WO2001031308A1 - Verfahren und messsonde zur durchführung von messungen in wasserversorgungssystemen - Google Patents

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WO2001031308A1 PCT/EP1999/008076 EP9908076W WO0131308A1 WO 2001031308 A1 WO2001031308 A1 WO 2001031308A1 EP 9908076 W EP9908076 W EP 9908076W WO 0131308 A1 WO0131308 A1 WO 0131308A1
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water
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Peter Martinek
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Peter Martinek
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Definitions

  • the invention relates to a method for carrying out measurements for the detection of water losses and the location of leaks in water supply systems using measuring probes and a measuring probe for performing the method.
  • EP-A 0 009 263 has already disclosed a method for locating leaks in meshed pipeline networks and a measuring shaft that can be used in the process. Control points are set up here, at which the flow properties can be recorded simultaneously and simultaneously over a certain short time for the entire line system.
  • a specially designed inspection shaft must be made at all inspection points, whereby the existing lines must also be interrupted in order to be able to use slides, measuring devices or water meters.
  • the first steps towards a leak loss that may be located over a large area can be taken, however, a concrete leak detection and an exact fault location is not possible.
  • Another disadvantage is that retrofitting a water supply system stems with such a facility will probably fail for cost reasons not only for the creation but also for the ongoing operation.
  • EP-A-0 009 263 further states on the underlying prior art that it is known to monitor lines for leakage losses and to locate leaks in these lines in petroleum pipelines, to set up control points in the course of the lines and the flow properties and flow rate recorded there , Flow direction, flow noise, fluid pressure or the like in relation to the fluid supplied to and discharged from the lines in order to subsequently locate and subsequently eliminate the line course between two such control points when a leak is detected by means of targeted measurement and location measures.
  • Such methods are known, for example, from “Z. 3R International, 15th vol. (July 1976) H.7, pp. 375-381 "," Z. TU 11 (June 1970) No. 6, pp.
  • each reference relates to one or two of the flow properties mentioned, such as, for example, quantity and pressure or direction and pressure or the like.
  • the present invention has for its object to provide a method of the type mentioned and a measuring probe for performing the method by which an exact analysis in the field of water supply systems including an accurate location of a leak is made possible, the measuring probe should be easy to install ,
  • the object is achieved by a method of the type mentioned at the outset, in which the measuring probes are arranged at regular or irregular intervals constantly measure the flow, namely the flow quantity and direction, the water pressure and the flow noise at measuring points in order to carry out an analysis using an evaluation device based on zero consumption and with the data relating to the water pressure, the flow noise and the flow quantity and the flow direction to define the approach to a leak, the sound sensor of each measuring probe is individually connected to a noise correlator in order to finally carry out a pinpoint leak detection between two adjacent measuring probes.
  • the approach to the leak point can be defined by the integrated sound recorders or sound recorders and a noise correlator coordinated with them, and the leak point can then be located precisely between two measuring probes.
  • measuring probes it is possible, for example, for all measuring probes to be connected to an evaluation device or a data collector via terminals, radio, modem or cabling. wherein the measuring elements of the measuring probes of interest are called up and evaluated, water loss analyzes being carried out in the supposed areas or also regularly and manually or automatically switchable.
  • the measuring probe for carrying out the method is characterized in that measuring elements for the output of measured variables relating to the flow, pressure and flow noise are integrated in the measuring probe, all of these measuring elements being connectable to evaluation devices or a data collector by means of radio, modem or cable connection are.
  • the measuring elements are inserted into a sleeve-like threaded spindle, this threaded spindle being screwed or screwed into a tapping clamp, then an optimal possibility is created for the measuring probe to be retrofitted at any time also into a pressurized line system use.
  • a special shaft which must be constantly accessible due to the necessary sliders, etc., but it is sufficient to wire it, for example to the surface of the earth, where the further connection by terminals, radio, modem or even with a complete connection of the measuring probes to one another tracked.
  • the flow measuring element can be an inductive or capacitive measuring element.
  • the external thread of the threaded spindle is a fine thread or a type of thread which allows installation in pressurized water pipes , This makes it easy to screw in the measuring probe despite the opposing pressure.
  • the measuring probe designed as a threaded spindle has a tool attack in the manner of a screw head at one end. As a result, a tool for transferring the necessary torque can be set up in a simple manner.
  • the measuring probe Due to the inventive design of the measuring probe, it can be attached directly to a line and accordingly remain at any point on the line, or it can also be installed in an already existing shaft. There are therefore various options for forwarding data. It is therefore proposed that a cable outlet for the measuring line (s) is provided on the measuring probe or a plug arrangement for connecting one or more evaluation devices (s).
  • the construction of the measuring probe according to the invention offers many possibilities which were not previously available. It is therefore proposed that such measuring probes are installed at a large number of definable measuring points of a water supply system, in particular a drinking water supply network, preferably via tapping clamps, and are arranged in the latter. After a one-time installation, whether it is a new installation of water pipes or a retrofitting of existing pipe systems, there is then an optimal possibility for constant analysis of the water supply system.
  • FIG. 1 schematically shows a measuring probe according to the invention
  • FIG. 2 shows an oblique view of a commercially available tapping clamp, in which the measuring probe is inserted, partially cut away;
  • FIG. 3 schematically shows a line area in a water supply system.
