DE2924424A1

DE2924424A1 - Waermeisoliertes rohrsystem mit mitteln zur feststellung von feuchtigkeit in dessen isolation

Info

Publication number: DE2924424A1
Application number: DE19792924424
Authority: DE
Inventors: Ejvind Lambertsen
Original assignee: Moeller As I C
Current assignee: Moeller As I C
Priority date: 1978-06-23
Filing date: 1979-06-16
Publication date: 1980-01-10
Also published as: GB2023896A; FR2432133A1; FI791986A; BE877134A; SE7905447L; DK254879A; NL7904843A

Description

PATENTANWÄLTE

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Dipl.-Ing. Sigurd Leine · Dipl.-Phys. Dr. Norbert König

Burckhardtstraße 1 Telefon (0511) 623005

D-30OO Hannover 1

Unser Zeichen Datum

i.e. miller a/s 259/148 14. Juni 1979

Wärmeisoliertes Rohrsystem mit Mitteln zur Feststellung von Feuchtigkeit in dessen Isolation

Die Erfindung bezieht sich auf ein wärmeisoliertes Rohrsystem der in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art, wonach Detektormittel zur überwachung der gewünschten Trockenheit der Isolation in solcher Weise vorgesehen sind, daß Feuchtigkeit, die in irgendeiner Unterlänge oder einem Abschnitt des Rohrsystems in die Isolation eindringt, festgestellt wird, und die jeweilige Unterlänge wird in einer zentralen Überwachungsstation identifiziert, wonach der genaue Ort des Fehlers verhältnismäßig einfach an Ort und Stelle bestimmbar ist, nachdem es bekannt ist, in welcher begrenzten Unterlänge oder welchem Bezirk der Fehler zu finden ist.

Ein System dieser Art ist durch die DE-OS 20 12 768 bekannt. Bei diesem System ist von Detektoren Gebrauch gemacht, die jeder normalerweise ein Ausgangssignal mit einer individuellen Frequenz liefern, wodurch alle die Ausgangssignale über

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eine gemeinsame Leitung zu der Überwachungsstation übertragen werden können, in der ein selektiver Empfänger vorgesehen ist, der auf den Ausfall irgendeiner dieser Frequenzen anspricht, wie er durch eine Feuchtigkeitsfeststellung in der zugehörigen Unterlänge des Leitungssystems verursacht werden kann; gleichzeitig dient der Empfänger zur Identifizierung, welche der verschiedenen Frequenzen ausgefallen ist, so daß die schadhafte Unterlänge sehr leicht identifiziert werden kann. Dieses bekannte System ist sehr vorteilhaft, indem es ein Minimum an "Leitungsdrähten entlang den Rohren erfordert und es außerdem bei einem gegebenen Rohrleitungssystem ermöglicht, es durch Hinzufügen von weiteren Unterlängen mit zugehörigen Detektoren weiter auszubauen, ohne daß irgendwelche weiteren Leitungsdrähte und -anschlüsse mit der zentralen Station erforderlich sind, da die bereits bestehende Verbindung ausgenutzt und nur ausgedehnt zu werden braucht, wenn die neuen hinzugefügten Detektoren Ausgangssignale mit weiteren individuellen Frequenzen erzeugen. Die individuellen Ausgangsfrequenzen jeder der verschiedenen Detektoren brauchen nicht innerhalb enger Grenzen extrem konstant zu sein, sie sollten nichtsdestoweniger doch ausreichend konstant sein, um eine zuverlässige Identifizierung sicherzustellen, und entsprechend würde der Überwachungsempfänger mit ziemlich komplizierten und genauen Durchlaßfiltern versehen sein, um sicher zwischen den verschiedenen Frequenzen unterscheiden zu können, und diese Erfordernisse führen dazu, daß das gesamte System teuer ist, wenn ein wirklich hohes Maß von Arbeitsgenauigkeit gefordert ist.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rohrleitungssystem zu schaffen, bei dem das System zur Feuchtigkeitsfeststellung vereinfacht sein kann und doch eine hohe Arbeitsgenauigkeit zeigt.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erzielt, daß das System in der im Kennzeichen des Anspruchs 1 charakterisierten Weise ausgebildet ist. Es wird also weiterhin Gebrauch von gesonderten Sensordetektoren für die jeweiligen Unterlängen gemacht, so daß irgendein betroffener Sensor oder Detektor ein charakteristisches Alarmausgangssignal erzeugt, z.B. durch Unterbrechung eines sonst konstanten Ausgangssignals, jedoch ist es nicht weiter erforderlich, daß die verschiedenen Detektoren individuelle charakteristische Signalge erzeugen. Bei normaler Arbeitsweise spricht jeder der Detektoren darauf an, ob sein zugehöriger Zähler vollgezählt ist und bewirkt hierdurch die Übertragung seines Ausgangssignals zu der Zentralstation, so daß bei jeder darauffolgenden Zählung sichergestellt ist, daß der entsprechende Detektor einen Zustand entsprechend der gewünschten Trockenheit des Isolationsmaterials entlang der speziellen Unterlänge des Leitungssystems annimmt. Erzeugt irgendeiner der Detektoren ein Ausgangssignal, das für das Eindringen von Feuchtigkeit irgendwo entlang der zugehörigen Unterlänge des Rohrleitungssystems kennzeichnend ist,so wird dieses Signal (z.B. gebildet durch den Ausfall eines sonst konstant vorhandenen Signals) in der Überwachungsstation festgestellt, indem die Zahl aufeinanderfolgender Zählimpulse mit dem Detektor übereinstimmt, was dazu führt, daß ein Defekt in dem isolierten

