DE102018110745A1

DE102018110745A1 - Verfahren und System zur Verbesserung der Gassicherheit

Info

Publication number: DE102018110745A1
Application number: DE102018110745.5A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-05-04
Filing date: 2018-05-04
Publication date: 2019-11-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur permanenten Überwachung der Dichtigkeit von Leitungen und/oder Geräten einer Gasverteilungsanlage (GVA), umfassend die Schritte einer Initiierung eines Prüfsignals durch einen Signalgeber, einer Messung eines Gasflusses durch zumindest eine erste Messeinrichtung (7, 11, 17) zeitlich nach der Initiierung des Prüfsignals, eines Vergleichs des gemessenen Gasflusses mit einem Referenzwert sowie einer Detektion einer Leckage mittels des Vergleichs zwischen dem gemessenen Gasfluss und dem Referenzwert, wobei das Verfahren während einer Abschaltphase der GVA ausgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein System zur permanenten Überwachung der Dichtigkeit von Leitungen und Geräten einer Gasverteilungsanlage (GVA) gemäß den jeweiligen Oberbegriffen von den unabhängigen Ansprüchen.
Seit einigen Jahren ist es aus sicherheitsrelevanten Gründen gesetzlich vorgeschrieben, nicht nur bei der Neuinstallation von Leitungen und Geräten für GVA, sondern auch bei bereits installierten Systemen in regelmäßigen Abständen Prüfungen zur Überwachung der Dichtigkeit der betreffenden Systeme vorzunehmen.
Für die vorgeschriebenen Dichtigkeitsprüfungen ist es in der Regel erforderlich, das gesamte Gasverteilungssystem außer Betrieb zu nehmen. Hierbei wird dann in Abhängigkeit der angewendeten Methode (Vakuum-Verfahren oder Überdruck-Verfahren) entweder das gesamte System evakuiert oder bis zu einem hohen Druck mit einem Testgas beaufschlagt. Nachteilig an beiden Methoden ist die Tatsache, dass zur Prüfung das gesamte Gasverteilungssystem außer Betrieb genommen werden muss. Außerdem garantieren die genannten Methoden keine permanente Überwachung der Leitungen und Geräte einer GVA.
Aus der DE 101 17 899 A1 ist ein Verfahren zum Überwachen eines Gasstroms bekannt, das eine permanente Überwachung der Leitungen und Geräte einer GVA erlaubt. Hierbei wird der Gasdurchfluss an zwei voneinander entfernt angeordneten Positionen gemessen, so dass anhand einer Differenz zwischen den beiden Messwerten auf eine zwischen den Messpositionen lokalisierte Leckage geschlossen werden kann.
Nachteilig an dem genannten Verfahren zur permanenten Überwachung ist die Tatsache, dass zusätzliche Bauteile zur Realisierung der permanenten Überwachung erforderlich sind, welche nicht nur zusätzliche Kosten verursachen, sondern die Systeme auch anfälliger für Reparatur- oder Austauschmaßnahmen machen. Außerdem sind die genannten Systeme bzw. Verfahren aufgrund der zusätzlichen Bauteile nur schwierig in bereits bestehende Systeme integrierbar sind und sehr von der jeweiligen Messgenauigkeit der eingesetzten Geräte abhängig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. ein System bereitzustellen, welches einen Nachteil aus dem erwähnten Stand der Technik zumindest teilweise überwindet. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bzw. ein System bereitzustellen, welches zur permanenten Überwachung der Dichtigkeit von Leitungen und/oder Geräten einer GVA im Betrieb vorhanden ist, das nicht nur kostengünstig ausführbar und weniger anfällig für Reparaturmaßnahmen, sondern auch einfach in bereits bestehende Systeme integrierbar ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur permanenten Überwachung der Dichtigkeit von Leitungen und/oder Geräten einer GVA nach dem unabhängigen Verfahrensanspruch sowie durch ein System zur Ausführung des Verfahrens gemäß dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch. In den abhängigen Vorrichtungs- und Verfahrensansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung aufgeführt. Merkmale aus der Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren, die zu dem erfindungsgemäßen Verfahren offenbart werden, gelten dabei auch für das erfindungsgemäße System und umgekehrt, so dass diesbezüglich wechselseitig Bezug genommen werden kann.
Unter einer GVA werden im Rahmen der Erfindung jegliche Anlagen verstanden, die zur Führung bzw. Weiterleitung von Gasen (z. B. brennbare Gase, Edelgase, Sauerstoff, Kohlendioxid, Stickstoff, etc.) vorgesehen sind, insbesondere auch Gasverarbeitungsanlagen und Gasheizungsanlagen (kurz GHA), die mit Brennstoffgasen betrieben werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur permanenten Überwachung der Dichtigkeit von Leitungen und/oder Geräten einer GVA umfasst zunächst eine Initiierung eines Prüfsignals durch einen Signalgeber.
Unter dem Begriff „permanente Überwachung“ wird die Überwachung im Betrieb der GVA verstanden, nach dem diese erstmalig in (den normalen) Betrieb oder nach Wartungsarbeiten wieder in Betrieb genommen worden ist. Im Betrieb der GVA heißt jedoch nicht, dass der Gasbrenner eingeschaltet sein muss. Vielmehr kann im Betrieb ohne jegliche technische Änderung der Gasbrenner jederzeit eingeschaltet oder ausgeschaltet werden. Davon zu unterscheiden sind Überwachungen im Nicht-Betrieb der GVA, um die GVA erstmalig oder wieder nach einer Wartung/Reparatur in Betrieb zu nehmen. In der vorliegenden Anmeldung wird davon ausgegangen, dass die „permanente Überwachung“ im Betrieb der GVA stattfindet.
