FRANZE KLAUS (DE)
JAX PETER (DE)
KNOBLACH WALTER (DE)
FRANZE KLAUS (DE)
JAX PETER (DE)
| DE2431907A1 | 1976-01-15 | |||
| GB2181259A | 1987-04-15 |
| 1. | Verfahren zur Bereitstellung eines Volumens einer Testsub¬ stanz (H2) in eine mit einem Prüfmedium gefüllte Überwa chungsleitung (2), die zur Bestimmung von Konzentrationspro¬ filen flüsεiger und/oder gasförmiger Stoffe längs einer Strecke verlegbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Test¬ substanz (H2) in Abhängigkeit vom Druck (p) , vorzugsweise bei Über oder Unterschreiten eines Grenzwertes für den Druck (p) in der Uberwachungsleitung (2), freigegeben wird. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein er steε, zwiεchen einem Vorratεbehälter (7) der Teεtsubstanz (H2) und der Uberwachungsleitung (2) eingeschaltetes Absperr¬ mittel (4) und ein zweites, in der Überwachungsleitung (2) eingeschaltetes Absperrmittel (6) geöffnet werden, εo daß die Testsubstanz (H2) in die Überwachungsleitung (2) eingegeben wird. |
| 3. | Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Vorratsbehälter (7) für eine Testsubεtanz (H2) , der über ein erstes Absperrmittel (4) mit der Überwa chungsleitung (2) verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Ein¬ richtung (8, 9) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit vom Druck (p) . in der Uberwachungsleitung (2), vorzugsweise bei Über¬ oder Unterschreiten eines Grenzwerts für den Druck (p) , das erste Absperrmittel (4) öffnet. |
| 4. | Vorrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ein¬ richtung (8, 9) einen Druckschalter (8a) aufweist, der bei Über oder Unterschreiten des vorgegebenen Grenzwerts ein Steuersignal (S) zur Verfügung εtellt.. |
| 5. | Vorrichtung nach Anεpruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ein¬ richtung (8, 9) eine Steuerungseinrichtung (9) aufweiεt, die bei Anliegen des Steuersignalε (S) das erεte Abεperrmittel (4) ansteuert. |
| 6. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in der Uberwachungsleitung (2) ein zweites Absperrmittel (6) einge schaltet ist, das ebenfalls druckabhängig steuerbar ist. |
| 7. | Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Steue¬ rungseinrichtung (9) mit dem zweiten Absperrmittel (6) zur Ansteuerung desselben verbunden ist. |
| 8. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Vor¬ ratsbehälter (7) für die Testsubstanz (H2) ein Wasserstoffbe hälter der eine Elektrolysezelle (7) ist. |
| 9. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7 und 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ein¬ richtung (8, 9) mit der Elektrolysezelle (7) verbunden ist, die bei Ansteuerung durch die Einrichtung (8, 9) als Testεub stanz ein Testgas, insbesondere Wasserstoffgaε, bereitstellt. |
| 10. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 biε 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Vor ratsbehälter (7) für die Testεubεtanz eine Gaεkartuεche, ins¬ besondere eine Butangaskartusche, ist. |
| 11. | Vorrichtung nach einem der Anεprüche 3 biε 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in die Überwachungsleitung (2) eine Droεselstrecke (3) eingeschaltet ist. |
| 12. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 biε 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß an einem Ende der Ubnerwachungsleitung (2) ein Sensor (11) und eine Pumpe (12) angeordnet sind. |
Verfahren und Vorrichtung zur Bereitstellung eines Volumens einer Substanz
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung eines Volumens einer Testsubstanz in eine mit einem Prüfmedium ge¬ füllte Überwachungsleitung, die zur Bestimmung von Konzen¬ trationsprofilen flüssiger und/oder gasförmiger Stoffe längs einer Strecke verlegbar ist, und sie betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Mit der deutschen Patentschrift 24 31 907 ist ein Verfahren zur Lecksuche beschrieben worden, bei dem entlang einer zu überwachenden Strecke eine Überwachungsleitung verlegt wird, die so ausgebildet ist, daß flüssige oder gasförmige Stoffe in ihr Inneres eindringen können. Die Überwachungsleitung iεt mit einem Prüfmedium, wie z.B. Luft, gefüllt. In zeitlichen Abständen wird die Säule des Prüfmediums durch die Überwa- chungsleitung hindurchgeschoben und an einem für die Stoffe empfindlichen Fühler (Sensor) vorbeigeführt. Vor der Beförde¬ rung der Säule des Prüfmediums wird in die Uberwachungslei¬ tung als Wegmarke ein definiertes geringes Volumen einer Testsubstanz eingebracht, für welches der Fühler ebenfalls empfindlich ist. Auf diese Weise wird ein Test-Peak erzeugt, der zu Kalibrierzwecken herangezogen wird. Mittels solcher Test-Peaks kann die Ortungsgenauigkeit erhöht werden.