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Rohrsystem angezeigt wird, und es ist daher sehr einfach, den genannten Detektor und seine zugeordnete Unterlänge des Rohrsystems zu identifizieren, alles aufgrund einer einfachen Zähltechnik und nicht aufgrund einer Technik, bei der Detektoren erforderlich sind, die Ausgangssignale von zueinander unterschiedlichen Frequenzen und ein entsprechend frequenzselektives Empfangssystem in der Zentralstation erfordern.

Das System gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wenn es auch prinzipiell so betrieben werden kann, daß mittels eines Druckknopfes Schritt für Schritt weitergeschaltet wird, sehr gut für eine vollelektronische Arbeitsweise und somit für eine automatische und konstante Identifizierung geeignet, die jede fehlerhafte Unterlänge des Rohrsystems anzeigt.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Systems gemäß

der Erfindung, und
Fig. 2 verdeutlicht grafisch die Schaltweise des

Systems.

In Fig. 1 ist sehr schematisch ein Rohrsystem 2 gezeigt, bei dem es sich jedoch um ein sehr komplexes System handeln kann, wie es z.B. in der bereits genannten DE-OS 20 17 768 beschrieben ist.Das System ist in eine Vielzahlt von Unterlängen a, b usw. unterteilt. Genau wie in der genannten Schrift weist die wärmeisolierte Leitung, eingebettet in ihrer Isolation, ein Paar von Drähten 4 und 6 auf, von denen der eine durch die me-

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tallisch leitende Rohrleitung selbst gebildet sein kann, und von denen sich wenigstens einer nur entlang der bestimmten Unterlänge erstreckt. Die Drähte 4 und 6 sind mit einer Detektoreinheit 8 verbunden, die die elektrische Leitfähigkeit zwischen den Drähten entlang der speziellen Unterlänge mißt. Der Detektor 8 ist an einen Oszillator 10 so angeschlossen, daß dieser so lange ein Ausgangssignal erzeugt, wie die festgestellte Leitfähigkeit praktisch null ist oder unterhalb eines vorbestimmten kritischen Wertes liegt, während er den Betrieb des Oszillators unterbricht oder in anderer Weise sein Ausgangssignal unterdrückt, wenn die Leitfähigkeit zwischen den Drähten 4 und 6 über einen kritischen Wert ansteigt. Der Detektor 8 und der Oszillator 10 sind über eine gemeinsame Speiseleitung 12 gespeist, und die Ausgangsleitung 14 des Oszillators 10 ist an eine gemeinsame Signalleitung 16 angeschlossen. Beide Leitungen 12 und 16 sind an eine zentrale Überwachungsstation 18 angeschlossen. Die Leitungen 12 und 16 können mit einigen der durch die metallische Rohrleitung und die Drähte 4 und 6 gebildeten Leiter identisch sein, wie das in der zuvor angegebenen Schrift beschrieben ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung führt die Speiseleitung 12 nun eine Wechselspannung niedriger Frequenz, vorzugsweise die 50 Hz der Hauptversorgung, oder einen davon abgeleiteten Impulszug, wie er in der Spannungsversorgungseinheit 20 in der Station 18 erzeugt wird. Eine solche Verwendung einer Speisewechselspannung ist vorteilhaft sowohl für die Detektoren 8, da bei ihrem Betrieb mit Gleichspannung gewisse galvanische

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Effekte zwischen den Drähten 4 und 6 die Genauigkeit der vorbestimmten kritischen Werte der Leitfähigkeit dazwischen beeinflussen können, als auch für die Oszillatoren 10, da es durch deren Betrieb mit Wechselspannung sehr einfach ist, einen gut kontrollierten Oszillatorbetrieb durch Phasenverriegelung und Frequenzvervielfacher zur Steuerung jeder der Oszillatoren 10 bei einer gewünschten vorbestimmten Frequenz zu erzielen, die für alle Oszillatoren 10 gleich sein kann.