Als Prüfsignal kann hierbei jegliche Art von Signal angesehen werden, das dazu geeignet ist, Informationen zu übermitteln. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Prüfsignal um eine messbare physikalische Größe, wie eine elektrische Spannung oder einer elektrischen Feldstärke. Alternativ kann das Prüfsignal auch ein visuelles, akustisches, vibratorisches Signal oder dergleichen sein. Zweckmäßigerweise kann dieses Prüfsignal verschlüsselt und/oder codiert sein, insbesondere wenn es drahtlos übertragen wird.
Als Signalgeber können grundsätzlich alle Geräte fungieren, die geeignet sind, derartige Signale zu erzeugen. Die Geräte können hierbei bereits in das System einer GVA, insbesondere in einem Steuergerät, integriert sein oder erst nachgerüstet werden. Auch ist es möglich, dass der Prüfsignalgeber nicht an oder in der Nähe der betreffenden GVA, sondern entfernt von dieser angeordnet ist.
Im Rahmen einer kompakten und kostengünstigen Ausführung des gegenständlichen Verfahrens, kann das Prüfsignal vorzugsweise von einem Magnetventil stammen, insbesondere die Steuerspannung des Magnetventils selbst sein. Hierbei ist es im Hinblick auf eine sichere Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ratsam, dass das Prüfsignal mit dem Absinken der Steuerspannung korreliert bzw. das Absinken der Steuerspannung das Prüfsignal darstellt, da Magnetventile in einer GVA aus sicherheitsrelevanten Gründen schließen, wenn keine Steuerspannung anliegt. Alternativ oder kumulativ ist es ebenfalls denkbar, druckabhängige Signale, wie beispielsweise die druckabhängigen Signale von Durchlauferhitzern und/oder mechanische Betätigungen durch Personen, wie beispielsweise Plattenzündungen von Gasherden, als Prüfsignale zu verwenden oder die Prüfsignale mit diesen Signalen zu korrelieren.
Nach der Initiierung eines Prüfsignals durch einen Signalgeber erfolgt erfindungsgemäß eine Messung eines Gasflusses durch zumindest eine erste Messeinrichtung zeitlich nach der Initiierung des Prüfsignals.
Als erste Messeinrichtung können hierbei im Rahmen der Erfindung alle Messinstrumente angesehen werden, die geeignet sind, einen Gasfluss innerhalb des Systems der GVA zu registrieren. So können im Rahmen einer besonders kostengünstigen Ausführung insbesondere die ohnehin bereits in der GVA vorhandenen Gaszähler, wie der Hauptgaszähler oder ein elektronischer Feingasauszähler als Messeinrichtung verwendet werden. Ferner ist es auch möglich, die heute gängiger Weise von Gasabrechnungsgesellschaften eingeführten und nachrüstbaren elektronischen Gaszähler als Messeinrichtung einzusetzen. Um eine möglichst permanente Überprüfung der Dichtigkeit der GVA zu ermöglichen, erfolgt die Messung vorzugsweise zeitlich kurz (einige Sekunden) nach, insbesondere unmittelbar (wenige Sekunden) nach der Initiierung des Prüfsignals.
Nach der Messung eines Gasflusses durch zumindest eine erste Messeinrichtung erfolgt erfindungsgemäß ein Vergleich des gemessenen Gasflusses mit einem Referenzwert. Hierbei können insbesondere im Hinblick auf einen aussagekräftigen Vergleich vorzugsweise die ungewichteten oder gewichteten Mittelwerte einer vorbestimmten Anzahl von Messwerten des Gasflusses verwendet und mit einem Referenzwert verglichen werden. Alternativ oder kumulativ können auch andere statistische Methoden der Datenverarbeitung auf die gemessenen Werte oder die ermittelten Differenzen angewendet werden.
Bei dem Referenzwert handelt es sich gegenständlich um einen Wert, der eine Referenz für ein vollkommen dichtes System darstellen soll, demnach also einen Wert von „0“ (Null) haben sollte, wenn eine Gaszufuhr zu der GVA vollständig unterbrochen ist. Da ein vollständig dichtes System jedoch nicht realisierbar ist, soll der Referenzwert vorzugsweise an das aktuelle System, insbesondere an die zumindest erste Messeinrichtung angepasst werden. So ist bei größeren Systemen grundsätzlich eine höhere Undichtigkeit zu erwarten, als bei kleineren Systemen. Ebenso ist es sinnvoll den Referenzwert an die Genauigkeit der zumindest ersten Messeinrichtung anzupassen. Ferner kann es insbesondere sinnvoll sein, den Referenzwert auch an äußere Bedingungen, wie die Umgebungstemperatur, den Umgebungsdruck und dergleichen oder die Dichte des zu verteilenden Gases anzupassen.
Die Detektion einer Leckage erfolgt gegenständlich schließlich anhand eines Vergleiches zwischen dem gemessenen Gasfluss und dem Referenzwert, wobei das Verfahren während einer Abschaltphase der GVA ausgeführt wird. Vorzugsweise ist die Gaszufuhr zu den angeschlossenen Verbrauchern während der Abschaltphase vollständig unterbrochen. Es kann allerdings sein, dass die während einer Abschaltphase geschlossenen Ventile selbst kleinere Leckagen aufweisen, so dass gar keine vollständige Unterbrechung zu den angeschlossenen Verbrauchern erfolgen kann, obwohl ein Abschaltsignal (bspw. anhand eines geschlossenen Ventils) messbar ist.
