DE2609717A1

DE2609717A1 - Einrichtung zur messung der leckverluste in einem fluessigkeitsfuehrenden leitungssystem

Info

Publication number: DE2609717A1
Application number: DE19762609717
Authority: DE
Inventors: Hubert Hinkelmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-03-09
Filing date: 1976-03-09
Publication date: 1977-09-15
Also published as: AT340704B; FR2344009B3; FR2344009A1; ATA231576A

Description

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SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 78 F 3 3 \\ Π pn

' Einrichtung zur Messung der Leckverluste in einem flüssigkeitsführenden Leitungssystem

Einrichtung zur Messung der Leckverluste in einem flüssigkeitsführenden Leitungssystem, mit je einem Durchflußmeßgerät für den Vorlauf und den Rücklauf, deren Ausgangssignale in Differenz geschaltet das Meßsignal bilden.
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In vielen Fällen ist es erforderlich, auch Leckverluste, die kleiner sind als 1 % des Nenndurchflusses, sicher zu erfassen, . insbesondere dann, wenn das in dem Leitungssystem geförderte Medium mit dem es umgebenden Medium gefährlich reagieren kann.

Das ist bei vielen chemischen Prozessen der Fall, aber auch in anderen Industriezweigen, wie der Hütten-Industrie, wo beispielsweise die Kühlwasserkreisläufe zur Wasserkühlung der Hochofenwindformen auf Leckverluste überwacht werden müssen, da Leckwasser, das auch in sehr kleinen Mengen in die Windformen eindringt, zur Wassergasbildung und damit zu Explosionen im Hochofen führen kann. Die herkömmlichen Verfahren der elektrischen Differenzbildung der Ergebnisse zweier Einzeldurchflußmessungen ■ führen hier wegen der Summe der Toleranzen von mindestens 2 So im Mittel und der Veränderung derselben während des Betriebs zu keinen befriedigenden Ergebnissen.

Nach einem bekannten Verfahren (DT-OS 1 951 378) soll eine Verbesserung der Messung dadurch erzielt werden, daß sowohl Vorwie Rücklauf durch einen induktiven Durchflußmengenmesser geführt werden, wodurch infolge des gemeinsamen Magnetfeldes der symmetrischen Meßstrecken der Meßfehler verringert \?erden kann. Da hier jedoch besondere Ausbildungen der Meßstrecken notwendig sind, werden derartige Einrichtungen relativ aufwendig.

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Sp 23 Rid / 4.3.1976

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Es besteht demgemäß die Aufgabe, eine Einrichtung zur Messung der Leckverluste in einem Leitungssystem zu schaffen, mit der Durr-hflußdifferenzen im Vor- und Rücklauf bis in die Größenordnung von 0,5 % des Nenndurchflusses sicher erfassbar sind und die einfach und unter weitgehender Verwendung handelsüblicher elektrischer und elektronischer Bauteile aufgebaut werden kann.

Eine Lösung der Aufgabe wird in einer Einrichtung gesehen, wie sie im Anspruch 1 gekennzeichnet ist.

Mit dieser Einrichtung, die in einer bevorzugten Ausführungsform mit Normblenden und Dehnungsmeßstreifen-Meßumformern mit geringer statischer Druckabhängigkeit und Einstellzeiten kleiner gleich 0,1 see versehen ist, wird es infolge der periodischen Abfrage der Meßstellen möglich, einerseits vor jeder eigentlichen Messung ein Signal für die Driftkompensation der Meßumformer zu gewinnen und andererseits mit Hilfe des Integrators mit vorgegebener Laufzeit ein von momentanen statistischen Schwankungen des Meßwerts unabhängiges Meßergebnis zu erhalten. Ferner besteht die Möglichkeit, mit der gleichen Meßeinrichtung mehrere gleichartige Leitungssysteme zu überwachen, indem die Meßumformer mit Hilfe von umschaltbaren Ventilen zyklisch an die Wirkdruckgeberpaare der weiteren Systeme geschaltet werden.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, zur Überwachung der Langzeitdrift der Meßstrecken, die hauptsächlich durch Verschmutzen der Wirkdruckgeber oder durch Belastungsoder Außentemperaturänderungen im Stundenbereich verursacht wird, das Ausgangssignal des Integrators jeweils einer analogen Speieher- und Vergleichsschaltung aufzugeben, die ein im Takt der Meßperiode wechselnd umschaltbares Speicherpaar enthält und in der die Differenz des anstehenden und des vorhergehenden Meßwerts gebildet und einem Anzeiger und/oder Grenzwertmelder zugeführt wird.

Auf diese Weise wird ein hoher Grad von Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit erzielt.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Figur dargestellten Schaltschemas "beispielsweise erläutert.

Einem Kühlsystem 1 wird das Kühlmittel über die Vorlaufleitung zugeführt und über die Rücklaufleitung 3 wieder abgeführt. Zur Feststellung eventuell auftretender Leckverluste in dem Kühlmittelkreislauf sind sowohl in der Vorlauf leitung 2 wie auch, in der Rücklaufleitung 3 Wirkdruckgeber 4 und 5 angeordnet, die vorzugsweise aus Normmeßblenden bestehen und deren V/irkdrücke über Wirkdruckleitungen 6 und 7 den Druck-Meßumformern 8 und 9 zugeführt sind, in welchen das Wirkdrucksignal in bekannter Weise in ein elektrisches Stromsignal umgewandelt wird.

