DE1775231A1

DE1775231A1 - Rohrmolch zur Feststellung und Ortung von Leckstellen in fluessigkeitsdurchstroemten Rohrleitungen

Info

Publication number: DE1775231A1
Application number: DE19661775231
Authority: DE
Inventors: Hendrik Bosselaar; Van Riemsdijk Dipl-Che Joannes
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1965-12-22
Filing date: 1966-12-20
Publication date: 1970-01-22
Also published as: GB1174048A; CH445897A; NL6600966A; DE1775231B2; AT289425B; FR1505221A; DE1775230B1; MY7000123A

Description

DR.ING. F.WUKSTHOFF DIPL. INO. G. PUM»

DR.R.V.PKCHMANN I)H. IiTG. D. BRHRKNS

PATENTANWALTS

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Beschreibung zu der Patentanmeldung

SHBLL IHTEHNATIONALE RESEARCH MAAT-SOHAPFIJ N.T., Den Haag, Niederlande

betreffend

Rohrmolch zur Feststellung und Ortung

von Leckstellen in flüasigkeitsduroh-

etrömten Rohrleitungen

Sie Erfindung betrifft einen Rohrmolch ssur Feststellung und Ortung von Leckstellen in flüssigkeitsdurohströmten Rohrleitungen, der TJltraschallschwingungen in der Rohrleitung aufnimmt und gegebenenfalls daraus abgeleitete Signale registriert.

Rohrmolche sind Prüfgerät·, die mittels der strömenden Flüssigkeit z. B. durch eine Ölleitung bewegt werden und mit einer Messeinrichtung für Signale ausgerüstet sind, die oharakteristischerweise an Stellen in der Rohrleitung auftreten, an denen ein Leok in der Rohrwandung vorhanden ist. Bei einem

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bekannten Bohrmolch wird das hörbare Rauschen, das von der an einer Leokstelle austretenden Flüssigkeit verursacht wird, beobachtet. Dieses von der Leckstelle herrührende Rauschen ist jedoch relativ schwach und muss in einem Raum beobachtet werden, in dem sehr viele andere Rauschquellen wirksam sind. Störgeräusche werden hauptsächlich durch die in der Rohrleitung strömende Flüssigkeit, durch im Zuge der Rohrleitung angeordnete Pumpen und durch das Schaben des Molches an der Rohrwandung verursacht· Deshalb hat sich herausgestellt, dass einwandfreie Untersuchungen mit sicheren Ergebnissen unter Verwendung des hörbaren Rauschens nicht möglich sind.

Es ist auch bekannt, dass ein an einer Rohrleokstelle nach aussen austretendes Medium stärkere Ultrasohallschwingungen erzeugt, die von der Äussenseite der Rohrleitung her aufgenommen werden können.

nicht

Es gibt einen noohlbekanntgemachten Vorschlag, Rohrmolche derart auszubilden, dass sie Ultraschalleohwingungen aufnehmen können.

Da festgestellt wurde, dass die in der Rohrleitung auftretenden Störgeräusche im allgemeinen einen schwächeren Energieanteil im Ultraschallbereich aufweisen, und da ausserdem die Absorption und Streuung von Ultraeohalleohwingungen in den geförderten Flüssigkeiten starker ist als die von hörbaren

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Schwingungen, lässt sich in diesem Falle ein höherer Störabstand als bei der Ausnutzung des hörbaren Rauschens erv/arten.