  • a measuring probe 1 shown in FIG. 1 for water supply networks there are measuring elements, namely a probe 2 for the flow measurement, a pressure sensor 3 and a noise sensor 4 for the output of measured variables relating to the flow, namely the flow quantity and direction Water pressure and flow noise integrated.
  • These measuring elements are connected or connectable by means of transmission via a terminal, by radio, modem or cable connection to an evaluation device or a data collector 12 or with respect to the noise sensor to a correlator.
  • the essential thing is that all measuring elements are integrated in one measuring probe, which are necessary for an optimal leak detection and thus for an optimal monitoring and analysis of a Water supply network will be required. So there are measuring probes available at all measuring points, which can supply all required measured values.
  • the measuring elements are inserted into a sleeve-like threaded spindle 5, this threaded spindle 5 being screwed or screwed into a tapping clamp 6. It is therefore easy to install the measuring probe 1 even after many years if a water supply system is to be equipped accordingly. In this way it is also possible to expand a water supply system with measuring probes step by step, since installation with tapping clamps can be carried out at any time and at any point.
  • the probe 2 for the flow measurement is advantageously designed as an inductive flow meter.
  • the pressure sensor 3 and the noise sensor 4 can be designed as assemblies known per se, which, however, must be able to be integrated into the threaded spindle.
  • the exact design of the integrated measuring elements is not important. There can be measuring elements of the most varied manufacture and of the most varied mode of action, which, however, can, in coordination with one another, deliver the values required for the necessary analyzes.
  • the threaded spindle 5 is of course provided with an external thread, this external thread advantageously being a fine thread.
  • another type of thread could also be provided, which enables the probe 1 to be installed in a line under pressure.
  • the measuring probe 1 which is designed as a threaded spindle 5, it has at one end a tool engagement 8 in the manner of a screw head.
  • Any other variant of a tool attack can of course also be provided within the scope of the invention. If a particularly slim design of a measuring probe is required, an internal tool attack at one end of the measuring probe would also be conceivable, in which case cables or measuring lines 9 could also be led out laterally.
  • measuring probe 1 An outlet for the measuring line (s) 9 is provided on the measuring probe 1.
  • This cable can be routed to an above-ground terminal, for example. This would also allow constant access to the measurement data on site without having to lift the manhole cover etc. first.
  • measuring probes 1 with all integrated measuring elements are installed at key points 10 and at a large number of definable measuring points 11 of a water supply network 13, in particular a drinking water supply network. If they are not already installed when a water supply network is newly created, these measuring probes 1 can also be arranged retrospectively by installing tapping clamps 6.
  • the measuring probes 1 thus form an integral part for the constant use in the water supply network 13 and are arranged in this remaining.
  • the measuring probes 1 are connected to an evaluation system or one or more data collectors 12 via measuring lines 14 or via radio or via a modem or can be connected if necessary.
  • the flow and pressure are measured at regular or irregular intervals or continuously, with partial or constant connection of the sound sensor 4, if necessary, using Key points 10 and / or measuring points 11 of installed measuring probes 1 perform an analysis by means of an evaluation system or a data collector 12 a noise correlator 12 is also provided.
  • the data relating to the water pressure and the flow noise as well as the flow rate and flow direction define the approach to a leak.
  • the sound sensor 4 in each measuring probe 1 can be individually connected to a noise correlator in order to finally obtain a point-precise leak detection between two adjacent measuring probes 1 and thus between adjacent key points 10 and / or measuring points 11.
  • All measuring probes 1 are connected to the evaluation device or the data collector 12 via terminals, radio, modem or a wiring, the measuring elements of the measuring probes 1 of interest being called up and evaluated.
  • the special design of the measuring probes 1 and the measuring and evaluation process with regard to the data obtained open up further possibilities for continuously monitoring the valuable commodity of drinking water. It would thus be possible, in the manner of a random generator, to analyze different areas of the water supply network 13 alternately and at repeating intervals for water loss and leaks in a centrally arranged evaluation device or data collector 12.
  • the measuring probe 1 according to the invention and the method are advantageous to use in municipal drinking water supply systems, since there are always considerable water losses due to leaks or leaky valves in the supply units themselves (houses, offices, but also industry and commerce, etc.). These leaks and thus water losses are usually only discovered when water damage is visible.
  • a measurement may not only be sufficient for one measurement, but also at different locations, e.g. a main branch, flow meters mounted on the house connections etc.
  • a loss measurement system is proposed here, which is used in a multiple or multiple arrangement in a water supply system and also remains there. It can then be determined in relatively small pipe sections whether more than at certain times of the day or night a water flow or a flow rate - also in a certain flow direction - or certain noises or a change in pressure in the pipe indicate a possible water loss.
  • a close-meshed control option can therefore be created for each waterworks. The more measuring probes are arranged in a water supply system, the more precisely continuous monitoring can take place.
  • measuring points there are fixed measuring points in multiple arrangement on the main feeder lines, on the ring lines and also on the lines in the narrow network area. Corresponding connecting cables can also be inserted when laying cables. In any case, the measuring points always remain at the point of use.