Weicht der aktuell gemessene Gasfluss zu stark von dem definierten und wahlweise angepassten Referenzwert ab, deutet dies auf eine Leckage im System der GVA hin. Die Definition, welche Abweichungen hierbei tolerierbar sind und ab welchen Abweichungen das System außer Betrieb genommen werden sollte, ist nicht nur von dem System selbst, sondern auch von den äußeren Bedingungen abhängig und sollte daher auf die einzelnen Parameter und Gegebenheiten abgestimmt sein.
Gegenständlich ist somit erkannt worden, dass (im Betrieb der GVA) bei einer Unterbrechung der Gaszufuhr zu den an die betreffende GVA angeschlossenen Verbrauchern, eine Leckage in einfacher und zuverlässiger Weise über die Messung eines Gasflusses innerhalb des geschlossenen Systems detektiert werden kann. Dieser messbare Gasfluss wird durch den Druckunterschied zwischen dem System der GVA und der Umgebung induziert, so dass je nach Ort der Leckage und dem dort vorliegenden Gasdruck ein Gasstrom aus der Gasleitung in die Umgebungsluft erfolgt und registriert wird (sofern der Gasdruck innerhalb des Systems höher als der Umgebungsdruck ist). Zwar könnte prinzipiell mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens auch ein Gasstrom aus der Umgebungsluft in das gasführende System registriert werden, jedoch findet dieser Fall in der Regel keine Anwendung, da die betreffenden Gase gängiger Weise unter Überdruck gefördert werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann die Sicherheit eines Gassystems somit auch im Betrieb - und nicht nur vorher bei einer ersten Überprüfung - deutlich verbessert werden.
Um vorliegend eine permanente, aber trotzdem weitgehend energiesparende Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu ermöglichen, kann gegenständlich vorgesehen sein, dass das Verfahren zyklisch, insbesondere in variierbaren, vorbestimmten Zyklen ausgeführt wird. Hierbei kann es vor allem aus ökonomischer Sicht sinnvoll sein, die Messzyklen mit den Betriebszyklen der GVA zu korrelieren.
Um mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ferner eine möglichst permanente Überprüfung der Dichtigkeit einer GVA bei zugleich möglichst kurzen Unterbrechungen der Gaszufuhr zu ermöglichen, ist im Rahmen der Erfindung vorzugsweise vorgesehen, dass die Initiierung eines Prüfsignals zeitlich unmittelbar nach, vorzugsweise zusammen mit der Initiierung eines Abschaltvorgangs erfolgt.
Unter einem Abschaltvorgang wird im Rahmen der Erfindung ein Vorgang verstanden, der die Gaszufuhr zu dem bzw. den angeschlossenen Verbrauchern und wahlweise auch zu dem zu überprüfenden System bzw. zu dem zu überprüfenden Systemteil zumindest zeitweilig zu unterbrechen versucht. Ein Abschaltvorgang kann somit insbesondere durch das Schließen eines Ventils (der GVA) oder einer Hauptsperreinrichtung initiiert werden. In dem Fall, dass die betreffenden Ventile und/oder Absperreinrichtungen selbst kleinere Leckagen aufweisen, ist eine vollständige Unterbrechung der Gaszufuhr nachvollziehbarerweise nicht möglich, obwohl ein Abschaltsignal (bspw. über die Steuerspannung von Ventilen) detektiert werden kann.
Insbesondere für eine besonders sensitive Detektion und die Erkennung auch kleinerer Leckagen kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, mehrere Ventile bzw. Absperr- und Zufuhreinrichtungen zu schließen.
Im Hinblick auf einen Manipulationsschutz kann es dagegen auch sinnvoll sein, eine Prüfung nur bei geöffneten Ventilen vorzusehen, um beispielsweise zu verhindern, dass kritische Systembereiche durch bewusstes Schließen von Ventilen von der Prüfung ausgenommen werden können.
Um eine möglichst vorteilhafte Korrelation mit den Verbrauchszyklen der GVA zu erreichen, kann des Weiteren erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Prüfsignal zeitlich an das Ein- und Ausschalten eines Verbrauchers einer Gasverteilungsanlage, insbesondere an das Ein- und Ausschalten eines Brenners einer Gasheizungsanlage angepasst ist. Vorteilhafterweise korreliert die Initiierung des Prüfsignals im Falle eines Brenners als Verbraucher hierbei mit dem Ausschaltsignal des Brenners, so dass beispielsweise nach einem Ausschalten des Brenners - also in einer Phase, in der ohnehin nicht geheizt wird - die Initiierung des Prüfsignals erfolgt und somit die Dichtigkeitsprüfung eingeleitet wird. Hierbei kann die Initiierung des Prüfsignals sowohl an das Ein-, als auch an das Ausschaltsignal des Brenners gekoppelt sein, so dass beispielsweise im Falle eines piezoelektrischen Zünders die aktuell anliegende Spannung als Signal verwendet wird, welche dann eine Initiierung des Prüfsignals auslösen kann. Ebenfalls denkbar ist, dass das Prüfsignal von dem Steuergerät der GVA selbst erzeugt wird, insbesondere das Ein- bzw. Ausschaltsignal des Brenners selbst ist. Dies ist insbesondere im Hinblick auf eine möglichst kostengünstige Ausführung und eine möglichst einfache Integration in bereits bestehende Systeme vorteilhaft.
