DE3626999A1 - Vorrichtung zur laufenden ueberwachung einer fernwaermeleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur laufenden Überwachung einer Fernwärmeleitung auf Feuchtigkeit, bestehend aus einem metallischen Innenrohr, einem vorzugsweise aus Metall bestehenden Außenrohr sowie einer zwischen den Rohren befindlichen Wärmeisolierschicht, bei welcher ein elektrischer Leiter (Meldeleiter) parallel zur Rohrachse und im Abstand zum Innenrohr verläuft und bei der der elektrische Isolationswert zwischen dem Leiter und dem Innenrohr ständig gemessen und bei Unterschreiten eines einstellbaren Mindestwertes für den Isolationswert ein Alarm ausgelöst wird, wobei an den Leiter Meßschleifen angeschlossen sind, die das Innenrohr vorzugsweise im Bereich der Verbindungsschweiß­ stellen zum Innenrohr beabstandet umgeben.

Im Fernwärmeleitungsbau hat sich die Erkenntnis durchgesetzt, daß das bereits durch die konstruktive Gestaltung der Rohrleitungen gegebene hohe Maß an Sicherheit durch eine elektronische Überwachung noch gesteigert werden kann. Bei Rohrleitungen werden Beschädigungen nie völlig auszuschließen sein, und eine Überwachung kann dann dazu beitragen, Reparaturkosten und die Zeit der Unterbrechung der Energieversorgung gering zu halten sowie den Verursacher des Schadens zu ermitteln. Voraussetzung für eine umfassende Einführung der Rohrleitungsüberwachung ist hierbei neben der technisch sicheren Funktion eine angemessene Relation zwischen den Kosten der Überwachung und der gesamten Anlage. Die vorliegende Erfindung soll eine Überwachungseinrichtung insbesondere für ein sogenanntes Stahlmantelrohr schaffen, welches bekanntlich aus einem mediumführenden Innenrohr aus nahtlosem oder geschweißtem Stahlrohr besteht, welches von einem anorganischen Wärmedämmaterial, z. B. Kalziumsilikatschalen oder Glas- bzw. Steinwolle, umgeben ist. Durch geeignete Abstandshalter wird das Innenrohr zentrisch in einem längsnaht- oder spiralgeschweißten Außenrohr gehalten. Das Außenrohr trägt einen Korrosionsschutz, beispielsweise aus Tropenbitumen auf Glasvlies. Die Überwachungsadern werden bei diesem Rohrleitungssystem auf der Wärmeisolation axial verlegt, wobei durch besondere konstruktive Maßnahmen direkte Berührungen zwischen Adern und Stahlteilen vermieden werden. Die Adern werden bereits bei der Herstellung der Rohrabschnitte werkseitig installiert und bei der Verlegung der Rohrabschnitte auf der Baustelle durchgehend verbunden.

Da aufgrund der Schwerkraft das entweder bei einer Beschädigung des Außenrohres von außen oder bei einer Beschädigung des Innenrohres von innen in den Ringraum zwischen Innen- und Außenrohr eintretende Wasser sich stets im unteren Bereich der Rohrleitung sammelt, hat man die Überwachungsadern bei diesem Rohrleitungssystem unterhalb des mediumführenden Innenrohres angebracht. Diese Art der Befestigung ist jedoch handwerklich schwer durchzuführen und führt insbesondere bei der Verbindung der Überwachungsadern auf der Baustelle zu Schwierigkeiten.

Da die wärmeisolierten Leitungsrohre vom Typ Stahlmantelrohr Medien mit einer Temperatur von in der Regel mehr als 100°C, üblicherweise zwischen 120 und 130°C, transportieren sollen und der Raum zwischen dem mediumführenden Innenrohr und dem Außenrohr üblicherweise evakuiert ist, ist bei einer Beschädigung des Innenrohres die Schadensstelle mit der bekannten Anordnung nicht genau lokalisierbar, da das Medium bei diesen Bedingungen dampfförmig austritt. Befindet sich das Leck im Innenrohr, beispielsweise an der der Meldeader gegenüberliegenden Seite des Innenrohres, so kann eine Durchfeuchtung der Isolierschicht infolge des Dampfes erst dann ermittelt werden, wenn auch die Isolierschicht im Bereich zwischen dem Innenrohr und der Meldeader durchfeuchtet ist. Der ausströmende Dampf kann also innerhalb des Ringraumes zwischen Innenrohr und Außenrohr entlangströmen und kondensiert an der inneren Oberfläche des Außenrohres. Da die Stahlmantelrohre normalerweise mit Gefälle verlegt werden, kann es möglich sein, daß das Kondenswasser an einer Stelle die Isolierung zwischen dem mediumführenden Innenrohr und der Meldeader durchfeuchtet, die weit entfernt von der eigentlichen Leckstelle ist.