  • Remote queries or a connection, for example via modems, to a central control station are also possible, so that possibly only one evaluation station or one data collector 12 is necessary for evaluating the data of the measurement results. So it is also possible, for example, to check again and again in very special areas during the night in order to be able to determine whether a change to the otherwise usual Flow rate is present.
  • the ideal arrangement is, of course, if all measuring points can be used for measurements in any combination from a central control station.
  • Each measuring probe 1 can be installed in the pipe system in the simplest way by means of tapping clamps. Since such a pipe system has a wide variety of pipe dimensions, mounting brackets are provided, which are used in conjunction with an appropriate drilling tool under pressure or in a depressurized state.
  • the measuring probe 1 can also be screwed in by means of various adapters adapted to the different tapping clamps. After installation of measuring probe 1, direct access to drinking water is no longer possible, so that there is no danger of intentional or unintentional drinking water pollution.
  • the proposed measuring probe and the proposed method are essentially to have a constant control by arranging a large number of measuring probes, which is not only limited to the main lines, but above all to close networking - where mainly a particular water loss occurs - sufficient.
  • specially designed measuring probes are required, which must be fixedly mounted on the lines and should be constructed in a simple and inexpensive manner, so that such a large number of measuring points can be realized at low cost.
  • drinking water is becoming increasingly valuable and if leaks or faulty valves have to be found quickly - before water escapes anywhere on the surface - then substantial investments have to be made in such an area.

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Abstract

Bei einer Meßsonde (1) für Wasserversorgungsnetze (13) sind Meßelemente für die Ausgabe von Meßgrößen bezüglich des Durchflusses, nämlich der Durchflußmenge und -richtung, des Wasserdruckes und des Fließgeräusches integriert, wobei alle diese Meßelemente mittels Übertragung per Funk, Modem oder Kabelanschluß an einen Datensammler (12) angeschlossen oder anschließbar sind. Die Meßsonden sind an den Schlüsselstellen (10) und an verschiedensten, möglichst eng aufeinanderfolgenden Meßpunkten (11) im Wasserversorgungsnetz (13) verbleibend installiert und können so durch Lieferung aller erforderlicher Daten zur raschen und punktgenauen Auffindung von Leckstellen sowie zur ständigen Überwachung beitragen.

Description

Verfahren und Meßsonde zur Durchführung von Messungen in Wasserversorgungssystemen
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung von Messungen für die Feststellung von Wasserverlusten und die Ortung der Leckstellen in Wasserversorgungssystemen unter Einsatz von Meßsonden sowie eine Meßsonde zur Durchführung des Verfahrens.
Stand der Technik
Durch Rohrbrüche oder auch durch undichte Abschnitte im Bereich der Wasserleitungen oder aber im Bereich der Wasserverbraucher treten teils erhebliche Verluste auf. Da die Leitungen der Wasserversorgungsnetze in der Regel unterirdisch verlegt sind, können Leckverluste nur selten sofort erkannt werden, und zwar insbesondere dann nicht, wenn die einzelnen Leckverluste nicht übermäßig groß sind. Solche Leckverluste sind insbesondere jene Wassermengen, welche sich aus der Differenz der gelieferten Wassermenge und der den Verbrauchern in Rechnung zu stellenden Wassermenge ergeben.
Aus der EP-A 0 009 263 ist bereits ein Verfahren zur Leckortung in vermaschten Leitungsnetzen sowie ein dabei verwendbarer Meßschacht bekannt geworden. Hier werden Kontrollstellen aufgebaut, an denen die Durchflußeigenschaften gleichzeitig und jeweils über eine bestimmte kurze Zeit für das ganze Leitungssystem regelmäßig und gleichzeitig erfaßt werden können. An allen Kontrollstellen ist ein eigens dafür vorgesehener Kontroll- schacht herzustellen, wobei dadurch auch die bestehenden Leitungen unterbrochen werden müssen, um Schieber, Meßeinrichtungen oder Wasserzähler einsetzen zu können. Mit einer derartigen Ausstattung und dem hier vorgesehenen Verfahren sind wohl erste Schritte zu einem eventuell großflächig zu ortenden Leckverlust zu machen, eine konkrete Lecksuche und eine exakte Fehlerortung ist damit jedoch nicht möglich. Auch ist als nachteilig zu werten, daß eine nachträgliche Ausstattung eines Wasserversorgungssy- stems mit einer solchen Einrichtung wohl schon aus Kostengründen nicht nur für die Erstellung, sondern auch für den laufenden Betrieb, scheitern wird.
