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Vorrichtung zur laufenden Uberwachung eines wärmeisolierten Leitungs-
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rohres Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur laufenden Oberwachung
eines wärmeisolierten Leitungsrohres, bestehend aus einem metallischen Innenrohr,
einem vorzugsweise aus Metall bestehenden Außenrohr sowie einer zwischen den Rohren
befindlichen Wärmeisolationsschicht, bei welcher ein elektrischer Leiter parallel
zur Rohrachse und im Abstand zum Innen- sowie zum Außenrohr verläuft und bei der
der elektrische Isolationswert zwischen dem Leiter und dem Innenrohr ständig gemessen
und bei Unterschreiten eines einstellbaren Mindestwertes für den Isojationswert
ein Alarm ausgelöst wird.
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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.
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Die vorliegende Erfindung soll eine Überwachungseinrichtung für ein
sogenanntes Stahlmantelrohr schaffen, welches bekanntlich aus einem mediumführenden
Innenrohr aus nahtlosem oder geschweißtem Stahlrohr besteht, welches von einem anorganischen
Wärmedämmaterial, z. B.
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Kalziumsilikatschalen oder Glas- bzw. Steinwolle, umgeben ist. Durch
auf der Wärmeisolation befestigte Distanzstücke 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
werksseitig installiert und bei der Verlegung der Rohrabschnitte auf der Baustelle
durchgehend verbunden.
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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 handwerkl ich schwer durchzuführen.
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Da die wärmeisolierten Leitungsrohre vom Typ Stahlmantelrohr Medien
mit einer Temperatur von mehr als 100, üblicherweise zwischen 120 und 1300, 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 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
erwähnten Art anzugeben, die einfach herstellbar ist und die Möglichkeit gibt, Schadensstellen
im Innenrohr und im Außenrohr schnell und genau anzuzeigen und zu lokalisieren.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der elektrische Leiter auf
der obenliegenden Seite der Isolationsschicht angeordnet ist und daß im axialen
Abstand zueinander Meßschleifen an dem elektrischen Leiter angeschlossen sind, die
die Isolationsschicht umhüllen. Durch die Anordnung des elektrischen Leiters auf
der obenliegenden Seite der Isolationsschicht läßt sich ein Durchverbinden an den
Stoßstellen der einzelnen Rohrleitungslängen problemlos durchführen. Durch die Meßschleifen,
die elektrisch mit dem Leiter verbunden sind und somit
gegenüber
dem Innenrohr auf einem elektrischen Potential stehen, wird die gesamte Isolierschicht
an dieser Stelle umhüllt, so daß eine Durchfeuchtung an jeder Stelle des Umfangs
leicht angezeigt werden kann.
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Um eine Verlagerung des elektrischen Leiters auf der Isolationsschicht
zu verhindern, ist dieser mit groben Stichen auf der Isolationsschicht aufgenäht
bzw. in die Isolationsschicht eingenäht. Die Meßschleifen sind zweckmäßigerweise
lediglich an den Verbindungsstellen der Leitungsrohrlängen angeordnet. Erfahrungen
haben gezeigt, daß fast sämtliche Leckagen aus Fehlern in der Schweißnaht an der
Stoßverbindung zwischen den Innenrohren der Rohrleitungslängen auftreten. Die Meßschleifen
werden also nach dem Schweißen der Innen rohre und dem nachträglichen Aufwickeln
der Isolierschicht bei der Verbindung der elektrischen Leiter mit eingelötet oder
eingeschweißt bzw. durch eine Klemmverbindung an die Leiter angeschlossen. Der elektrische
Leiter besteht zweckmäßigerweise aus einer Nickel-Chrom-Legierung, wogegen die Meßschleifen
aus Kupfer bestehen. Der Vorteil der Verwendung einer Nickel-Chrom-Legierung besteht
darin, daß diese einmal einen relativ hohen Widerstand und zum anderen dieser Widerstand
von der Temperatur nahezu unabhängig ist und somit nach der Widerstandsreferenzmethode
ein Schaden leicht geortet werden kann. Die Meßschleifen sind vorteilhafterweise
in Ausnehmungen in der Isolationsschicht angeordnet. Durch diese Ausnehmungen werden
die Meßschleifen näher zum Innenrohr gebracht, wobei jedoch sichergestellt sein
muß, daß ein direkter Kontakt zwischen der Meßschleife und dem Innenrohr mit Sicherheit
vermieden ist.
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Es versteht sich von selbst, daß sowohl der elektrische Leiter als
auch die Meßschleifen sogenannte blanke Leiter, d. h. ohne Isolationsschicht, sind.
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Die Erfindung ist anhand des in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Die zu überwachende Rohrleitung besteht aus einem mediumführenden
Innenrohr 1 aus Stahl, einer Wärmeisolationsschicht 2 aus Steinwolle sowie einem
Außenrohr 3 aus Stahl, wobei zwischen der Isolationsschicht 2 und dem Außenrohr
3 ein Spalt 4 verbleibt. Ein Meldeleiter 5 aus einer Nickel-Chrom-Leglerung ist
an der Außenseite der Isolationsschicht 2 angebracht Zwischen dem Innenrohr 1 und
dem Meldeleiter 5 liegt eine Niederspannung von beispielsweise 12 V, mit deren Hilfe
der Isolationswert zwischen dem Innenrohr 1 und dem Meldeleiter 5 ständig gemessen
werden kann Bei Unterschreiten eines Mindestwertes für diesen Isolationswert, beispielsweise
im Falle einer Durchfeuchtung der Isolierschicht 2, wird mittels eines nicht dargestellten
Oberwachungsgerätes der Kurzschluß angezeigt und sofort lokalisiert.
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Gemäß der Lehre der Erfindung ist nun der elektrische Leiter 5 bzw.
die Meldeader an der oberen Seite der Isolierschicht 2 befestigt. Dies führt zu
einer wesentlichen Vereinfachung bei der Montage der Rohrleitungslängen, insbesondere
aber bei der Verbindung der Meldeleiter 5 zweier zu verbindenden Rohrleitungsstränge.
An definierten Stellen, vorzugsweise jedoch im Bereich der Verbindungsstelle zweier
Rohrleitungsstränge, sind an den Meldeleiter 5 Meßschleifen 6 elektrisch angeschlossen,
welche die Isolationsschicht 2 umhüllen. Hierdurch ist gewährleistet, daß an jeder
Stelle des Umfangs im schadensträchtigen Bereich der Schweißstelle des Innenrohres
1 ein Kurzschluß zwischen dem Meldeleiter 5 und dem Innenrohr 1 gemessen werden
kann.
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Der elektrische Leiter 5 ist auf der Isolierschicht 2 mittels eines
Fadens 7 (siehe Figur 2) aufgenäht. Die Meßschleife 6, die zweckmäßigerweise aus
einem Kupferdraht besteht, ist in einer Ausnehmung 8 untergebracht, die nach dem
Aufwickeln der Isolierschicht 2 in diese eingebracht wurde. Vorteilhafterweise ist
die Tiefe der Ausnehmung so gewähit, daß der Draht der Meßschleife 6 in der Mitte
der Wandung der Isolierschicht 2 angeordnet ist. Wesentlich ist, daß die Meßschleife
6 an jeder Stelle im Abstand zum Innenrohr 1 angeordnet ist. Mit 9 ist noch die
Verbindungsnaht zwischen den zwei Innenrohren zweier miteinander verbundener Leitungsrohrstränge
bezeichnet, in deren unmittelbarer Nähe die Schleifen 6 angeordnet sein sollten.