Nach dem oben bezeichneten Vorschlag beträgt der Frequenzbereich, in dem der Rohrmolch empfindlich sein soll, 80 bis 110 kHz. Die Lokalisierung von Leckstellen erfolgt also mit Ultraschall dieses hohen Frequenzbereiches. Die Wahl dieses Frequenzbereiches entspricht der theoretischen Überlegung, dass ein Leck bzw. ein Leckkanal in der Wandung eines Hohres einen ^ Hohlraum bildet, in dem günstige Bedingungen für die Erzeugung eines spezifischen Tones bzw. einer spezifischen Schallfrequenz vorliegen. Die physikalischen Erscheinugunjen entsprechen ungefähr denen in einer offenen Orgelpfeife, so dass die Tonhöhe von der Länge 1 und in weitaus geringerem Masse auch vom Durchmesser d sowie von der Schallgeschwindigkeit c in der infragekommenden Flüssigkeit abhängt. Die Resonanzfrequenz f_Q lässt sich berechnen aus: f_Q = c /2 . I¹, wobei 1' = 1 + j if d ist. Für Durchmesserwerte zwischen 0,1 und 1 mm (^ecks mit Durchmesser von mehr als 1 mm werden nicht mit Rohrmolchen aufgespürt) und einer Leckkanallänge von 6 bis 8 mm (6 mm ist die übliche Rohrwandungsstärke für Ölleitungen) errechnen sich Resonanzfrequenzen zwischen ca. 80 und 115 kHz. Da bei Resonanz die Intensität von Schwingungen etark ansteigt, erklärt sich der obige Vorschlag, einen Rohrmolch im errechneten Resonanzfrequenzbereich arbeiten zu lassen.

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Durch experiment eile Untersuchungen wurde jedoch ermittelt, d as ι; auch bei Wah] doe nach obiger Berechnung optimalen Frequenz· boreiches keine Heonergebnisse erzielt werden, bei denen der tfntorschied zwischen einem eine Leckstelle anzeigenden Signal und dem ständigen Storsignalpegel immer so ausreichend gross ist, dann eine Leckstelle mit Sicherheit erkannt wird.

ψ Da aber ein Rohrmolch, soll sein Einsatz sinnvoll sein, mit ¹AQhT grosser Sicherheit Leckstellen erkennbar machen muss, ist ou dan der Erfindung zugrundeliegende Problem, einen im Ultraschall borei ob arbeitenden Rohrmolch zu schaffen, mit dem l:f.'!:i;.3tr;J1 en eindeutig erkennbar sind. Das Problem löst überraschend ein Rohrmolch der eingangs genannten Art, der erfin— dungngemäss UltrnsehuJJ schwingungen im 35 kHz-Bereich aufnimmt.

KiS wurde gefunden, dass bei einer solchen Frequenzwahl der Unterschied zwischen einem eine Leckstelle anzeigenden Signal und dem Rauschsignal pegel am grössten ist. Ausserdem ist die Intensität dor an einer Leckstelle erzeugten Schwingungen im 35 kHz-Bereich unabhängig von der Wandstärke des Rohres und kaum abhängig vom Leckdurchmeaser und von der Fons des Leckes.

Das Auftreten eines so hohen Nutzsignales im 55 kHz-Bereich ist überraschend und war nach der Theorie und entsprechend dieser durchgeführter Experimente nicht zu erwarten·

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Die physikalischen Gründe für das Entstehen von starken Ultraschallschwingungt'n von niedrigerer Frequenz als die "Orge.lpfeifen"-Resonanzfrequenzen sind noch nicht in allen Einzelheiten geklärt. Es kann aber davon ausgegangen werden, dass aussen am Leokkanal Wirbel in der austretenden Flüssigkeit entstehen, die ein "weisses Rauschen" erzeugen, dessen Intensität mit zunehmender Frequenz ansteigt und kurz oberhalb 35 kHz stark abfällt. Der steile Abfall oberhalb 35 kHz ist unerwartet und bisher unerklärt. Die Erfindung macht sich dieses bisher nicht erkannte, bei 35 kHz liegende und stark ausgeprägte Intensitätsmaximum, das grosser als das bei Resonanz auftretende ist, zu nutze.