In der Praxis wird als Überwachungsleitung ein Diffusions- schlauch verwendet, der entlang der zu überwachenden Strecke, beispielsweise einer Pipeline für Rohöl oder Gas, verlegt wird. Der Diffusionsschlauch ist mit Luft als Prüfmedium ge¬ füllt. Bei Auftreten eines Lecks in der Strecke diffundieren, die aus der Strecke ausgetretenen Stoffe am Ort des Lecks in den Diffusionsschlauch und bilden so eine Marke in der Säule des Prüfmediumε. Mittels einer Saugpumpe wird die Säule des Prüfmediums in zeitlichen Abständen an Gasεensoren vorbeige-
führt . Prinzipiell kann auch eine Druckpumpe verwendet wer¬ den. Aus der Aufzeichnung der Pumpzeit gegen das Fühlersignal läßt sich feststellen, an welchem Ort sich das Leck in der Strecke befindet.
Um den Test-Peak zu erzeugen und damit die Vorrichtung zu ka¬ librieren, wird vor dem Absaugen des Prüfmediums am einen Ende der Strecke mittels einer Dosier-Vorrichtung eine defi¬ nierte geringe Menge Wasserstoffgaε als Testsubstanz in das Prüfmedium eingegeben. Diese Dosier-Vorrichtung kann somit auch als "Test-Peak-Generator" bezeichnet werden. Zur Erzeu¬ gung des Wasserstoffs kann dabei eine Elektrolysezelle vorge¬ sehen sein, die über ein Ventil mit der Uberwachungsleitung in Verbindung steht. Die Elektrolysezelle und das Ventil wer- den dann entweder elektrisch über entlang der Strecke ge¬ führte Kabel oder durch Funk gesteuert, d.h. ein- und ausge¬ schaltet. Dabei kann von einer Zeitsteuerung Gebrauch gemacht werden, d.h. zu fest vorgegebenen Zeitpunkten wird die Erzeu¬ gung eines Test-Peaks ausgelöst.
Der Nachteil des beschriebenen Test-Peak-Generators für das sogenannte LEOS-Verfahren besteht darin, daß das Verlegen von Kabeln, insbesondere entlang langer Strecken, teuer ist. Auch eine Steuerung der Elektrolysezelle und des Ventils durch Funk ist kostenaufwendig, da ein Sender und ein Empfänger be¬ reitgestellt werden müssen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannte Art anzugeben, welche die Bereitstellung eines definierten Volumens einer in eine Überwachungsleitung aufzugebenden Test-Substanz auf einfache und kostengünstige Weise ermöglichen.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Testsubstanz (H 2 ) in Abhängigkeit vom Druck, vorzugsweise bei Über- oder Unterschreiten eines Grenzwertes für den Druck, in der Uberwachungsleitung freige-
geben wird. Bezüglich der Vorrichtung wird sie erfindungsge¬ mäß dadurch gelost, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die m Abhängigkeit vom Druck in der Uberwachungsleitung, vor¬ zugsweise bei Über- oder Unterschreiten eines Grenzwerts für den Druck, das erste Absperrmittel öffnet. Zweckmäßige Wei¬ terbildungen der Erfindung ergeben sich auε den Unteranspru¬ chen.