Die Ausgänge der Druck-Meßumformer 8 und 9 sind sowohl auf eine erste subtraktive Verknüpfungsstelle 10 als auch auf die Eingänge von Kalibrierschaltungen 11 und 12 geführt, die im einfachsten Fall aus einem Widerstandsnetzwerk mit einstellbarem Widerstand bestehen und mit deren Hilfe die systematischen Fehler, die bei der Inbetriebnahme oder nach längerer Betriebsdauer auftreten, eliminiert v/erden können.

Das in der ersten subtraktive η Verknüpf ungsstelle 10 gebildete Differenzsignal wird einem Speicher 13 zugeführt, dessen Ausgang einer zweiten algebraischen Verknüpfungsstalle 14 auf geschalet υ ist, an v/elcher über Schalter 15 und 15' auch die Ausgänge cer beiden Kalibrierschaltungen 11 und 12 und damit die den Durchfluß in der Vorlaufleitung 2 und den Durchfluß in aer Rücklaufleitung 3 repräsentierenden Ausgangssignale der Druck-Meßumformer

8 und 9 liegen.
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Das in später noch zu erläuternder Weise gebildete Ausgangssignal der zweiten Verknüpfungsstelle 14 ist einem Integrator 16 mit fest vorgegebener Integrationszeit zugeführt, dessen Ausgang eine Anzeige 17, hier ein registrierendes Meßgerät speisr.

In der Vorlaufleitung 2 und der Rücklaufleitung 3 sina Tenperatur-Meßwertaufnehmer 19 und 20 neben den Wirkdruckgebern 4 und 5 angeordnet, die über Temperaturmeßumformer 21, 22 auf die

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Kalibrierschaltungen 11 und 12 geschaltet sind. Dort wird in an sich bekannter V/eise die sich aus dem temperaturbe dingt en Dichteunterschied des Kühlmittels im Vor- und Rücklauf erforderliche Korrektur der Durchflussmessungen vorgenommen. Werden Widerstandsthermometer verwendet, so können diese direkt in das Widerstandsnetzwerk der Kalibrierschaltungen eingeschaltet werden.

Ein Steuerwerk 23 mit einem Taktgeber 24 steuert, wie durch die strichpunktierten Wirklinien angedeutet, mit Hilfe verschiedener elektronischer Zeitrelais, einen ersten steuerbaren Umschalter 18 in der Wirkdruckleitung 7, die Schalter 15 und 15'j das Löschen und Laden des Speichers 13 und gibt die Integrationszeit des Integrators 16 vor.

Die dargestellte Meßschaltung kann noch durch eine zusätzliche Schaltung zur Überwachung der Langzeitdrift der Meßstrecken, die hauptsächlich durch Verschmutzen der Meßblenden, aber auch durch Belastungs- oder Außentemperaturänderungen im Stundenbereich hervorgerufen wird, erweitert v/erden. Dazu wird das Ausgangssignal des Integrators 16 einer analogen Speicher- und Vergleicherschalfcung 25 zugeführt, die im wesentlichen zwei Speicher, hier Kondensatoren, enthält, deren iin- und Ausgänge gegenläufig von dem Steuerwerk 23 umschaltbar sind, so daß jeweils die Werte zweier aufeinanderfolgender Meßzyklen miteinander verglichen werden können. Das aus diesem Vergleich herrührende Differenzsignal wird einem Anzeiger 26 und/oder einem einstellbaren Grenzwertmelder 27 zugeführt, der bein Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts einen akustischen oder optischen Signalgeber 28 betätigt.

Der Ablauf eines Meßvorgangs, dessen zeitliche Dauer durch den Taktgeber 24 beispielsweise auf 8 see festgelegt wird, ist folgender:
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Zur Gewinnung eines Korrektursignals zur Driftkompensation der Druckmeßumformer 8 und 9 befinden sich der steuerbare Umschalter 18 und die Schalter 15 und 15' in der gezeichneten Stellung.

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Die Druckmeßumformer 8 und 9 sind parallel an denselben Wirkdruckgeber 4 angeschlossen, so daß an ihren Eingängen das gleiche Signal ansteht, dem im Normalfall auch ihre Ausgangssignale entsprechen. Entsteht jedoch infolge unterschiedlicher Nullpunktdrift der Druckmeßumformer 8 und 9 ein Unterschied in den Ausgangssignalen, so wird daraus in der ersten Verknüpfungsstelle 10 ein Differenzsignal gebildet und in den Speicher 13 eingelesen. Danach wird mit dem Umschalter 18 der Wirkdruckgeber 5 in der Rücklaufleitung 3 auf den Eingang' des Druckmeß-Umformers 9 geschaltet und damit die Parallelschaltung der Druckmeßumformer aufgehoben. Es findet nun für eine vom Steuerwerk 23 vorgegebene Zeit die eigentliche Durchflußmessung in Vorlauf und Rücklauf statt. Die elektrischen Meßwerte der Druckmeßumformer 8 und 9 werden über die nunmehr geschlossenen Schalter 15 und 15' der zweiten Verknüpfungsstelle 14 zur Differenzbildung zugeführt, gleichzeitig mit dem Speicherinhalt des Speichers 13 mit umgekehrten Vorzeichen als Korrektursignal zur Driftkompensation.