Die EP-A-0 009 263 gibt ferner zum zugrundeliegenden Stand der Technik an, es sei zur Überwachung von Leitungen auf Leckverluste und zur Leckortung in diesen Leitungen bei Erdöl-Pipelines bekannt, Kontrollstellen im Verlauf der Leitungen einzurichten und die dort erfaßten Durchflußeigenschaften wie Durchflußmenge, Durchflußrichtung, Durchflußgeräusch, Fluiddruck oder dgl. in bezug auf das den Leitungen zugeführte und aus diesen wieder abgeführte Fluid auszuwerten, um anschließend bei Feststellen eines Lecks den Leitungsverlauf zwischen zwei solchen Kontrollstellen mittels gezielter Meß- und Ortungsmaßnahmen zu orten und anschließend zu beseitigen. Solche Verfahren seien beispielsweise bekannt aus „Z. 3R International, 15. Jg. (Juli 1976) H.7, S. 375-381", „Z. TU 11 (Juni 1970) Nr. 6, S. 213-215", „Z.Öl - Zeitschrift für die Mineralölwirtschaft (1973) S. 2-6". (Die entsprechende EP-B-0 009 263 gibt für die letztgenannte Literaturstelle statt 1973 als Erscheinungsjahr 1979 an.) Keine dieser Literaturstellen zeigt für sich ein Verfahren oder eine Meßsonde, um alle oben erwähnten Durchflußeigenschaften ermitteln zu können. Jede Literaturstelle betrifft vielmehr eine oder zwei der genannten Durchflußeigenschaften wie z.B. Menge und Druck oder Richtung und Druck oder dgl. Auf diese Weise lassen sich bei Erdöl-Pipelines mit viel Aufwand zwar Lecks ermitteln, nicht aber in Wasserversorgungssystemen, wo es zahllose Abzweigungen gibt. Gemäß der EP-A-0 009 263 ist dieses Problem dadurch gelöst worden, daß Unter-Leitungsnetze gebildet werden. Es besteht ein Bedarf an einem Verfahren und einer Meßsonde, mit dem sich in Wasserversorgungssystemen Lecks sicherer orten lassen, ohne daß auf UnterLeitungsnetze zurückgegriffen werden muß.
Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein Verfahren der eingangs genannten Art und eine Meßsonde zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, durch welche eine exakte Analyse im Bereich von Wasserversorgungssystemen einschließlich einer genauen Ortung einer Leckstelle ermöglicht wird, wobei die Meßsonde einfach montierbar sein soll.
Darstellung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Meßsonden in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen oder ständig eine Messung des Durchflusses, nämlich der Durchflußmenge und -richtung, des Wasserdruckes und des Fließgeräusches an Meßstellen durchführen, um eine Analyse mittels eines Auswertegerätes auf der Basis eines Nullverbrauches vorzunehmen und mit den Daten bezüglich des Wasserdruckes, des Fließgeräusches sowie der Durchflußmen- ge und der Durchflußrichtung die Annäherung zu einer Leckstelle zu definieren, wobei der Geräuschaufnehmer jeder Meßsonde einzeln an einen Geräuschkorrelator angeschlossen wird, um schlußendlich eine punktgenaue Leckortung zwischen zwei benachbarten Meßsonden durchzuführen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können somit alle drei Parameter, nämlich Durchfluß (Durchflußmenge und -richtung), Wasserdruck und Fließgeräusch mit jeder Meßsonde ermittelt werden, im Gegensatz zu den aus den weiter oben erwähnten Literaturstellen bekannten Verfahren, bei denen immer nur höchstens zwei dieser Parameter ausgewertet werden, wobei offen bleibt, ob die Erfassung der Parameter überhaupt an derselben Meßstelle erfolgt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können Verluste des kostbaren, vorwiegend aufbereiteten Trinkwasser, das teils in größeren Mengen in den Versorgungsleitungen verloren geht, auf ein Minimum reduziert werden. Der für die Installation, aber auch für die Durchführung der Messungen und Analysen entstehende Kostenaufwand bleibt in einer vertretbaren Größe. Die Abfrage kann zyklisch an vorgesehenen Terminals durch ein Lesegerät erfolgen. Jede Meßsonde kann auch unbeschaltet installiert sein und nur bei Bedarf bzw. bei Routinemessungen direkt an einen Datensammler angeschlossen werden. Die erforderliche Einschaltdauer - vornehmlich zu den beruhigten Tages- und Nachtzeiten - wird in der Regel dreißig bis sechzig Minuten nicht übersteigen. Wiederholungsmessungen zum gleichen Zeitpunkt durchgeführt vermitteln im Vergleich mehrerer Messungen eine sehr genaue Analyse des Wasserverlustes und vor allem des „Quasi- Nullverbrauches". Da mehrere Meßsonden in entsprechenden Abständen zueinander bzw. auch an Abzweigungen eingesetzt sind, kann durch die Aufzeichnung des Wasser- druckes und des Fließgeräusches sowie der Durchflußrichtung und Durchflußmenge die Annäherung zur Leckstelle definiert werden. Durch die integrierten Geräuschaufnehmer bzw. Tonaufnehmer und einen auf diese abgestimmten Geräuschkorrelator kann zwischen zwei Meßsonden dann punktgenau eine Ortung der Leckstelle erfolgen.
Es ist beispielsweise möglich, daß alle Meßsonden mit einem Auswertegerät oder einem Datensammler über Terminals, Funk, Modem oder eine Verkabelung verbunden werden, wobei die Meßelemente der jeweils interessierenden Meßsonden abgerufen und ausgewertet werden, wobei Analysen des Wasserverlustes an den vermeintlichen Bereichen oder auch regelmäßig und manuell oder automatisch einschaltbar durchgeführt werden. Es sind also diverse Möglichkeiten vorhanden, die Daten direkt in einer Zentrale oder aber vor Ort abzurufen. Gerade in Winterzeiten, wenn Schachtdeckel, Schieberdeckel usw. festgefroren sind, kann dies von oberhalb des Erdbodens installierten Terminals aus problemlos durchgeführt werden. Dabei ist es ja nur wesentlich, exakt die Stelle des Leckverlustes zwischen zwei eingesetzten Meßsonden definieren zu können, damit nur ein kleiner Bereich aufgegraben werden muß, um schlußendlich das Leck zu reparieren.