Nach der Erfindung handelt es sich also vorliegend um eine Drucksteuerung. Es wird bevorzugt die Testsubstanz im Falle der Verwendung einer Druckpumpe bei Überschreiten und im Falle der Verwendung einer Saugpumpe bei Unterschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts für den Druck in der Uberwachungs¬ leitung freigegeben, um einen Test-Peak zu erzeugen. Auf dieεe Weise wird die Erzeugung des Test-Peaks nicht zeitge¬ steuert, sondern pneumatisch geεteuert und damit automatisch vorgenommen. Wenn die unter Umständen weit entfernte Pumpe in Betrieb gesetzt wird, entsteht ein Unterdruck oder Überdruck gegenüber der Umgebung, der zum Generieren eineε Doεiervolu- menε und damit zum Auslösen eines Test-Peaks führt.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß das Verlegen von Kabeln entlang der Strecke oder das Bereitstellen einer Funkfern- steuereinrichtung nicht mehr notwendig ist, so daß eine ko- stengunstige Vorrichtung zur Überwachung der Strecke bereit¬ gestellt wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Testsubstanz durch Öffnen eines erεten, zwiεchen einem Vorrat der Teεtsubstanz und der Überwachungsleitung eingeschalteten Absperrmittels und durch Offnen eines zweiten, in die Uberwa¬ chungsleitung eingeschalteten Absperrmittels freigegeben.
Wie erwähnt, ist zur Durchfuhrung des erfmdungεgemäßen Ver- fahrens eine Vorrichtung vorgesehen, die eine Einrichtung um¬ faßt, welche bevorzugt bei Über- oder Unterschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts für den Druck in der Überwachungε-
leitung ein Öffnen des ersten Absperrmittels bewirkt. Hierbei handelt es sich also um einen pneumatisch gesteuerten Test- Peak-Generator.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung besitzt die Einrich¬ tung einen Druckschalter, der bei Über- oder Unterschreiten des vorgegebenen Grenzwerts ein Steuersignal zur Verfügung stellt.
Vorteilhafterweise besitzt die besagte Einrichtung eine
Steuerungseinrichtung, die bei Anliegen des Steuersignals das erste Absperrmittel ansteuert, so daß dieses geöffnet wird. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Ein¬ richtung mit einem zweiten Absperrmittel zur Ansteuerung des- selben verbunden. Vorteilhafterweise wird mittels der Ein¬ richtung nach Ablauf einer voreinstellbaren Zeitspanne das zweite Absperrmittel wieder geschlossen.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Vorratsbehälter für die Testsubstanz durch eine Elektrolyse¬ zelle, die bei Ansteuerung als Substanz insbesondere Wasser¬ stoff bereitstellt oder erzeugt, gebildet. Alternativ kann als Vorratsbehälter für die Testsubstanz auch eine Gaskartu¬ sche, insbesondere eine mit Butan gefüllte Kartusche, vorge- sehen sein. In diesem Fall ist lediglich eine Ansteuerung zur Freisetzung der Testsubstanz, nicht aber zu deren Bereitstel¬ lung erforderlich.
In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figur zeigt das Blockschaltbild eines Test-Peak-Generators, der an eine Einrichtung zur Be¬ stimmung von Konzentrationsprofilen flüssiger oder gasförmi¬ ger Stoffe längs einer Strecke angeschlossen ist.
Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 schema¬ tisch anhand eines Blockschaltbilds. Der Pfeil A bezeichnet die Strόmungsrichtung in einer Überwachungsleitung 2, die
beispielsweise aus einem Diffusionεεchlauch gebildet ist und in die eine Drosselstrecke 3 zur Erzeugung einer Druckdiffe¬ renz Δp D eingeschaltet sein kann. Über eine Aufgabeleitung 5 ist ein Vorratsbehälter 7 zur Bereitstellung, Erzeugung oder Bevorratung einer Testsubεtanz, vorliegend in Form einer Elektrolysezelle 7, zur Erzeugung eines Testgases, wie Was¬ serstoff H 2 , an die Uberwachungsleitung 2 angeschloεsen. In die Aufgabeleitung 5 ist ein erstes Ventil 4 eingeschaltet. Stromabwärts liegt ein zweites Ventil 6 in der Überwachungs- leitung 2. Stromabwärts des zweiten Ventils 6 ist seitwärts ein Druckmesser 8 mit Druckschalter 8a zur Messung des Drucks p und Bestimmung einer Druckabweichung (Differenz zwischen dem Druck p und einem vorgegebenen Sollwert) sowie zur Abgabe eines entsprechenden Steuersignals S vorgesehen. Der Druck- messer 8 ist mit einer Steuerungselektronik 9, wie mit dem
Pfeil am Signal S gezeigt ist, εteuerungεtechnisch verbunden. Die Steuerungselektronik 9 ist, wie die Signalpfeile B B 2 und B 3 verdeutlichen, mit dem zweiten Ventil 6, dem ersten Ventil 4 bzw. mit der Elektrolysezelle 7 verbunden.