Um statistische Schwankungen der Meßsignale auszugleichen, wird das Ausgangssignal der Verknüpfungsstelle 14 in dem Integrator 16 über eine vorgegebene Zeit integriert, der so entstehende Mittelwert ist der gemessenen Durchflußdifferenz und damit dem auftretenden Leckverlust proportional und wird in dem als Punktschreiber ausgebildeten Registriergerät der Anzeige nach Ablauf der Integrationszeit registriert. Danach wird der Integrator 16 auf Null gestellt, der Speicher 13 gelöscht, die Schalter 15, 15' geöffnet und der Umschalter 18 umgeschaltet, ein neuer Meßvorgang beginnt.

Die wesentlichen Teile der Meßschaltung können auch zur Überwachung mehrerer Leitungssysteme verwendet werden, indem die Druckmeßumformer 8, 9 und die Temperatur-Meßumformer 21, 22 an die entsprechenden Meßgeber in den einzelnen Leitungssystemen angeschlossen werden, so daß bei Verwendung eines Mehrfachpunktschreibers in der Anzeige 17 eine zeitmulti-

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plexe Messung und Registrierung stattfinden kann. Der Meßstellenumschalter des Mehrfachpunktschreibers kann dabei gleichzeitig als Taktgeber für das Steuerwerk 23 eingesetzt werden. Die Speicher- und Vergleichsschaltung 25 ist in einer der Anzahl
der überwachten Systeme entsprechenden Zahl vorzusehen.

8 Patentansprüche
1 Figur

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Claims

Patentansprüche

1.1 Einrichtung zur Messung der Leckverluste in einem flüssigkeitsführenden Leitungssystem, mit je einem Durchflußmeßgerät für den Vorlauf und den Rücklauf, deren Ausgangssignale in Differenz geschaltet das Meßsignal bilden, dadurch gekennzeichnet, daß als Durchflußmeßgeräte an sich bekannte Wirkdruckgeber (4, 5) und Druckmeßumformer (8, 9) verwendet sind und daß ein erster steuerbarer Umschalter (18) zum Parallelschalten der Eingänge beider Druckmeßumformer (8, 9) an einen der Wirkdruckgeber (4) vorgesehen ist und daß die Ausgänge der Druckmeßumformer (8, 9) auf eine erste subtraktive Verknüpfungsstelle (10) und mit Hilfe von steuerbaren Schaltern (15, 15') auf eine zweite Verknüpfungsstelle (14) schaltbar sind und daß das Differenzsignal der ersten Verknüpfungssteile einem Speicher (13) zugeführt ist, dessen Inhalt als Korrektursignal mit umgekehrtem Vorzeichen auf die zweite Verknüpfungsstelle (14) schaltbar ist und daß das Ausgangssignal der zweiten Verknüpfungsstelle (14) einem Integrator (16) mit fest vorgegebener Integrationsszeit zugeführt ist, dessen Ausgang eine Anzeige (17) speist und daß ein Steuerwerk (23) mit einem Taktgeber (24) zur periodischen Steuerung des Korrektions- und IntegrationsVorgangs vorgesehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wirkdruckgeber (4, 5) Normblenden und als Druckmeßumformer (8, 9) Dehnungsmeßstreifen-Umformer mit geringer statischer Druckabhängigkeit und einer Einstellzeit kleiner gleich 0,1 see verwendet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

. zwischen den Ausgängen der Druckmeßumformer (8, 9) und der zweiten Verknüpfungsstelle (14) jeweils eine Kalibrierschaltung (11, 12) geschaltet ist.

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4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorlauf- und Rücklaufleitung (2, 3) neben den Wirkdruckgebern (4, 5) auf Temperaturmeßumformer (21, 22) arbeitende Temperatur-Meßwertaufnehmer (19, 20) angeordnet sind, deren elektrische Meßsignale den Kalibrierschaltungen (11, 12) zur Korrektur des temperaturbedingten Dichteunterschieds der Flüs-sigkeit in den Meßstrecken zugeführt sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung der Langzeitdrift das Ausgangssignal des Integrators (16) jeweils einer analogen Speicher- und Vergleichsschaltung (25) zugeführt ist, deren Ausgang mit einem Grenzwertmelder (27) und/oder Anzeiger (26) verbunden ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit ihr durch zyklische Anwahl mehrere Leitungssysteme überwaehbar sind.

7. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ihre Verwendung bei der Überwachung von Kühlkreisläufen für Hochofenwindformen.

8. Einrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Anzeige (17) ein Mehrfachpunktschreiber eingesetzt ist, dessen Meßstellen-Umschalter gleichzeitig der Taktgeber für das Steuerwerk (23) ist.

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