Bei einer Montage von vielen Meßsonden ergeben sich auch sehr vorteilhafte Möglichkeiten beim erfindungsgemäßen Verfahren. Es wird dann vorgeschlagen, daß nach Art eines Zufallsgenerators, insbesondere bei zentral angeordneten Auswerteanlagen, beispielsweise einem Datensammler oder auch einem Geräuschkorrelator, abwechselnd und in sich wiederholenden Abständen verschiedene Bereiche des Wasserleitungsnetzes auf Wasserverlust und Leckstellen analysiert werden. Es ist dadurch eine ständige Beobachtung des Wasserversorgungsnetzes möglich, um dadurch Leckverlusten vorzubeugen oder auch massive Leckverluste schnell erkennen zu können. Durch eine Langzeitanalyse mit regelmäßig oder auch unregelmäßig sich immer wiederholenden Messungen kann sofort auf eine wesentliche Abweichung der Meßdaten von einer einzigen oder von mehreren Meßsonden reagiert werden.
Die Meßsonde zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß in die Meßsonde Meßelemente für die Ausgabe von Meßgrößen bezüglich des Durchflusses, des Druckes und des Fließgeräusches integriert sind, wobei alle diese Meßelemente mittels Übertragung per Funk, Modem oder Kabelanschluß an Auswertegeräte oder einen Datensammler anschließbar sind.
Mit einer solchen Meßsonde ist es möglich geworden, engmaschig ein Wasserversor- gungssystem mit Meßstellen zu versehen, wobei auch engmaschig Leckstellen ermittelt werden können. Bisher war es nur möglich, durch Einsatz verschiedenster Systeme eine Meßmethode nach der anderen anzuwenden, wobei mühsam auf eine annähernd zufriedenstellendes Ergebnis zu kommen war. Durch die Erfindung ist es möglich geworden, daß an allen Meßstellen auch alle erforderlichen Meßelemente zur Verfügung stehen, damit in Kombination aller Meßstellen und damit auch Meßverfahren rasch und punktgenau auf eine gesuchte Leckstelle hinzukommen ist. Wenn gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise vorgeschlagen wird, daß die Meßelemente in eine hülsenartige Gewindespindel eingesetzt sind, wobei diese Gewindespindel in eine Anbohrschelle eingedreht oder eindrehbar ist, dann wird eine optimale Möglichkeit geschaffen, die Meßsonde jederzeit auch nachträglich auch in ein unter Druck stehendes Leitungssystem einzusetzen. Es bedarf dazu keines speziellen Schachtes, der aufgrund von notwendigen Schiebern usw. ständig zugänglich sein muß, sondern es genügt eine entsprechende Verkabelung beispielsweise zur Erdoberfläche hin, wo dann die weitere Verbindung durch Terminals, Funk, Modem oder eben mit einer kompletten Verbindung der Meßsonden untereinander verfolgt.
Eine vorteilhafte Maßnahme liegt darin, daß die drei Meßelemente in die Gewindespindel integriert sind. Es können also auf kleinstem Raum alle notwendigen Meßelemente untergebracht werden, welche für eine optimale Messung und Auswertung vorteilhaft sind. Da- bei kann das Meßelement für den Durchfluß ein induktives oder kapazitives Meßelement sein.
Da die Leitungssysteme bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Montagemöglichkeit über eine Anbohrschelle in vollem Betrieb sind, also unter vollem Druck stehen, ist es vorteilhaft, wenn das Außengewinde der Gewindespindel ein Feingewinde oder eine Gewindeart ist, welches bzw. welche den Einbau in unter Druck stehenden Wasserleitungen erlaubt. Dadurch ist es trotz des entgegenwirkenden Druckes leicht möglich, die Meßsonde einzudrehen.