Die Ausgangsleitung 14 jedes Oszillators 10 ist mit der Signalleitung 16 über ein Gatter 22 verbunden, das ein "Offen"-Signal von einem Zähler 24 in Abhängigkeit davon erhält, daß der Zähler einen Zählwert erreicht, der spezifisch für jede der Detektoreneinheiten ist. Alle die Zähler 24 sind mit der Wechselspannungs-Speiseleitung 12 verbunden und so angepaßt, daß sie durch jede neue Periode der an die Speiseleitung 12 angelegten Wechselspannung hoch (oder vorzugsweise herunter) gezählt werden können. Ist in dieser Weise irgendeiner der individuellen Zähler 24 hoch (oder herunter) gezählt, und zwar in Übereinstimmung mit einer speziellen Zahl von Wechselspannungsperioden von einem gegebenen Startpunkt an, so erzeugt der jeweilige Zähler 24 ein Öffnungssignal für das Gatter 22 über einen Taktkreis 26, der das Öffnungssignal nach einer Zeitspanne absenkt, die der Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zählimpulsen oder Perioden des Wechselspannungssignals auf der Speiseleitung 12 entspricht oder kürzer ist. Die mit "37" bezeichnete Sensoreinheit wird somit das Ausgangssignal seines Oszillators 10 zu der Signalleitung 16 während

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einer vorbestimmten Zeitspanne übertragen, wonach die Einheit "38" entsprechend den Ausgang ihres Oszillators 10 mit der Signalleitung verbindet, usw., so daß zu irgendeiner Zeit die Signalleitung mit nicht mehr als nur einer der Einheiten in wirksamer Verbindung steht.

Die Wechseispannungsquelie 20 ist außerdem iit einem Zähler 28 in der Zentralstation 18 verbunden, und dieser Zähler ist parallel zu den Zählern 24 betrieben, um die aufeinanderfolgenden Impulse oder Perioden des Wechselstromes in der Speiseleitung 12 zu zählen und wenigstens so lange weiterzuzählen, bis die Sensoreinheit mit dem höchsten Zählwert in dem System aktiviert ist, um sein Ausgangssignal zu der Signalleitung 16 zu leiten. Der Zähler 28 ist mit einer Zählanzeigeeinheit 30 und einem Austaststeuerkreis 32 versehen, um die Anzeigefunktion in einer solchen Weise zu steuern, daß eine tatsächliche Wiedergabe auf der Anzeige nur dann bewirkt wird, wenn eine Eingangsklemme 34 des Austaststeuerkreises ein Steuersignal mit einem speziellen Charakter empfängt.

Die Signalleitung 16 ist mit der genannten Eingangsklemme 34 über einen Konverter 36 verbunden, der an die Eingangsklemme ein Steuersignal des genannten speziellen Charakters bei fehlendem Empfang eines Oszillatorausgangssignals von der Leitung 16 während der Zeitspanne liefert, während der von einem solchen Signal erwartet werden sollte, daß es von dem Oszillator der Sensoreinheit empfangen wird, die gerade aktiviert worden ist, nachdem ihr Zähler 24 vollgezählt worden ist. Solange also die Sensoreinheiten ihren aufeinanderfolgen-

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den Aktivierungen durch Lieferung eines Oszillatorausgangssignals an die Signalleitung 16 genügen, so bleibt die Anzeige 30 dunkel, was anzeigt, daß die Wärmeisolation entlang allen Unterlängen des Leitungssystems trocken und in Ordnung ist. Ist der Zähler 28 vollgezählt worden, so überträgt er ein Steuersignal zu einer Rückstellsteuereinheit 38, die ein Rückstellsignal, z.B. eine kurze Kette von Impulsen, erzeugt,

zu
die sowohl/dem Zähler 28 als auch - über die Speiseleitung 12 - zu allen Zählern 24 gelangt, die so ausgebildet sind, daß sie bei Empfang des genannten Rückstellsignals zurückgestellt werden, und danach erst beginnt der beschriebene Arbeitszyklus wieder von vorn.