Bezüglich der Anpassung des Prüfsignals ist es ebenfalls denkbar, dass das Prüfsignal zeitlich an das Steuersignal (von einem Steuergerät der GVA) zumindest eines Ventils angepasst ist, vorzugsweise das Steuersignal des zumindest einen Ventils selbst ist. Dies ist insbesondere bei elektronisch bzw. magnetisch gesteuerten Ventilen vorteilhaft, da in diesen Fällen die Steuerspannung und/oder die sich mit dem magnetischen Feld ändernde elektrische Feldstärke zur Auslösung des Prüfsignals verwendet werden kann. Ferner ist hierüber insbesondere eine abschnittsweise Prüfung auf Dichtigkeit einer GVA möglich, sofern anhand der Steuerspannung bzw. der sich ändernden elektrischen Feldstärke einzelne Ventile eindeutig identifiziert werden können. So können beispielsweise wahlweise einzelne Abschnitte einer GVA von der Gaszufuhr getrennt und anschließend anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Leckagen untersucht werden. Dies bietet sich insbesondere kumulativ zu einer Prüfung des gesamten Systems einer GVA an, um detektierte Leckagen genauer lokalisieren zu können.
Im Hinblick auf eine wahlweise ökonomische oder sensitive Methode zur Detektion von Leckagen innerhalb eines Systems einer GVA, kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, dass die Messung eines Gasflusses neben einer ersten Messeinrichtung durch zumindest eine zweite Messeinrichtung erfolgt. Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn sich die Sensitivität der beiden Messeinrichtungen voneinander unterscheidet, so dass wahlweise nur in einem Grobbereich gemessen und detektiert, jedoch je nach Erfordernis auch im Feinbereich gemessen werden kann. Die Messungen durch die zweite Messeinrichtung können hierbei wahlweise zeitgleich mit den Messungen der ersten Messeinrichtung oder auch zeitversetzt erfolgen. Eine wahlweise zeitgleiche oder zeitversetzte Messung kann hierbei vorteilhafter Weise im Hinblick auf das Ergebnis einer ersten Messung erfolgen. Wird beispielsweise in einer ersten Messung bereits von einer Grobmesseinrichtung eine Leckage detektiert, so ist es in der Regel nicht mehr notwendig mit einer Feinmesseinrichtung nachzumessen. Wird hingegen in einer ersten Messung mit einer Grobmesseinrichtung keine Leckage detektiert oder ist eine Detektion nicht eindeutig, so kann es sinnvoll sein, zur Überprüfung bzw. zur Detektion einer Leckage eine nachfolgende Messung mit einer Feinmesseinrichtung durchzuführen.
Da nicht erkannte Leckagen in Systemen von GVA zu Bränden und Explosionen führen können und regelmäßige Prüfungen der Systeme daher aus sicherheitstechnischen Gründen vorgeschrieben sind, ist erfindungsgemäß ferner vorgesehen, dass bei der Ausführung des gegenständlichen Verfahrens unmittelbar nach der Detektion einer Leckage, vorzugsweise in Abhängigkeit der Größe der Leckage zumindest ein Magnetventil und/oder ein Hauptgasanschluss geschlossen wird und/oder dass bei der Detektion einer Leckage ein Warnsignal erzeugt wird, wobei insbesondere die Art des Warnsignals von der Größe der detektierten Leckage bestimmt wird.
Obwohl es aus sicherheitsrelevanten Gründen in der Regel ratsam ist, auch bei kleineren Leckagen eines Systems einer GVA den bzw. die Hauptgasanschlüsse schnellstmöglich zu schließen, kann es insbesondere bei sehr kleinen Leckagen sinnvoll sein, dass das betreffende System zunächst einmal noch weiter betrieben wird. Alternativ oder kumulativ zum Schließen des oder der Hauptgasanschlüsse kann es ferner sinnvoll sein, ein Warnsignal zu erzeugen, das auf die Detektion einer Leckage hinweist. Hierbei kann das Signal ein visuelles Signal und/oder akustisches Signal und/oder ein Vibrationssignal oder dergleichen sein. Hierbei kann es insbesondere sinnvoll sein, wenn die Art des Signals von der Größe der detektierten Leckage abhängt. So kann bei einer kleinen Leckage zunächst nur ein visuelles Warnsignal erfolgen. Bei einer größeren Leckage ist es hingegen sinnvoller alternativ oder kumulativ zu einer visuellen Warnung eine akustische und/oder vibratorische Warnung zu erzeugen.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ein System zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das erfindungsgemäße System umfasst hierbei einen Signalgeber zur Initiierung eines Prüfsignals.
Wie bereits im Rahmen der Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben, können als Signalgeber grundsätzlich alle Geräte fungieren, die geeignet sind, Prüfsignale zu erzeugen. Die Geräte können hierbei bereits in das System einer GVA integriert sein oder erst nachgerüstet werden. Auch ist es möglich, dass der Signalgeber nicht an oder in der Nähe der betreffenden GVA, sondern entfernt von dieser angeordnet ist.
Neben einem Signalgeber umfasst das gegenständliche System zumindest eine erste Messeinrichtung zur Messung eines Gasflusses nach Initiierung des Prüfsignals. Als erste Messeinrichtung können hierbei alle Messinstrumente angesehen werden, die geeignet sind, einen Gasfluss innerhalb des Systems der GVA zu registrieren - beispielsweise bereits in die GVA integrierte Gaszähler, wie ein Hauptgaszähler oder ein elektronischer Feingasauszähler, aber auch nachrüstbare Zähler. Als Messeinrichtung im Rahmen der Erfindung werden hierbei sowohl Zähler als auch Durchflussmesser angesehen und zwar insbesondere Instrumente, die den Gasfluss über ein akustisches, gyroskopisches, magnetisch-induktives, mechanisch-volumetrisches, optisches oder thermisches Verfahren bestimmen.