Damit auch eine gute Angriffsmöglichkeit zum Einsetzen der Meßsonde gegeben ist, wird vorgeschlagen, daß die als Gewindespindel ausgebildete Meßsonde an ihrem einen Ende einen Werkzeugangriff nach Art eines Schraubenkopfes aufweist. Dadurch kann ein Werkzeug zur Übertragung des notwendigen Drehmoments in einfacher Weise angesetzt werden.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Meßsonde kann diese direkt an eine Leitung angesetzt werden und demgemäß an irgend einer Stelle der Leitung verbleiben oder aber es kann auch eine Montage in einem bereits vorhandenen Schacht erfolgen. Es ergeben sich daher verschiedene Möglichkeiten der Datenweiterleitung. Es wird daher vorgeschlagen, daß an der Meßsonde ein Kabelauslaß für die Meßleitung(en) vorgesehen ist oder eine Steckanordnung zum Anschluß eines oder mehrerer Auswertegeräte(s). Gerade durch die erfindungsgemäße Konstruktion der Meßsonde ergeben sich viele Möglichkeiten, die bisher nicht gegeben waren. Es wird daher vorgeschlagen, daß solche Meßsonden an einer Vielzahl von festlegbaren Meßstellen eines Wasserversorgungssystems, insbesondere eines Trinkwasserversorgungsnetzes, installiert sind, vorzugsweise über Anbohrschellen, und in diesem verbleibend angeordnet sind. Nach einer einmaligen Montage, sei es bei einer Neuverlegung von Wasserleitungen oder aber bei einer Nachrüstung bestehender Leitungssysteme, steht anschließend eine optimale Möglichkeit zur ständigen Analyse des Wasserversorgungssystems zur Verfügung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der nachstehenden Beschreibung anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:
Fig.1 schematisch dargestellt eine erfindungsgemäße Meßsonde;
Fig.2 eine Schrägsicht einer handelsüblichen Anbohrschelle, in welche die Meßsonde eingesetzt wird, teilweise aufgeschnitten dargestellt;
Fig.3 schematisch dargestellt einen Leitungsbereich in einem Wasserversorgungssystem.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
In eine in Fig.1 dargestellte Meßsonde 1 für Wasserversorgungsnetze sind Meßelemente, und zwar eine Sonde 2 für die Durchflußmessung, ein Drucksensor 3 und ein Ge- räuschaufnehmer 4, für die Ausgabe von Meßgrößen bezüglich des Durchflusses, nämlich der Durchflußmenge und -richtung, des Wasserdruckes und des Fließgeräusches integriert. Diese Meßelemente sind mittels Übertragung über ein Terminal, per Funk, Modem oder Kabelanschluß an ein Auswertegerät oder einen Datensammler 12 oder bezüglich des Geräuschaufnehmers an einen Korrelator angeschlossen oder anschließbar. Das Wesentliche ist also, daß in einer Meßsonde alle Meßelemente integriert sind, welche für eine optimale Leckortung und somit für eine optimale Überwachung und Analyse eines Wasserversorgungsnetzes erforderlich werden. Es stehen also an allen Meßstellen Meßsonden zur Verfügung, welche alle benötigten Meßwerte liefern können.
Die Meßelemente sind in eine hülsenartige Gewindespindel 5 eingesetzt, wobei diese Gewindespindel 5 in eine Anbohrschelle 6 eingedreht oder eindrehbar ist. Es ist somit eine einfache Montage der Meßsonde 1 auch nach vielen Jahren möglich, falls ein Wasserversorgungssystem entsprechend ausgerüstet werden soll. Auf diese Weise ist es auch möglich, Schritt für Schritt ein Wasserversorgungssystem entsprechend mit Meßsonden auszubauen, da eine Montage mit Anbohrschellen jederzeit und an beliebigen Stellen durchführbar ist.
Vorteilhaft ist die Sonde 2 für die Durchflußmessung als induktiver Durchflußmesser ausgebildet. Der Drucksensor 3 und der Geräuschaufnehmer 4 können als an sich bekannte Baugruppen ausgeführt sein, welche jedoch in die Gewindespindel integrierbar sein müs- sen. Auf die exakte Ausführung der integrierten Meßelemente kommt es nicht an. Es können Meßelemente der verschiedensten Fabrikation und der verschiedensten Wirkungsweise sein, welche jedoch in Abstimmung aufeinander die für die notwendigen Analysen erforderlichen Werte liefern können.
Die Gewindespindel 5 ist natürlich mit einem Außengewinde versehen, wobei dieses Außengewinde vorteilhaft ein Feingewinde ist. Es könnte aber auch eine andere Gewindeart vorgesehen werden, welche einen Einbau der Meßsonde 1 in eine unter Druck stehende Leitung ermöglicht. Für die Handhabung der als Gewindespindel 5 ausgeführten Meßsonde 1 weist diese an ihrem einen Ende einen Werkzeugangriff 8 nach Art eines Schrau- benkopfes auf. Im Rahmen der Erfindung kann natürlich auch jede andere Variante eines Werkzeugangriffes vorgesehen werden. Falls eine besonders schlanke Ausführung einer Meßsonde erforderlich ist, wäre auch ein Innenwerkzeugangriff an dem einen Ende der Meßsonde denkbar, wobei dann Kabel oder Meßleitungen 9 auch seitlich hinausgeführt werden könnten.
An der Meßsonde 1 ist ein Auslaß für die Meßleitung(en) 9 vorgesehen. Dieses Kabel kann beispielsweise zu einem oberirdischen Terminal geführt werden. Dadurch wäre auch ein ständiger Zugriff an die Meßdaten vor Ort möglich, ohne daß Schachtdeckel usw. zuerst angehoben werden müssen. Es ist aber auch möglich, an der Meßsonde 1 selbst oder eben in einem gut zugänglichen Terminal eine Steckanordnung zum Anschluß einer oder mehrerer Auswertegeräte oder Datensammler 12 vorzusehen. Wie der Fig.3 entnommen werden kann, werden Meßsonden 1 mit allen integrierten Meßelementen an Schlüsselstellen 10 und an einer Vielzahl von festlegbaren Meßstellen 11 eines Wasserversorgungsnetzes 13, insbesondere eines Trinkwasserversorgungsnetzes installiert. Wenn sie nicht bereits bei der Neuerstellung eines Wasserversorgungsnetzes angebracht werden, können diese Meßsonden 1 auch nachträglich durch die Montage von Anbohrschellen 6 angeordnet werden. Die Meßsonden 1 bilden also einen festen Bestandteil für die ständige Nutzung im Wasserversorgungsnetz 13 und sind in diesem verbleibend angeordnet. Über Meßleitungen 14 oder über Funk oder über ein Modem sind die Meßsonden 1 an ein Auswertesystem oder einen oder mehrere Datensammler 12 angeschlossen oder bei Bedarf anschließbar.