Die Messeinrichtung von bekannten Rohrmolchen arbeitet im allgemeinen ständig und ist mit einer eingebauten Registriereinrichtung, ζ. B. einem Diagrammschreiber verbunden, die die empfangenen Signale fortlaufend über der Zeitlauf zeichnet. Ein Leck ist aus der Aufzeichnung durch einen zackenartigen Anstieg | erkennbar. Bei der häufig mehrere Tage dauernden Reise der Rohrmolche durch Ölleitungen ist jedoch die Auswertung solcher Aufzeichnungen äusserst mühselig, da die Aufzeichnung einer ganzen Reise sehr umfangreich ist. Durch die erfindungsgemässe Wahl des 35 kHz-Frequenzbereiches wird jedooh der Störabstand so groß, dass eine automatische Auswertung der laufenden Messung möglich ist. Diese wird in ein-

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fächer Weise bei einem registrierenden Rohrmolch durch einen der Registriereinrichtung vorgeschalteten Schwellwertdetektor ersielt, der alle Signale, deren Betrag und/oder Dauer jeweils unter einem bestimmten Schwellwert liegt, unterdrückt· Dadurch ist sichergestellt, dass die Registriereinrichtung nur anspricht, wenn das Signal die eingestellten Schwellwerte überschreitet. Der Schwellwert für den Betrag des Signales entspricht dem Pegel des Grundrauschens, wodurch dieses in der Anzeige nicht mehr in Erscheinung tritt. Der Schwellwert für die Signaldauer verhindert, dass scharf ausgeprägte Signale sehr kurzer Dauer, selbst wenn sie den vorgegebenen Schwellwert für den Betrag übersteigen, als Leckstelle gewertet werden. Die Einführung eines Schwellwertes für die Signaldauer ist mittels einer integrierenden Schaltung realisierbar. Durch die Massnahmen ist erreicht, dass auf dem Aufzeichnungsträger nur noch den tatsächlichen Leckstellen entsprechende Aufzeichnungen sichtbar werden und im übrigen überhaupt keine Aufzeichnungea erfolgt. Die Auswertung des Aufzeichnungsträgers ist also dadurch wesentlich einfacher gemacht.

Die Auswertung kann noch weiter dadurch erleichtert werden, dass die Registriereinrichtung einen Zeitgeber umfasst, dessen jeweilige Anzeige beim Auftreten eines Signals hinter dem Schwellenwertdetektor aufzeichenbar ist. Die bei» Feststellen und Passieren einer Leckstelle ermittelte Zeit etellV ein hinreichend genaues Mass für den Ort der Leckstelle dar.

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Mere Zeil wird nun auf dem Au fzei ohnun,':.:?trürer direkt, in ?< >rm von Symbolen on or Zahl omverten .»u f,;rer,e i ;jhnet. Zs brv. "ht al :.-?o Lein Kurvend!rramm mehr aufgewertet zu werden, sondern va können direkt Zahlen oder Symbole ge-lest η werden. Wird oin Zeitgeber verwendet, der eine Registrierung in Interv.d lon von 10 Sekunden er:;ii>.^r 1 i eht, iat die Ortung einer Lenkstelle nonh in.it (;J!U:i Gen;mi,";kt'it von 100 m möf^lich, wenn sich die Leckntelle in »'iner JJnU'ornun,' von 100 km vom Ausgangspunkt der Y/.-indtranfi der. I rufdurch aie Rohrleitung b

Die Lr: itüjunt* i^t in. fclj-cinie]] anl u;i ach»-!·. _: I j sch^f r Zeichnungen ^fu; einen, voitei] Jiai'tf ti Aua'.' .brun^si ■■>■ i: mcI richer erliiutert.

Es zeigen:

3'¹JgC 1 ein Bl oekscheina einet: Hohrniolche:; inch der Erfindung und

Fig. 2 das AueganggsifjiaJ des Verctiirkers in

Abhiin₍'i_c;kcit von der vom Rohrmolch in einer Rohrleitung zurückgelegten Weglaufe.