Des Weiteren umfasst das erfindungsgemäße System zumindest eine Detektionseinheit zur Detektion einer Leckage mittels eines Vergleichs zwischen dem gemessenen Gasfluss und einem Referenzwert. Die erfindungsgemäße Detektionseinheit ist hierbei in der Lage, die von der zumindest einen Messeinrichtung erfassten Messwerte mit den bzw. dem gespeicherten Referenzwert zu vergleichen und anhand des Vergleichs eine Aussage über eine etwaige Leckage in dem System der betreffenden GVA zu treffen. Hierbei ist es im Rahmen einer besonders kostengünstigen und einfach nachrüstbaren Ausführung des erfindungsgemäßen Systems denkbar, dass das Steuergerät der GVA auch als Detektionseinheit zur Erfassung von Leckagen innerhalb des Systems der GVA verwendet wird. Ebenfalls denkbar ist ein System, in dem die Detektionseinheit entfernt von der GVA angeordnet ist und in dem die gemessenen Messwerte zur Auswertung an die Detektionseinheit versendet werden.
Da bei einer Leckage innerhalb des Systems einer GVA ein messbarer Gasfluss durch den Druckunterschied zwischen dem System der GVA und der Umgebung induziert wird und der Ort der Leckage entweder vor oder hinter dem betreffenden Messgerät lokalisiert sein kann, ist es im Rahmen einer möglichst flexiblen Messeinrichtung vorteilhaft, wenn der Gasfluss sowohl in die eine, als auch in die entgegengesetzte Richtung gemessen werden kann. Daher wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die erste Messeinrichtung vorzugsweise derart gebildet ist, dass sie einen Gasfluss richtungsunabhängig bestimmen kann.
Um ferner auch in Systemen einsetzbar zu sein, die lediglich über einen ungenauen bzw. ungeeigneten Gaszähler verfügen, ist im Rahmen einer nachrüstbaren Variante des erfindungsgemäßen Systems vorgesehen, dass die zumindest eine Messeinrichtung als eine mobile Messeinrichtung gebildet ist. Eine Nachrüstung einer mobilen Messeinrichtung kann ferner auch unter dem Aspekt der Erhöhung der Sensitivität des erfindungsgemäßen Systems sinnvoll sein.
Neben einer ersten Messeinrichtung ist es insbesondere zur Erhöhung der Aussagekraft sowie der Sensitivität der Messung vorteilhaft, wenn das System zumindest eine zweite Messeinrichtung aufweist. Im Rahmen einer besonders verlässlichen Ausführung des erfindungsgemäßen Systems werden hierbei insbesondere Messeinrichtungen miteinander kombiniert, die den Gasfluss über unterschiedliche Verfahren bestimmen. Im Rahmen einer gleichzeitig kostengünstigen sowie einfach nachrüstbaren Ausführungsform des gegenständlichen Systems ist es insbesondere denkbar, dass neben einer ersten Grobmesseinrichtung eine zweite Feinmesseinrichtung angeordnet ist, wobei die Messeinrichtungen insbesondere derart zueinander angeordnet sind, dass sie wahlweise durch die jeweils andere Messeinrichtung überbrückbar sind. So ist es auf eine Weise möglich, wahlweise zwischen Groblleck-Suche und Feinleck-Suche zu variieren und insbesondere die Feinmessinstrumente zu schonen.
Da die Dichtigkeit des Systems einer GVA nicht nur von der Art des geförderten Gases, sondern insbesondere auch von den System- und Umgebungsbedingungen abhängt, ist es ferner vorteilhaft, wenn die Detektionseinheit in der Lage ist, Änderungen hinsichtlich der genannten Bedingungen in seiner Analyse zu berücksichtigen. Daher wird vorgeschlagen, dass das erfindungsgemäße System eine Detektionseinheit aufweist, die als eine lernende Einheit gebildet ist. Hierbei ist es insbesondere sinnvoll, wenn die Detektionseinheit Änderungen im Hinblick auf die Temperatur, den Druck, die Länge der zu überprüfenden Leitungen bzw. Systeme, das Volumen des Systems, die Dichte des Gases und dergleichen selbstständig in seiner Analyse berücksichtigt und aus bereits getätigten Analysen lernt.
Im Hinblick auf eine als selbstlernende Einheit gebildete Detektionseinheit ist es dabei insbesondere sinnvoll, wenn das System eine Speichereinheit zur Speicherung der während der Dichtheitsprüfungen aufgezeichneten Daten umfasst, auf die die Detektionseinheit zugreifen kann. Die Speichereinheit kann als mobile Speichereinheit oder als feste an bzw. in der Nähe der GVA angeordnete Speichereinheit gebildet sein. Ferner kann es sich bei der Speichereinheit auch um eine Server/Cloud-basierte Speichereinheit handeln, die entfernt von der GVA angeordnet ist und auf die die Detektionseinheit jederzeit zugreifen kann. Auf der Speichereinheit werden vorzugsweise neben den gemessenen Gasflüssen auch die jeweiligen aktuellen äußeren Bedingungen, wie die Temperaturen, Drücke und dergleichen sowie die entsprechenden Analysen gespeichert.
Um insbesondere die erwähnte Möglichkeit einer externen Speicherung der Daten sowie die Möglichkeit einer externen Auswertung bzw. externen Anordnung der Detektionseinheit zu gewährleisten, ist es notwendig, dass das erfindungsgemäße System die betreffenden Daten austauschen kann bzw. mit externen Systemkomponenten kommunizieren kann. Aus diesem Grund wird gegenständlich vorgeschlagen, dass das erfindungsgemäße System eine Kommunikationseinheit zur Übertragung der aktuellen Messdaten umfasst. Die Übertragung der Informationen kann hierbei kabelgebunden, beispielsweise über ein BUS-System oder auch drahtlos über W-LAN, Bluetooth, NFC oder dergleichen erfolgen. Neben der Möglichkeit des Datenaustauschs bzw. der Server/Cloud-basierten Speicherung der Daten ermöglicht eine Übertragungseinheit auch die Übertragung von Information an einen Nutzer. So können beispielsweise etwaige Warnhinweise oder Fehlermeldungen direkt auf ein mobiles Gerät eines Nutzers übertragen werden. Ferner ist es denkbar auf diese Weise Wartungstermine der Anlage oder Bestellungen von Ersatzteilen und dergleichen zu veranlassen.