Sollte nun eine der Sensoreinheiten das Eindringen von Feuchtigkeit in die Wärmeisolation der Leitung an irgendeiner Stelle entlang der jeweiligen Unterlänge feststellen, so bewirkt

die zugehörige Detektoreinheit 8 eine Beendigung des Ausgangsund signals des zugehörigen Oszillators 10,/jedesmal, wenn diese Sensoreinheit aktiviert ist, wird sie die Speiseleitung 16 ohne irgendein Signal lassen. Hierdurch wird der Konverter 36 entsprechend ein Steuersignal für den Austaststeuerkreis 32 erzeugen, so daß jedesmal dann, wenn die bestimmte Sensoreinheit aktiviert ist, die Anzeige 30 gespeist wird, und da sie noch dunkel gehalten ist, wenn all die anderen Sensoreinheiten aktiviert sind, wird das Ergebnis darin bestehen, daß es wiederholend die Zählnummer wiedergibt, die auf genau die Sensoreinheit hinweist, die kein Ausgangssignal an die Leitung 16 abgibt, was bedeutet, daß die Sensoreinheit das Eindringen von

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Feuchtigkeit in die Isolation der Rohrunterlänge festgestellt hat, die durch diese bestimmte Sensoreinheit überwacht wird. Nachdem die spezielle Unterlänge durch die zugehörige Zahl identifiziert ist, ist es anschließend einfach, den Fehler zum Zwecke der Reparatur zu lokalisieren, da der genaue Ort des Fehlers entlang der identifizierten Unterlänge des Rohrsystems durch irgendeine der verschiedenen Meßmethoden bestimmbar ist, die bereits zum Stand der Technik gehören.

Für Fachleute auf dem Gebiet der elektronischen Überwachung ist klar, daß die Prinzipien gemäß der vorliegenden Erfindung auch mittels einer Schaltung realisiert werden können, die beträchtlich von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel abweicht, da die aufeinanderfolgende Aktivierung der verschiedenen Sensoreinheiten und die zugehörige Anzeige oder Ablesung der Sensoreinheiten bei Anwesenheit von Feuchtigkeit in der zugehörigen Unterlänge oder Unterlängen des Rohrsystems in vielen verschiedenen Weisen bewirkt werden kann.

Fig. 2 verdeutlicht, daß das Aktivierungssignal auf der Leitung 12 für den Zähler ein einfaches Sinuswellensignal sein kann, dessen positive Halbwellen zur Mitnahme der Zähler 24 und 28 dienen können, wonach die zugehörigen Gatter 42 während einer vorbestimmten Zeitspanne offengehalten werden, die endet, bevor das Gatter 22 der nächstfolgenden Sensoreinheit öffnet. Es ist jedoch zu ersehen, daß das Sinuswellensignal durch ein Pulszugsignal ersetzbar ist. Außerdem ist offensichtlich, daß die Art der Identifizierung der Sensoreinheit oder -einheiten bei Anwesenheit von Feuchtigkeit aus einer großen Vielzahl von Mög-

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Henkelten ausgewählt werden kann, von denen die beschriebene Anordnung nur ein elementares Beispiel ist.

Grundsätzlich ist es möglich, durch Verwendung von passenden Filtern die Zählsignale auf der gleichen Leitung auszusenden, die auch für die Rückführung der entsprechenden Ausgangssignale dient, wenn der Charakter des zuletzt genannten - wie auch der des "Kein Ausgang"-Signals - beträchtlich von dem Charakter des Zählsignals abweicht, z.B. wenn das Zählsignal 50 Hz und die Ausgangssignale ein paar kHz haben. Werden andererseits die getrennten Leitungen 12 und 16 für die entsprechenden Zwecke verwendet, so würde prinzipiell nichts verhindern, daß die entsprechenden Signale auch völlig gleich sein können, und die Detektoren können dann lediglich aus Schaltern bestehen, die normalerweise das 50 Hz-Signal zu der Leitung 16 durchlassen, dieses Signal von der Leitung 16 jedoch abschalten, wenn Feuchtigkeit festgestellt wird.

Eine andere Möglichkeit zum sequentiellen Abfragen der einzelnen Detektoren würde darin bestehen, daß die Kreise der verschiedenen Detektoren individuell abgestimmt werden, so daß sie als Schalter für jeweilige "Abfragefrequenzen" dienen, die sequentiell über die Leitung 12 zugeführt werden. Dies würde natürlich die Wiedereinführung der individuell abgestimmten Kreise bedeuten, was durch die Anwendung der Zähltechnik besonders vermieden werden sollte.