Am Ausgang der Vorrichtung 1 ist die Überwachungsleitung 2 unterbrochen eingezeichnet. Hier kann ein recht langes Lei¬ tungsstück vorhanden sein, das neben der zu überwachenden Strecke verlegt ist. Dieses Leitungsstück kann einige Kilo- meter lang sein. Es dient bei Leckagen in der Strecke zur Aufnahme der austretenden flüssigen und/oder gasförmigen Stoffe.
Stromabwärts der Vorrichtung 1 ist schließlich ein drittes Ventil 10, gefolgt von mindeεtenε einem Gassensor 11 und von einer Saugpumpe 12, angeordnet. Diese Komponenten 10, 11 und 12 repräsentieren das eigentliche Betriebs- und Meßεyεtem.
Die Funktionsweise der dargestellten Vorrichtung 1 ist die folgende:
Solange keine Messung erfolgt, sind das erste Ventil 4, das zweite Ventil 6 und das dritte Ventil 10 geschlossen. In der Leitung 2 herrscht etwa Atmospharendruck (Umgebungsdruck) .
Bei Beginn der Messung wird die weit entfernte Saugpumpe 12 in Betrieb gesetzt, und das dritte Ventil 10 wird geöffnet, so daß das in der Überwachungsleitung 2 befindliche Gasvolu¬ men vorbei an dem Gassensor 11 abgesaugt wird. Damit entsteht in der Leitung 2 ein Unterdruck oder Differenzdruck Δp s ge- genüber der Umgebung. Dieser Unterdruck Δp 3 wird vom Druck¬ messer 8 erfaßt und damit vom Druckschalter 8a zur automati¬ schen Einleitung der Abgabe eines Dosiervolumens und damit zur Triggerung eines Test-Peakε ausgenutzt. Bei Unterschrei¬ ten eines vorgegebenen Druckgrenzwerts schaltet nämlich der Druckschalter 8a. Er gibt ein Steuersignal S an die Steue¬ rungselektronik 9. Der Druckgrenzwert iεt dabei insbesondere so bemessen, daß er kleiner ist als der Atmosphärendruck ab¬ züglich eines Betrags, der den zu erwartenden Luftdruck¬ schwankungen entspricht. Die Steuerungselektronik 9 setzt über das Signal B 3 die Elektrolysezelle 7 in Betrieb. Sie be¬ wirkt auch nachfolgend über das Signal B 2 ein kurzzeitiges Öffnen des ersten Ventils 4. Ein vorgegebenes geringes Volu¬ men des Testgases H 2 gelangt dadurch in die Uberwachungslei¬ tung 2. Dies iεt gestrichelt gezeichnet. Danach wird über das Signal B 1 das zweite Ventil 6 geöffnet, und die Elektrolyse¬ zelle 7 wird abgeschaltet. Mit der durch die Saugpumpe 12 aus der Uberwachungsleitung 2 abgesaugten Gassäule (Luftsäule) wird das aufgegebene Test- oder Kalibriergas über den Gassen¬ sor 11 geleitet. Es markiert so mit einem Test-Peak im Gaε- sensor 11 das Ende der Säule des Prüfmediums, z.B. Luft. Nach Ablauf einer voreinstellbaren Zeitεpanne εchließt die Steue- rungεelektronik 9 wieder das zweite Ventil 6.