Neben einer Vernetzung der Detektionseinheit mit einer Speichereinheit bzw. mit Nutzerendgeräten ist es für eine reibungslose Kommunikation der einzelnen Systemkomponenten des gegenständlichen Systems erforderlich, diese allesamt drahtlos oder kabelgebunden miteinander zu vernetzen.
Im Rahmen einer besonders kompakten Ausführung des gegenständlichen Systems kann ferner vorgesehen sein, dass mehrere Elemente des erfindungsgemäßen Systems in dieselbe Baueinheit integriert sind. So ist es insbesondere denkbar, dass zumindest eine Messeinheit bzw. Messeinrichtung in ein Ventil integriert ist. Des Weiteren ist auch vorstellbar, dass alternativ oder kumulativ zur Integration zumindest einer Messeinheit bzw. Messeinrichtung zumindest eine Detektionseinheit und/oder eine Speichereinheit und/oder eine Kommunikationseinheit in ein Ventil integriert sind. Neben der Integration von mehreren Komponenten in ein Ventil ist ferner ebenfalls eine derartige Integration innerhalb einer Messeinheit eines Zählers oder dergleichen denkbar.
Das erfindungsgemäße System kann vorzugsweise zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestaltet sein.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems zur permanenten Überwachung der Dichtigkeit von Leitungen und/oder Geräten einer GVA gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems zur permanenten Überwachung der Dichtigkeit von Leitungen und/oder Geräten einer GVA gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems zur permanenten Überwachung der Dichtigkeit von Leitungen und/oder Geräten einer GVA gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;

In den nachfolgenden Figuren werden für die gleichen technischen Merkmale auch von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Systems 1 zur permanenten Überwachung der Dichtigkeit von Leitungen und/oder Geräten einer GVA gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Im Betrieb der gegenständlichen GVA fördert diese, wie eine handelsübliche GVA. Hierbei befinden sich die Handabsperrventile 3, die vorliegend als Doppelventil ausgestalteten Gasmagnetventile 6 und 6' sowie die Gasarmatur 12 in einem geöffneten Zustand, so dass dem Verbraucher 14 das Gas entlang der Gasleitung 2 über die Detektionseinheit 5, den Druckminderer 10, den Gaszähler 11 und die Gasarmatur 12 zugeführt werden kann. Neben einer Verteilung über die Gasmagnetventile 6 und 6' wird ein Teil des zugeführten Gases auch über das Gasmagnetventil 8 transportiert. Das Gasmagnetventil 8 ist in der Regel - sofern keine Leckage innerhalb des Systems 1 vorliegt - geöffnet und vorzugsweise steuerungstechnisch mit den Gasmagnetventilen 6, 6' verschaltet. Sobald eine Leckage in dem System 1 festgestellt wird, sollte vorzugsweise auch das Ventil 8 geschlossen sein. Vorteilhafterweise kann hierbei vorgesehen sein, dass durch das Schließen des Ventils 8 auch die Ventile 6 und 6' und/oder die Gasarmatur 12 geschlossen werden. Aus sicherheitstechnischen Gründen kann es hierbei insbesondere sinnvoll sein, zeitgleich oder nach dem Schließen des Ventils 8 die Ansteuerung der Magnetventile 6, 6' und/oder der Gasarmatur 12 zu blockieren. Eine Blockierung könnte hier insbesondere mechanisch, ähnlich dem Verhalten von Sicherheitstemperaturbegrenzern und/oder Fl-Schaltern erfolgen.
Aus Sicherheitsgründen ist für den Betrieb von GVA ferner vorgeschrieben, dass diese jederzeit über zumindest ein Handabsperrventil 3 von der Gasversorgung getrennt werden können. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind neben dem ersten, unmittelbar vor der Detektionseinheit 5 angeordneten Handabsperrventil 3, noch drei weitere Handabsperrventile 3 in dem System 1 angeordnet, die wahlweise auch automatisch angesteuert werden können.
Bei dem Verbraucher 14 kann es sich vorliegend insbesondere um einen Gasbrenner handeln, der Wasser in einem Heizkessel erwärmt, damit dieses nach Erwärmung zum Heizen oder zu anderen haushaltsüblichen Zwecken verwendet werden kann. Die vorzugsweise mögliche bedarfsgerechte Erwärmung des Wassers im Heizkessel wird hierbei gegenständlich über das Steuergerät 13 des Gasverbrauchers 14 gesteuert. Zu diesem Zweck ist das Steuergerät 13 über eine Steuerleitung 16 mit dem Verbraucher 14, dem Signalgeber 15 und der Gasarmatur 12 verbunden. Vorteilhafterweise ist auch die Gasarmatur 12 mit den Magnetventilen 6, 6' (Verbindung hier nicht eingezeichnet) sowie dem Signalgeber 15 verbunden, so dass bei Initiierung des gegenständlichen Verfahrens durch den Signalgeber 15 eine Überwachungsphase eingeleitet werden kann, in der dann vorzugsweise zeitgleich die Ventile 6, 6' und die Gasarmatur 12 geschlossen werden.