Im Vorhergehenden ist die Erfindung unter Bezugnahme auf ein wichtiges Anwendungsfeld beschrieben worden, d.h. in bezug auf die Überwachung der Isolation eines großen Rohrleitungs-

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systems, jedoch sind die Prinzipien der Erfindung überall dort anwendbar, wo es von Bedeutung ist, eine zentrale Feststellung des Zustandes einer Vielzahl von Sensoren oder anderen Indikatoren zu bewirken; so ist es bei dem beschriebenen System auch möglich, weitere Detektoren mit verschiedenen Arten von Sensoren für physikalische Zustände vorzusehen, die nicht Trockenheit von Isolation sind, z.B. der Wasserpegel in einem Brunnen oder die Temperatur des Leitungsrohres an ausgewählten Stellen. Eine weitere Art von Detektor, die sequentiell durch die Station 18 "abgefragt" werden kann, würde ein von Hand betätigbarer Schalter sein, der an einigen Stellen verwendet wird, um eine Bedienungsperson in die Lage zu versetzen, diesen Detektor entsprechend speziellen Umständen "einzustellen".

Darüber hinaus würde das System sehr gut geeignet sein, entsprechende Detektorausgangssignale von graduiertem Charakter zu verarbeiten, d.h. nicht nur "E'in"-oder "Aus"-Signale. Der Oszillator 10 kann beispielsweise ein Ausgangssignal mit einer Frequenz erzeugen, die sich mit dem Maß des Eindringens von Feuchtigkeit in die Isolation (oder von anderen physikalischen Zuständen) ändert, und entsprechend kann der Empfänger 36 selektiv sein, so daß er zwischen verschiedenen Frequenzbereichen unterscheiden kann und in irgendeiner passenden Weise eine Anzeige der Änderung des von irgendeinem der Detektoren empfangenen Signals erzeugen.

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Claims

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Dipl.-Ing. Sigurd Leine · Dipl.-Phys. Dr. Norbert König Burckhardtstraße 1 Telefon (0511) 623005

i.C. miller a/S D-3000 Hannover 1

Unser Zeichen Datum

259/148 14. Juni 1979

Patentansprüche :

Λ Wärmeisoliertes Rohrsystem, mit mehreren Sensoranordnungen, die individuellen Unterlängen des Leitungssystems zugeordnet sind und auf die Anwesenheit von Feuchtigkeit in dem normalerweise trockenen Isolationsmaterial entlang den zugehörigen Unterlängen ansprechen, wobei die Sensoranordnungen einen Detektor aufweisen, der ein charakteristisches Ausgangssignal in Abhängigkeit von dem Auftreten von Feuchtigkeit irgendwo entlang der jeweiligen Unterlänge liefert und über eine gemeinsame Leitung mit einer zentralen Überwachungsstation verbunden ist, die eine Anzeigeeinrichtung zur selektiven Erkennung irgendeines der Detektoren aufweist, der das charakteristische Ausgangssignal liefert, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Detektor einen Zähler aufweist, der jeweils einen individuellen Hochstzählwert definiert und den Detektorausgang mit der genannten gemeinsamen Leitung zeitweise bei Aufnahme einer entsprechenden Zahl von Zählimpulsen verbindet, daß die Zähler über eine gemeinsame Steuerleitung mit einem Zählim-

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pulsgenerator in der Überwachungsstation verbunden sind und aufeinanderfolgend Zählimpulse davon empfangen, und daß das Anzeigesystem Mittel zur Erkennung irgendeiner Zählimpulszahl aufweist, die dem Erscheinen eines Ausgangssignals von dem entsprechenden Detektor in der Überwachungsstation zugeordnet ist.
2. Rohrsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Detektoren einen Oszillator zur Erzeugung des Ausgangssignals aufweist und daß die Oszillatoren aller Detektoren auf im wesentlichen der gleichen Frequenz arbeiten.
3. Rohrsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennz eichnet, daß die Detektoren über eine gemeinsame Leitung durch eine Wechselspannung gespeist sind und daß sie Mittel zur Erzeugung eines Ausgangssignals aufweisen, das in direkter Weise von der genannten Wechselspannung abgeleitet ist.
4. Rohrsystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch g e kennz eichnet, daß der Zählimpulsgenerator ein Ausgangszählimpulssignal erzeugt, daß von der Wechselspannung abgeleitet und zusätzlich an einen Hauptzähler angelegt ist, der die Arbeitsweise einer Anzeigeeinrichtung steuert, die den einzelnen Zählwert in Abhängigkeit von der Aufnahme eines Ausgangssignals von dem entsprechenden Detektor anzeigt.

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