Zur Durchführung von Vergleichsmessungen für die Feststellung von Wasserverlusten und die Ortung der Leckstellen in Wasserversorgungssystemen unter Einsatz von Meß- sonden 1 werden in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen oder ständig eine Messung des Durchflusses und des Druckes unter gegebenenfalls teilweiser oder ständiger Zuschaltung des Geräuschaufnehmers 4 anhand ständig an Schlüsselstellen 10 und/oder Meßstellen 11 installierter Meßsonden 1 eine Analyse mittels eines Auswertesystems oder eines Datensammlers 12, wobei u.a. auch ein Geräuschkorrelator 12 vor- gesehen ist, durchgeführt. Dadurch kann ein „Quasi-Nullverbrauch" festgehalten werden. Die Daten bezüglich des Wasserdruckes und des Fließgeräusches sowie der Durchflußmenge und der Durchflußrichtung definieren die Annäherung zu einer Leckstelle. Der Geräuschaufnehmer 4 in jeder Meßsonde 1 kann einzeln an einen Geräuschkorrelator angeschlossen werden, um schlußendlich eine punktgenaue Leckortung zwischen zwei be- nachbarten Meßsonden 1 und somit zwischen benachbarten Schlüsselstellen 10 und/oder Meßpunkten 11 durchzuführen. Dazu bedarf es aber eines entsprechend geringen Ab- standes der mit Geräuschaufnehmern 4 versehenen Meßsonden. Die Möglichkeit der Durchführung einer Geräuschkorrelation ist abhängig von der Art der Leitungen des Wasserversorgungssystems. Bei Kunststoffleitungen müssen die Meßsonden in kleineren Ab- ständen vorhanden sein als bei Leitungen aus Gußrohren.
Alle Meßsonden 1 sind mit dem Auswertegerät oder dem Datensammler 12 über Terminals, Funk, Modem oder eine Verkabelung verbunden, wobei die Meßelemente der jeweils interessierenden Meßsonden 1 abgerufen und ausgewertet werden. Dadurch kön- nen Analysen des Wasserverlustes an den vermeintlichen Bereichen oder auch regelmäßig und manuell oder automatisch einschaltbar durchgeführt werden. Gerade durch die besondere Ausbildung der Meßsonden 1 und das Meß- und Auswertungsverfahren bezüglich der gewonnenen Daten stehen noch weitere Möglichkeiten offen, das kostbare Gut Trinkwasser ständig zu überwachen. So wäre es möglich, nach Art eines Zufallsgenerators bei einem zentral angeordneten Auswertegerät oder Datensammler 12 abwechselnd und in sich wiederholenden Abständen verschiedene Bereiche des Wasserleitungsπetzes 13 auf Wasserverlust und Leckstellen zu analysieren.
Die erfindungsgemäße Meßsonde 1 und das Verfahren sind vorteilhaft bei kommunalen Trinkwasserversorgungssystemen einzusetzen, da es dort immer wieder durch Lecks oder durch undichte Ventile in den Versorgungseinheiten selbst (Wohnhäuser, Büros, aber auch Industrie und Gewerbe usw.) zu teils ganz erheblichen Wasserverlusten kommt. Diese Leckstellen und somit Wasserverluste werden in der Regel auch nur dann entdeckt, wenn ein Wasserschaden sichtbar wird. Zu einer Messung genügt hier nicht allein ein eventuell auch an verschiedenen Orten, z.B. einer Hauptverzweigstelle, an den Hausanschlüssen usw. montierter Durchflußmengenmesser.
Es wird hier eine Verlustmeßanlage vorgeschlagen, welche in mehrfacher bis vielfacher Anordnung in einem Wasserversorgungssystem eingesetzt wird und auch dort eingesetzt bleibt. Es kann dann in relativ kleinen Leitungsabschnitten festgestellt werden, ob mehr als zu bestimmten Tages- oder Nachtzeiten üblich ein Wasserfluß bzw. eine Durchflußmenge - auch in einer bestimmten Durchflußrichtung - oder aber bestimmte Geräusche oder eine Druckänderung in der Leitung auf einen möglichen Wasserverlust hinweisen. Es kann also eine engmaschige Kontrollmöglichkeit für jedes Wasserwerk geschaffen wer- den. Je mehr Meßsonden in einem Wasserversorgungssystem angeordnet sind, um so genauer kann eine ständige Überwachung erfolgen.
Es sind also fixe Meßstellen in vielfacher Anordnung an den Hauptzubringerleitungen, an den Ringleitungen und auch an den Leitungen im engen Vernetzungsbereich angeordnet. Bei einer Neuverlegung von Leitungen können auch entsprechende Verbindungsleitungen mit eingelegt werden. Auf jeden Fall bleiben die Meßstellen immer an der Einsatzstelle vorhanden. Es sind auch Fernabfragen oder eine Verbindung z.B. über Modems zu einer zentralen Kontrollstation möglich, so daß gegebenenfalls nur eine Auswertestation bzw. ein Datensammler 12 für die Auswertung der Daten der Meßergebnisse notwendig ist. So ist es auch möglich, z.B. während der Nachtstunden in ganz speziellen Bereichen immer wieder zu kontrollieren, um feststellen zu können, ob eine Änderung der sonst üblichen Durchflußmenge vorliegt. Die ideale Anordnung ist natürlich, wenn alle Meßstellen von einer zentralen Kontrollstation aus beliebig miteinander kombiniert für Messungen herangezogen werden können.