Zur Lösung dieses Problems ist in der DE-OS 33 09 704 vorgeschlagen worden, in axialem Abstand zueinander Meßschleifen an den Meldeleiter anzuschließen, wobei die Meßschleifen die Isolationsschicht umhüllen. Die dort bestehenden Meßschleifen sind aus Kupferdrähten aufgebaut und müssen von den Monteuren mit dem Meldeleiter verbunden werden. Da die Meßschleife die Isolierschicht umgibt, ist der Abstand zwischen dem Innenrohr und der Meßschleife relativ groß, so daß ein kleinerer Schaden erst relativ spät gemeldet wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß auch kleine Schäden sehr schnell gemeldet und lokalisiert werden und daß die Meßschleifen einfacher aufgebaut sind.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Meßschleifen durch spannbare Metallbänder gebildet sind und daß zwischen den Spannbändern und dem Innenrohr eine Manschette aus einem Werkstoff angeordnet ist, welcher in trockenem Zustand ein elektrischer Isolator ist, dessen Isolationswert sich bei Anwesenheit von Feuchtigkeit verringert. Die zwischen den Spannbändern und dem Innenrohr liegenden Manschetten sind relativ dünnwandig in der Größenordnung von 5 mm und haben im wesentlichen die Aufgabe, die Spannbänder, die das Innenrohr im Bereich der Schweißnaht umgeben, gegenüber dem Innenrohr zu isolieren. Der Anschluß der Verbindungsleitung zwischen dem jeweiligen Spannband und dem Meldeleiter wird an das Spannschloß der Spannbänder beispielsweise mittels einer Öse angebracht. Mit besonderem Vorteil besteht die Manschette aus einem kapillaren Material. Geeignete Werkstoffe sind beispielsweise Filz oder Preßpappe. Die spannbaren Metallbänder sind zweckmäßigerweise sogenannte Spannbänder und bestehen aus Edelstahl, so daß eine Korrosion der Meßschleifen nicht zu befürchten ist. Derartige Spannbänder sind auf dem Markt erhältlich. Die beschriebenen Meßschleifen können auch bei sogenannten Kunststoffmantelrohren eingesetzt werden, welche aus einem mediumführenden Innenrohr aus Stahl, einer Wärmeisolationsschicht aus aufgeschäumtem Polyurethan und einem Kunststoffaußenrohr bestehen. Bei diesem Rohrsystem sind die Meldeadern im Abstand zum Innenrohr eingeschäumt. Da auch bei diesem System die überwiegenden Fehler im Bereich der Verbindungsschweißnaht einzelner Rohrlängen auftreten, ist die Anwendung solcher Meßschleifen bei diesem System ebenfalls empfehlenswert.

Handelt es sich bei der Fernwärmeleitung um ein sogenanntes Stahlmantelrohr, bei der die Nachisolierung der Verbindungsschweiß­ naht beispielsweise mittels Halbschalen oder einer Wickelisolierung gebildet wird, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zur Festlegung der Isolierschicht ein Metallband über die gewickelte Isolierung bzw. die Halbschalen zu legen und das Metallband mit mindestens einem metallischen Spannband festzulegen und das Spannband mit einem weiteren Meldeleiter zu verbinden. Das Metallband ersetzt dabei ein bisher verwendetes relativ teures Band aus feuerfestem Material, welches verhindern soll, daß beim Schweißverbinden der Außenrohrabschnitte ein Verbrennen der Isolierung verhindern soll. Durch die Verwendung eines Metallbandes, zweckmäßigerweise ein Stahlblech, wird die von der Schweißflamme erzeugte Wärme auf eine größere Fläche verteilt und kann somit nicht zu irgendwelchen Schäden an der Isolierung führen. Darüber hinaus führt das Metallband zu einer großen Meßfläche.

