder Leitungsvorrichtungen für Fluide, die eine innere, das Fluid zurückhaltende oder leitende Einrichtung (12) und eine äußere, die innere Einrichtung zumindest teilweise umfassende Einrichtung (10) aufweisen, wobei beide Einrichtungen einen Zwischenraum (11) umschließen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Eigenschaft, ausgewählt aus dem Druck, dem elektrischen Widerstand, der Feuchtigkeit und der Temperatur im Zwischenraum gemessen und der zumindest eine Meßwert mit einer Einrichtung (9) zum Übertragen des Meßwertes an eine Warte übertragen wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Feuchtigkeit an einem tiefgelegenen Punkt der äußeren Einrichtung gemessen und der Meßwert mit der Einrichtung (9) zum Übertragen der Meßwerte an eine Warte übertragen wird.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Temperatur in der inneren Einrichtung gemessen und der Meßwert mit der Einrichtung (9) zum Übertragen der Meßwerte an eine Warte übertragen wird.
16
19. Verfahren nach einem der .Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum mit einem mit einem Motor betriebenen Ventil belüftet werden kann.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem tiefgelegenen Punkt des Zwischenraums Fluid mit einem mit einem Motor betriebenen Ventil (8) abgelassen werden kann.
21. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15 zur Überwachung von Aufbewahrungs- oder Leitungsvorrichtungen.
17
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