Der Hohriaolch v,^;eii?t ein Mikrophon 1 auf, dan für den Empfang von UltraGcb.'illschwirigunjen im gewünschten Frequenzbereich geeignet ist. Da ai el) dieses Mikrophon in einer strömenden Flüssigkeit befindet, i^t es zweckraäasifr nneh Art der sogenannten

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BAD ORIGINAL

Hydrophone ausgebildet. Das Mikrophon 1 ist an einen Verstärker 2 angeschlossen, der nur ein sphpiales, Bereich um 35 kHz'verstärkt. An diesen yer,stirker if^i ein; wertdetektor 3 angeschlossen. Y/enn.das verstärkte 3i;g te Schwellwerte überschreitet, gibt der Detektor 3 tttjer ^|^, ein Signal an ein Registriergerät 4 ab» wodurch in- .diesem,..d jeweilige Anzeige eines Zeitgebers 5 durch Aufdruck, auf, eig te auf gezeichnet wird. Da das Zeitintervall^ das seit Beg^njo der Wanderung des Molches durch die Rohrleitung yer^ Mass für die gesuchte Entfernung ist, kann der Ort,_fder. iieök aus der aufgezeichneten Zeitangabe ermittelt werden» Der Schwell« wertdetektor 3 ist mit einer durch einen Ffeil,6 angedeuteten Einrichtung zum Einstellen der Integrationszeit.für die,Eingangs» signale sowie mit einer durch einen Pfeil 7 ..angedeuteten Einrichtung zum Einstellen jenes Schwellwertes der Amplitude des Eingangssignales ausgestaltet, bei dem das Registriergerät 4 be|,är tigt werden soll. Dr Detektor erregt das Relais also jeweils, nur dann, wenn ein aufgenommenes Signal hinsichtlich Betrag und Dauer den voreingestellten Werten entspricht,

Fig. 2 zeigt beispielsweise den Verlauf des Auegangssignal» des selektiven Verstärkers 2, wenn der Rohrmolch ©ine leckstelle im der Rohrleitung passiert, Die dem dargestellten KupYenyerlauf zugrundeliegende Leckstelle hatte die Form elftes den Abmessungen 5,0x0,2 mm. Die Wandstärke der Rohrleitung betrug 9 mm. Durch die Rohrleitung wurde Rohöl mit einei· fe*

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schwlndigkeit von 1,65 m/aec gefordert» Im Bereich der Lecke teile betrug der Druck etwa 24 kg/cm¹". Die an der Leckstelle austretende Ölmenge betrug 60 l/h. Auf der Abazissenachse des Diagramms nach Pig. 2 ist die Weglänge.1 in der Rohrleitung aufgetragen, während die Ordinate die Intensität I der aufgenommenen Schwingungen angibt. Die Leckstelle ist im Diagramm durch eine sehr deutlich über den Pegel de3 Crrundrauachens ansteigende Zacke erkennbar, die eine eindeutige Feststellung und d Lokalisierung der Leckatelle ermöglicht;.,

Es hat sich erwiesen, dass eine kleine zylindrische Leckstelle mit einem Durchmesser von 0,2 mm und einer Kanallänge von 1 mm, die eine Leckmenge.von nur 3 l/h zur Folge hat, auf die beschriebene Weise bereits einwandfrei festgestellt und lokalisiert werden kann, Leckstellen dieser Art treten in korrodierten Rohrleitungen auf.

Patentansprüche ί

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Claims

.H .Mf XC Il KX »Ο i\"Enn:iti5'^HA.s.si; a PHOTSL'TI'iTKNT 'JO- 1A-34 852 1775231 Patentansprüche

1. Rohrmolch zur Feststellung und Ortung von Iieck-™ stellen in fliissigkeitsdurchströmten Rohrleitungen, der Ultraschallschwingungen in den Rohrleitungen aufnimmt und daraus abgeleitete Signale gegebenenfalls registriert, dadurch gekennzeichnet, dass daa Gerät Ultraschallschwingungen im 35 kHz-Bereich aufnimmt.

2. Rohrmolch nach Anspruch 1, der die Ultraschallschwingungen registriert, gekennzeichnet durch einen der Registriereinrichtung (4, 5) vorgeschalteten Schwellwert-

fe detektor (2) zur Unterdrückung aller Signale, deren Betrag und/oder Dauer jeweils unter einem bestimmten Schwell wert liegt.

3. Rohrmolch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Registriereinrichtung (4, 5) einen Zeitgeber (5) umfasst, dessen jeweilige Anzeige beim Auftreten eines Signales hinter dem Schwellwertdetektor (3) aufzeichenbar ist,

BAD

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