Die Meldeleiter sind zweckmäßigerweise elektrisch isolierte Metalldrähte, die durch Klemmschneidverbinder miteinander verbunden sind. Die Verbindungsleitungen zu den Spannbändern werden ebenfalls durch Klemmschneidverbinder mit den Meldeleitern verbunden. Derartige auf dem Markt befindliche Klemmschneidverbinder sorgen für eine elektrische und mechanische Verbindung von zwei oder mehr miteinander zu verbindenden elektrischen Leitern. Scharfkantige Kontakte durchdringen die Isolierschicht und kontaktieren so in einfacher Weise den Draht. Der eine Meldeleiter besteht zweckmäßigerweise aus einem isolierten Widerstandsdraht, vorzugsweise aus Nickelchrom, wogegen der andere Meldeleiter aus Kupfer besteht. Beide Leiter sollten als Litzenleiter ausgebildet sein und eine zweischichtige Isolierung aufweisen, wobei die auf dem Leiter aufliegende Schicht aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff, vorzugsweise Polytetrafluoräthylen oder Fluoräthylenpolymer, und die äußere Schicht aus einem gummielastischem Kunststoff, vorzugsweise Äthylenvinylacetat, besteht. Dieser Aufbau führt zu einem sehr flexiblen Leiter, der darüber hinaus auch gewisse Dehnungskräfte aufnehmen kann. Die Verwendung von hochtemperaturbeständigem Kunststoff verhindert darüber hinaus, daß bei einem ungewollten Kontakt des Meldeleiters mit einer heißen Oberfläche, beispielsweise der Oberfläche des Mediumrohres, die Isolierung wegschmilzt und es somit zu einem ungewollten Kontakt zwischen dem Meldeleiter und dem Innenrohr kommt.

Die Erfindung ist anhand des in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die zu überwachende Rohrleitung besteht aus einem mediumführenden Innenrohr 1 aus Stahl, einer Wärmeisolationsschicht 2 aus Steinwolle bzw. Kalziumsilikathalbschalen sowie einem Außenrohr 3 aus Stahl, wobei zwischen der Isolationsschicht 2 und dem Außenrohr 3 ein Spalt 4 verbleibt. Das Innenrohr 1 ist in dem Außenrohr 3 mittels Abstandshalter 5 gelagert. Zwecks Bildung einer Rohrleitung werden einzelne Baueinheiten von zum Beispiel 6 bis 12 m Länge miteinander verbunden, indem die Innenrohre 1, wie bei 6 dargestellt, miteinander verschweißt werden. Die Außenrohre 3 werden ebenfalls entweder direkt miteinander verschweißt durch Verschieben der Außenrohre 3 oder aber durch Einsetzen von Halbschalen 7, die bei 8 mit dem Außenrohr 3 verschweißt werden. Vor dem Verbinden der Außenrohre 3 wird über die Schweißnaht 6 die Nachisolierschicht 8 a zum Beispiel in Form von Halbschalen oder auch einer Wickelisolierung aufgebracht, die durch eine umgelegte Manschette 9 festgelegt wird. Die Manschette 9 ist durch zwei Spannbänder 10 auf der Nachisolierschicht 8 a festgelegt. In den Ringspalt 4 jeder Baueinheit werden zwei Meldeleiter 11 und 12 eingebracht, vorzugsweise sind die Meldeleiter 11 und 12 in die aus Mineralwolle bestehende Isolierschicht 2 eingenäht, die ebenfalls vor dem Schließen des Außenrohres 3 mittels geeigneter Klemmverbinder 13 elektrisch leitend miteinander verbunden werden. Die Meldeleiter 11 und 12 liegen sowohl gegeneinander als auch gegenüber dem Innenrohr 1 und dem Außenrohr 3 auf einem elektrischen Potential von zum Beispiel 12 Volt.

Zur Überwachung der dargestellten Rohrleitung auf Dichtigkeit ist über die Schweißnaht 6 eine Manschette 14 aus zum Beispiel T-Band, welches von der Firma Klingerit vertrieben wird, herumgelegt. Die Manschette 14 ist durch ein Spannband 15 aus Edelstahl gehalten. Mittels einer Verbindungsleitung 16 aus zum Beispiel Kupfer ist das Spannband 15 mit der Meldeader 11 verbunden. Eines der Spannbänder 10 ist über eine Zuleitung 17, ebenfalls zweckmäßigerweise aus Kupfer, mit der Meldeader 12 verbunden.