Jede Meßsonde 1 kann auf einfachste Art und Weise in das Leitungssystem mittels Anbohrschellen eingebaut werden. Da ein solches Leitungssystem verschiedenste Rohrdimensionen hat, werden Anbauschellen vorgesehen, die in Zusammenwirken mit einem entsprechenden Bohrwerkzeug unter Druck oder in drucklosem Zustand angesetzt werden. Die Meßsonde 1 kann auch mittels diverser, auf die unterschiedlichen Anbohr- schellen angepaßte Adapter eingeschraubt werden. Nach Einbau der Meßsonde 1 ist kein direkter Zugang zum Trinkwasser mehr möglich, so daß keine Gefahr für eine absichtliche oder auch unabsichtliche Trinkwasserverschmutzung gegeben ist.
Bei der hier vorgeschlagenen Meßsonde und dem vorgeschlagenen Verfahren geht es im wesentlichen darum, durch Anordnung einer Vielzahl von Meßsonden eine ständige Kontrolle zu haben, die nicht nur auf die Hauptleitungen beschränkt ist, sondern vor allem bis in die enge Vernetzung - wo hauptsächlich ein besonderer Wasserverlust auftritt - hinreicht. In diesem Zusammenhang bedarf es natürlich besonders ausgestalteter Meßsonden, welche an den Leitungen fix montiert sein müssen und in einfacher und kostengün- stiger Weise aufgebaut sein sollen, damit eine solche Vielzahl von Meßpunkten überhaupt kostengünstig zu verwirklichen ist. Wenn aber gerade Trinkwasser immer wertvoller wird und wenn darum Leckstellen oder fehlerhafte Ventile rasch aufgefunden werden müssen - bevor irgendwo an der Oberfläche Wasser austritt - dann sind in einem solchen Bereich auch wesentliche Investitionen zu tätigen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Durchführung von Messungen für die Feststellung von Wasserverlusten und die Ortung der Leckstellen in Wasserversorgungssystemen unter Einsatz von Meßsonden, die in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen oder ständig eine
Messung des Durchflusses, nämlich der Durchflußmenge und -richtung, des Wasserdruckes und des Fließgeräusches an Meßstellen (11) durchführen, um eine Analyse mittels eines Auswertegerätes (12) auf der Basis eines Nullverbrauches vorzunehmen und mit den Daten bezüglich des Wasserdruckes, des Fließgeräusches sowie der Durchflußmenge und der Durchflußrichtung die Annäherung zu einer Leckstelle zu definieren, wobei der Geräuschaufnehmer (4) jeder Meßsonde (1) einzeln an einen Geräuschkorrelator angeschlossen wird, um schlußendlich eine punktgenaue Leckortung zwischen zwei benachbarten Meßsonden (1) durchzuführen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Art eines Zufallsgenerators abwechselnd und in sich wiederholenden Abständen verschiedene Bereiche des Wasserieitungsnetzes (13) auf Wasserverlust und Leckstellen analysiert werden.
3. Meßsonde zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- kennzeichnet, daß in die Meßsonde Meßelemente für die Ausgabe von Meßgrößen bezüglich des Durchflusses, des Druckes und des Fließgeräusches integriert sind, wobei alle diese Meßelemente mittels Übertragung per Funk, Modem oder Kabelanschluß an Auswertegeräte oder einen Datensammler (12) anschließbar sind.
4. Meßsonde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelemente in eine hülsenartige Gewindespindel (5) eingesetzt sind, wobei diese Gewindespindel (5) in eine Anbohrschelle (6) eingedreht oder eindrehbar ist.
5. Meßsonde nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Meßelemente in die Gewindespindel (5) integriert sind.
6. Meßsonde nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengewinde der Gewindespindel (5) ein Feingewinde oder eine Gewindeart ist, welches bzw. welche den Einbau der Meßsonde in unter Druck stehender Wasserleitungen erlaubt.
7. Meßsonde nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die als Gewindespindel (5) ausgebildete Meßsonde (1) an ihrem einen Ende einen Werkzeugangriff (8) nach Art eines Schraubenkopfes aufweist.
8. Meßsonde nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Me- ßelement für den Durchfluß ein induktives Meßeiement (2) ist.
9. Meßsonde nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement für den Durchfluß ein kapazitives Meßelement ist.
10. Meßsonde nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der Meßsonde (1) ein Kabelauslaß für Meßleitungen (9) vorgesehen ist oder eine Steckanordnung zum Anschluß eines oder mehrerer Auswertegeräte.
11. Meßsonde nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß solche Meßsonden (1) an einer Vielzahl von festlegbaren Meßstellen (11) eines Wasserversorgungssystems (13) installiert sind, vorzugsweise über Anbohrschellen (6), und in diesem verbleibend angeordnet sind.
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