DE2603715A1

DE2603715A1 - Verfahren zur leckerkennung und leckortung bei rohrleitungen

Info

Publication number: DE2603715A1
Application number: DE19762603715
Authority: DE
Inventors: Rolf Prof Dr Ing Isermann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-01-31
Filing date: 1976-01-31
Publication date: 1977-08-11
Also published as: DE2603715B2; DE2603715C3

Description

Verfahren zur Leckerkennung und Leckortung bei Rohrleitungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leckerkennung und Leckortung bei Fluidleitungen, z. B. bei Mineralöl-, Wasser- und Gasfernleitungen, aber auch anderen technischen Prozessen mit Stoffströmen, während des Betriebs.
Die bisher verwendeten Verfahren zur Leckerkennung bei Pipelines während des Betriebs erlauben eine Erkennung bei Leckagen von - 2 % des Massenstroms. Eine zuverlässige Lokalisierung ist erst für etwa = 10 % möglich. Eine genauere überwachung kann bisher nur im Stillstand oder während des Betriebs mit großem gerätetechnischem Aufwand (Schallanalyse mit Molchen, ölmeldesonden) durchgeführt werden. Mit den bisher bekannten Verfahren zur Leckerkennung, die auf der Messung von Drücken und Durchflüssen und der Beobachtung ihrer Änderungen beruhen, lassen sich offenbar keine Verbesserungen mehr erzielen. Die Gründe dafür sind unvermeidliche Meßfehler, nicht zu kompensierende Temperatur- und Druckeinflüsse und das dynamische Verhalten der Meßgrößen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, kleine Lecks während des Betriebs frühzeitig zu erkennen und zu lokalisieren. Die Lösung ist in dem Patentanspruch beschrieben.
Ein 1970 angegebenes Verfahren zur Leckerkennung und -lokalisierung ist in [Schaffhausen, H. und L. tieger: "Leckerkennung und Ortung von Verlusten beim Betrieb von Mineralöl-Fernleitungen, Teile 1 bis 3", Technische Überwachung 11 (1970), Nr. 5 Seite 135 - 137, Nr. 6, Seite 213 - 215 und Nr. 7, Seite 236 -238] beschrieben. Dieses Verfahren erfordert die Erfassung des Druckgradienten am Anfang und des Druckgradienten am Ende der Rohrleitung durch Messung zweier Differenzdrücke.
Bestimmte Änderungen dieser beiden Meßsignale (Vergrößerung des Differenzdrucks am Anfang der Leitung, Verkleinerung am Ende) lassen auf das Eintreten eines Lecks schließen. Dieses Verfahren arbeitet jedoch nicht zuverlässig genug und die Leckortung ist ungenau, da nur Leckraten über 2 % festgestellt werden konnten.
Dieses Verfahren wird durch folgende Schritte verbessert: a) Zusätzlich zu den beiden Druckgradienten wird der Gesamt-Differenzdruck Auges in dem zu überwachenden Rohrabschnitt gemessen. Aus ihm erhält man mit APges/Q (l = Länge der Rohrleitung) einen Bezugswert für die Druckgradienten.
b) Dieser Bezugswert wird von den beiden Druckgradienten subtrahiert: X PzI - #pges/l y = PzII tpges/Q c) Aus den beiden so entstandenen Signalen x und y wird die Kreuzkorrelationsfunktion gebildet: Im einfachsten Fall genügt ein Korrelationsfunktionswert für T = 0.
d) Anstelle der Druckgradienten PzI und PzII können auch die Massenströme MI und MII verwendet werden. Mit dem Bezugswert § ist dann die Kreuzkorrelationsfunktion zu bilden mit x iI i y * R e) Eine Verschiebung dieser Funktion bzw. dieses Produkts zu negativen Werten hin tritt dann ein, wenn ein Leck entstanden ist.
f) Sobald eine Leckmeldung vorliegt, werden aus den Signalen x und y durch Aufsummieren oder Aufintegrieren die Werte S(x) und S(y) gebildet. Daraus ergibt sich die auf die Gesamtlänge der Leitung bezogene Leckstelle mit zL* = ZL = 8(y) l S(y)-S(x) Das Verfahren kann sowohl für den stationären Betrieb (MF = const.) als auch im nichtstationären Betrieb (MF # const.) verwendet werden.
Anhand von Bild 1 wird das Verfahren am Beispiel der Überwachung eines Leistungsabschnittes mit analogen Bauelementen erläutert.
Funktion: Mit den Druckmeßwandlern werden die Signale PzI* Druckgradient am Anfang der Leitung PzII+ Druckgradient am Ende der Leitung tages Gesamt-Druckdifferenz erfaßt. Mit Hilfe der Proportionalglieder c1, c2 und c3 werden diese drei Meßsignale im stationären störungsfreien Betrieb abgeglichen. In den beiden Addierern A1 und A2 werden x = PzI - #pges/l und y PzII tPges/Q gebildet.
Dann wird in M1 das Produkt xy gebildet (was der Kreuzkorrelationsfunktion an der Stelle T = 0 entspricht). Mit Hilfe des anschliessenden Tiefpaßfilters werden hochfrequente Störungen unterdrückt.
Der folgende Grenzwertmelder liefert den Leckalarm. Nach Eintritt des Lecks werden nun zurLeckortung x und y über die Zeit t aufintegriert. Die entstehenden Werte F und G werden voneinander subtrahiert, das Ergebnis wird in D1 durch G dividiert. Als Resultat erhält man einen Wert zwischen 0 und 1. Multipliziert mit der Länge des Leitungsabschnitts l in z. B. Em) ergibt sich die Leckstelle zL: ZL = Q~F [m3.
Selbstverständlich können die Meßwerte auch mit einem Digitalrechner oder mit Mikroprozessoren verarbeitet werden, wobei die Berücksichtigung von Korrelationsfunktionswerten für T f O zusätzliche Informationen liefert. Diese gestattet eine Erkennung kleiner Lecks insbesondre auch bei nichtstationärem Zustand des Fluids.

Claims

Patentanspruch Verfahren zur Leckerkennung und Leckortung bei Rohrleitungen dadurch gekennzeichnet, daß in dem zu überwachenden Rohrabschnitt in an sich bekannter Weise die Druckgradienten PzI und PzII am Anfang bzw. am Ende des Abschnitts und der Gesamtdifferenzdruck Ap ges gemessen werden, daß Apges/Q ermittelt wird, daß dieser Wert von den Druckgradienten subtrahiert wird, daß anschließend von den sich ergebenden Signalen x und y die Kreuzkorrelationsfunktion < < -#M # # # #M bzw.

T = -M, ... -1,0, 1, .., k = t/TO gebildet wird, daß zur Leckortung die Signale x und y über der Zeit integriert bzw. aufsummiert werden und daß der Leckort mit r y dt zL = Q # y dt - r x dt E y bzw. zL = # y - # x ermittelt wird.