Die Meldeader 11 besteht aus einzelnen Litzen aus Widerstandsmateri­ al, zum Beispiel Chromnickel, und ist mit einer doppelschichtigen Isolierung ausgebildet, wobei die der Litze zugekehrte Isolierschicht aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff, zum Beispiel Fluoräthylenpolymer und die darüberliegende Isolierschicht aus Äthylenvinylacetat besteht. Den gleichen Aufbau zeigt die Meldeader 12 mit dem Unterschied, daß der metallische Leiter aus einzelnen Kupferdrähten zu einer Litze geformt besteht. Tritt nun beispielsweise infolge eines Schweißfehlers oder infolge Korrosion aus dem Innenrohr 1 im Bereich der Schweißnaht 6 Feuchtigkeit aus, so wird die Manschette 14 durchfeuchtet, verliert ihren elektrischen Widerstand, so daß aufgrund der Potentialdifferenz zwischen dem Spannband 15 und dem Innenrohr 1 ein Strom fließen kann, der das Leck meldet. Von der Zentrale aus kann dann mittels eines elektronischen Überwachungsgerätes der Schaden sehr schnell geortet werden. Treten größere Mengen von Flüssigkeit aus dem Leck aus, so wird die Isolierschicht 8 durchfeuchtet, und es kann ein Strom zwischen dem Spannband 15 und dem Stahlband 9 fließen, der ebenfalls angezeigt und zu einem Alarm führt.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung können also sowohl kleine Lecks, die unter Umständen vernachlässigbar sind, gemeldet und geortet werden, als auch größere Leckagen, die unbedingt eine Reparatur notwendig machen, gemeldet und geortet werden.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur laufenden Überwachung einer Fernwärmeleitung auf Feuchtigkeit, bestehend aus einem metallischen Innenrohr, einem vorzugsweise aus Metall bestehenden Außenrohr sowie einer zwischen den Rohren befindlichen Wärmeisolierschicht, bei welcher ein elektrischer Leiter (Meldeleiter) parallel zur Rohrachse und im Abstand zum Innenrohr verläuft und bei der der elektrische Isolationswert zwischen dem Leiter und dem Innenrohr ständig gemessen und bei Unterschreiten eines einstellbaren Mindestwertes für den Isolationswert ein Alarm ausgelöst wird, wobei an den Leiter Meßschleifen angeschlossen sind, die das Innenrohr vorzugsweise im Bereich der Verbindungsschweißstellen zum Innenrohr beabstandet umgeben, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßschleifen durch spannbare Metallbänder gebildet sind und daß zwischen den Spannbändern und dem Innenrohr eine Manschette aus einem Werkstoff angeordnet ist, welcher im trockenen Zustand ein elektrischer Isolator ist, dessen Isolationswert sich bei Anwesenheit von Feuchtigkeit verringert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette um die Schweißnaht herumgeführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette aus einem kapillaren Material besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette aus Filz oder Preßpappe besteht.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die spannbaren Metallbänder, sogenannte Spannbänder, aus Edelstahl sind.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 für eine Fernwärmeleitung mit einem Außenrohr aus Metall, sogenannte Stahlmantelrohre, mit einer wickelbaren bzw. aus Halbschalen gebildeten Wärmeisolation zur Nachisolierung der Verbindungsstel­ le, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung der Isolierschicht ein Metallband über die Nachisolierung gelegt und mit mindestens einem metallischen Spannband festgelegt ist und daß das Spannband mit einem Meldeleiter verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meldeleiter elektrisch isolierte Metalldrähte sind, die durch Klemmschneidverbinder miteinander verbunden sind und daß die Verbindungsleitungen zu den Spannbändern ebenfalls durch Klemmschneidverbinder mit den Meldeleitern verbunden sind.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Meldeleiter aus einem isolierten Widerstandsdraht, vorzugsweise aus Nickelchrom, und der andere Meldeleiter aus Kupfer besteht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß beide Meldeleiter als Litzenleiter ausgebildet sind und eine zweischichtige Isolierung aufweisen, wobei die auf dem Leiter aufliegende Schicht aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff, vorzugsweise Polytetrafluoräthylen oder Fluoräthylenpolymer und die äußere Schicht aus einem gummielastischem Kunststoff, vorzugsweise Äthylenvinylacetat, besteht.