Nach Initiierung der Überwachungsphase werden gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel somit zeitgleich die Armatur 12 und die Gasmagnetventile 6 und 6' geschlossen, so dass eine Leckage innerhalb des Systems 1 über die Feingasmesseinheit 7 registriert werden kann. Die Feingasmesseinheit 7 ist hierbei im Gegensatz zu dem Gaszähler 11 in der Lage bereits feine Gasströme von weniger als 11/h zu registrieren, so dass selbst kleinere Leckagen detektiert werden können.
Zur Kommunikation mit anderen Systemkomponenten und Systemen sowie zur Speicherung der Messwerte umfasst die Detektionseinheit 5 neben den Magnetventilen 6, 6' und 8 sowie der Feingasmesseinheit 7 eine Kommunikations-/Speicher-/ und Regeleinheit 9, die über eine Steuerleitung 16 mit der Feingasmesseinheit 7, den Magnetventilen 6, 6', 8 dem Signalgeber 15, dem Steuergerät 13 des Verbrauchers 14 und der Gasarmatur 12 verbunden ist.
Neben einer Auslösung des Prüfsignals durch den externen Signalgeber 15, kann das Prüfsignal ebenso durch die Magnetventile 6, 6', die Handabsperrventile 3 oder durch das Steuergerät 13 des Verbrauchers 14 ausgelöst werden.
Als Signalgeber kommen ferner alle Geräte in Frage, die geeignet sind, Prüfsignale zu erzeugen. Die Geräte können hierbei bereits in das System 1 einer GVA integriert sein oder erst nachgerüstet werden. Auch ist es möglich, dass der Signalgeber 15 nicht an oder in der Nähe der betreffenden GVA, sondern entfernt von dieser angeordnet ist.
Befindet sich nun eine Leckage in dem System 1 der GVA, so kann diese über die Messung eines Gasflusses während eines Abschaltvorganges der GVA registriert werden. Ein messbarer Gasfluss wird hierbei durch den Druckunterschied zwischen dem System 1 der GVA und der Umgebung induziert, so dass je nach Ort und Größe der Leckage ein Gasstrom aus der GVA in die Umgebungsluft erfolgt und registriert wird (sofern der Gasdruck innerhalb des Systems 1 höher als der Umgebungsdruck ist).
Nach der Registrierung eines Gasflusses durch die Feingasmesseinheit 7 erfolgt die Analyse der Messwerte anhand eines Vergleichs des gemessenen Gasflusses mit einem Referenzwert. Die Analyse wird hierbei vorliegend in der Detektionseinheit 5 ausgeführt, die sowohl drahtlos über Drahtloskommunikationseinheiten, als auch drahtgebunden, im einfachsten Fall über ein BUS-System mit der Feingasmesseinheit 7, den Ventilen 6, 6' und 8 dem Verbraucher 14 und dem Steuergerät des Verbrauchers 13 verbunden ist. Die Detektionseinheit 5 kann in einer besonders kostengünstigen Ausführung des erfindungsgemäßen Systems dabei auch an bzw. unmittelbar vor dem Gaszähler 11 angeordnet sein.
Innerhalb der Analyse können insbesondere im Hinblick auf einen aussagekräftigen Vergleich vorzugsweise die ungewichteten oder gewichteten Mittelwerte einer vorbestimmten Anzahl von Messwerten des Gasflusses verwendet und mit einem Referenzwert verglichen werden, um eine Leckage innerhalb des Systems 1 einer GVA zu detektieren. Alternativ oder kumulativ können im Rahmen der Analyse auch andere statistische Methoden der Datenverarbeitung auf die gemessenen Werte oder die ermittelten Differenzen angewendet werden.
Weicht der aktuell gemessene Gasfluss zu stark von dem definierten und wahlweise angepassten Referenzwert ab, deutet dies auf eine Leckage im System der GVA 1 hin.
Nach Detektion einer Leckage innerhalb des Systems 1 der GVA kann es vorgesehen sein, umgehend Sicherheitsmaßnahmen einzuleiten. So kann bei Erkennung einer Leckage dafür gesorgt werden, dass das System von der Gasversorgung abgeschlossen bleibt. Hierbei ist es sinnvoll, im Fall einer Leckage das Ventil 8 zu schließen und vorzugsweise mit einem Sicherheitsschalter zu versehen, so dass das Ventil beispielsweise nur manuell wieder geöffnet werden kann. Ferner ist es möglich, neben einer Absperrung des Systems Warnhinweise und Warnsignale auszugeben.
2 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Systems 1 zur permanenten Überwachung der Dichtigkeit von Leitungen und/oder Geräten einer GVA gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Detektionseinheit 5 im Rahmen einer kompakten und platzsparenden Anordnung in einen elektronischen Gaszähler 11a integriert. Hierbei weist der elektronische Gaszähler 11a neben einem Magnetventil 6 und 8 noch eine Hauptgasmesseinheit 17, eine Feingasmesseinheit 7 sowie eine Speicher- und Kommunikationseinheit 9 auf. Im Rahmen dieser Ausführung ist es insbesondere sinnvoll, nicht nur die durch die Hauptgasmesseinheit 17, sondern auch die über die Feingasmesseinheit 7 registrierten Gasflüsse für den Gesamtgasverbrauch zu berücksichtigen.
Ebenso wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, ist es gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel durch Schließen des Magnetventils 6 und Öffnen des Magnetventils 8 möglich, selbst kleinere Leckagen über die Feingasmesseinheit 7 zu registrieren.
Ein im leckfreien Betrieb dauerhaft geöffnetes Magnetventil 8 eröffnet auch in dieser Ausführungsform einen Schutz vor Manipulationen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erkennung einer Leckage.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung sind neben einem ersten Verbraucher 14, noch weitere Verbraucher 14' (oder weitere 14") parallel geschaltet, die hier über dieselbe, in dem elektronischen Gaszähler 11a angeordnete Detektionseinheit gemäß dem beschriebenen Verfahren auf Leckagen geprüft werden können.
Im Hinblick auf eine modifizierte Ausführung der zweiten Ausführungsform der Erfindung könnte der elektronische Gaszähler auch nur eine Messeinheit aufweisen, die in der Lage ist sehr feine Gasströme (< 11/h) messen zu können. Allerdings würde in diesem Fall die Möglichkeit der Zustandsprüfung oder eines Manipulationsschutzes entfallen.
3 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Systems 1 zur permanenten Überwachung der Dichtigkeit von Leitungen und/oder Geräten einer GVA gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, das insbesondere für großtechnische Anlagen geeignet ist. Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist neben einer ersten Detektionseinheit 5, für jeden weiteren großtechnischen Verbraucher 14, 14' und dergleichen eine separate Detektionseinheit 5a, 5b und dergleichen angeordnet. Dies ist nicht nur aus sicherheitstechnischen Gründen sinnvoll, sondern auch, wenn bzgl. der Größe von Leckagen für unterschiedliche Verbraucher unterschiedliche Grenzwerte existieren.
Bezugszeichenliste

1: System zur permanenten Überwachung der Dichtigkeit einer GVA
2: Gasleitung
3: Handabsperrventil
4: Gasströmungswächter
5: Detektionseinheit
6: Gasmagnetventil
6': Gasmagnetventil
7: Feingasmesseinheit
8: Gasmagnetventil für Messeinheitsleitung
9: Kommunikations-/Speicher-/Regeleinheit
10: Druckminderer
11: Gaszähler
11a: Elektronischer Gaszähler mit Leckdetektionseinheit
12: Gasarmatur
13: Steuergerät
14: Verbraucher
15: Signalgeber
16: Steuerleitung
17: Hauptgasmesseinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10117899 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur permanenten Überwachung der Dichtigkeit von Leitungen und/oder Geräten einer Gasverteilungsanlage (GVA), umfassend die Schritte: a) Initiierung eines Prüfsignals durch einen Signalgeber, b) Messung eines Gasflusses durch zumindest eine erste Messeinrichtung (7, 11, 17) zeitlich nach der Initiierung des Prüfsignals, c) Vergleich des gemessenen Gasflusses mit einem Referenzwert, d) Detektion einer Leckage mittels des Vergleichs zwischen dem gemessenen Gasfluss und dem Referenzwert, dadurch gekennzeichnet, dass, das Verfahren während einer Abschaltphase der GVA ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zyklisch, insbesondere in variierbaren, vorbestimmten Zyklen ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt a) zeitlich unmittelbar nach, vorzugsweise zusammen mit der Initiierung eines Abschaltvorgangs erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfsignal zeitlich an das Ein- und Ausschalten eines Verbrauchers (14) einer Gasverteilungsanlage angepasst ist, vorzugsweise das Ein- und/oder Ausschaltsignal des Verbrauchers (14) selbst ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfsignal zeitlich an das Steuersignal zumindest eines Ventils (6, 8) angepasst ist, vorzugsweise das Steuersignal des zumindest einen Ventils (6, 8) selbst ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung eines Gasflusses neben einer ersten Messeinrichtung (7, 11, 17) durch zumindest eine zweite Messeinrichtung (7, 11, 17) erfolgt, wobei die Messung durch die zweite Messeinrichtung (7, 11, 17) wahlweise zeitgleich mit der Messung durch die erste Messeinrichtung (7, 11, 17) oder zeitversetzt erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar nach der Detektion einer Leckage, vorzugsweise in Abhängigkeit der Größe der Leckage zumindest ein Ventil und/oder ein Hauptgasanschluss (3) geschlossen wird und/oder dass bei der Detektion einer Leckage ein Warnsignal erzeugt wird, wobei insbesondere die Art des Warnsignals von der Größe der detektierten Leckage bestimmt wird.
System (1), vorzugsweise zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend: - einen Signalgeber zur Initiierung eines Prüfsignals, - zumindest eine erste Messeinrichtung (7, 11, 17) zur Messung eines Gasflusses nach Initiierung des Prüfsignals, - zumindest eine Detektionseinheit (5) zur Detektion einer Leckage mittels eines Vergleichs zwischen dem gemessenen Gasfluss und einem Referenzwert.
System (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Messeinrichtung (7, 11, 17) derart gebildet ist, dass sie einen Gasfluss richtungsunabhängig bestimmen kann.
System (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Messeinrichtung (7, 11, 17) als eine mobile Messeinrichtung gebildet ist.
System (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Messeinrichtung (7, 11, 17) den Gasfluss über ein akustisches, gyroskopisches, magnetisch-induktives, mechanisch-volumetrisches, optisches oder thermisches Verfahren bestimmt.
System (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben einer ersten Messeinrichtung (7, 11, 17) eine zweite Messeinrichtung (7, 11, 17) angeordnet ist, wobei insbesondere eine der beiden Messeinrichtung (7, 11, 17) als eine Grobmesseinrichtung und die andere als Feinmesseinrichtung gebildet ist, wobei die Messeinrichtungen (7, 11, 17) insbesondere derart zueinander angeordnet sind, dass sie wahlweise durch die jeweils andere Messeinrichtung (7, 11, 17) überbrückbar sind.
System (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit (5) als eine lernende Einheit gebildet ist.
System (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System (1) zumindest eine Speichereinheit (9) zur Speicherung der während der Dichtheitsprüfungen aufgezeichneten Daten umfasst.
System (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System (1) eine Kommunikationseinheit (9) zur Übertragung der aktuellen Messdaten an einen Nutzer und/oder eine mobile Speichereinheit besitzt.