BE1032901B1 - Verfahren zur Inspektion eines metallischen Betonspannelements einer Rohrleitung sowie Inspektionsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inspektion eines metallischen Betonspannelementes einer Rohrleitung, wobei mit wenigstens einer Erregereinheit einer Inspektionsvorrichtung ein magnetisches Wechselfeld erzeugt wird, wobei während einer Bewegung der Inspektionsvorrichtung entlang des Betonspannelementes an wenigstens einer ersten Position mittels wenigstens eines ersten Magnet-feldsensors der Inspektionsvorrichtung auf Basis eines resultierenden Magnetfelds erste Messdaten aufgenommen werden, wobei während der Bewegung der Inspektionsvorrichtung entlang des Betonspannelementes an wenigstens einer zweiten Position mittels wenigstens eines zweiten Magnetfeldsensors der Inspektionsvorrichtung auf Basis des resultierenden Magnetfelds zweite Messdaten aufgenommen werden, wobei das magnetische Wechselfeld in einer Längsrichtung der Rohrleitung hinter der ersten Position erzeugt wird, und wobei ein sich aus den ersten Messdaten und den zweiten Messdaten ergebendes Signal hinsichtlich der Größe und/oder Phase des resultierenden Magnetfelds ausgewertet wird. Weiterhin umfasst die Erfindung eine Inspektionsvorrichtung zur Inspektion eines metallischen Betonspannelementes.

Description

Verfahren zur Inspektion eines metallischen Betonspannelementes einer

Rohrleitung sowie Inspektionsvorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inspektion eines metallischen

Betonspannelementes einer insbesondere wasserführenden Rohrleitung, beispiels- weise eines Betonspanndrahtes, der spiralförmig in der Rohrleitung, insbesondere in deren Beton, eingebettet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Inspektionsvor- richtung, mit der ein solches Verfahren durchgeführt werden kann.

Oftmals werden für den Transport von Wasser Betonrohrleitungen verwendet, die eine zylinderförmige Metallschicht bzw. einen Metallzylinder besitzen, der innen- und außenseitig mit Beton beschichtet ist. Auf der Außenseite ist der Beton durch ein oder mehrere Betonspannelemente verstärkt, die als Draht oder Drahtlitzen ausge- bildet sind. Solche Betonspannelemente nehmen die im Beton wirkenden Zugspan- nungen auf und erhöhen die Festigkeit der Rohrleitung erheblich. Im Laufe der Zeit können die Betonspannelemente allerdings beispielsweise aufgrund von Korrosion brechen, was zu einem erhöhten Ausfallrisiko der Rohrleitung führt.

Aufgrund der komplexen und inhomogenen Struktur der Rohrleitungswand sind her- kömmliche zerstörungsfreie Prüfungs-Methoden (sogenannte NDT-Methoden) ba- sierend auf Ultraschall- oder magnetischen Streufluss-Messungen nicht genau ge- nug. Dies gilt insbesondere für innerhalb der Rohrleitung bewegte Inspektionsvor- richtungen. Von außerhalb der Rohrleitung sind die Betonspannelemente ebenfalls

-2- BE2024/5572 oftmals nicht mit einem vertretbaren Aufwand inspizierbar, da die Rohrleitungen im

Untergrund eingegraben liegen.

Eine häufig zur Inspektion von Rohrleitungen verwendete Methode ist die Inline-In- spektion (ILI). Dabei dient das Inspektionswerkzeug, welches insbesondere ein

Molch ist, als Plattform für Messgeräte. Der Molch ist innerhalb der Rohrleitung an- geordnet und wird durch die Strömung des in der Rohrleitung transportieren Medi- ums angetrieben. Somit kann die Inspektion durchgeführt werden, ohne die Strö- mung des Mediums zu unterbrechen. Die ILI stellt jedoch zusätzliche Anforderungen an die dabei verwendeten Messgeräte, was deren Auswahl zusätzlich erschwert.

Derartige Messgeräte müssen zur Einbettung in den Molch etwa kompakt ausgebil- det sein. Auch ist eine Widerstandsfähigkeit gegen beispielsweise Vibrationen und

Schmutz notwendig.

Weiterhin kann die Konstruktion der Rohrleitungen stark variieren. Diese können etwa mit oder ohne Metallzylinder ausgeführt sein. Die Betonspannelemente können schnurförmig ausgebildete Betonspannelemente in Drahtform oder Litzen aus meh- reren Drähten sein. Auch kann das Betonspannelement in Form eines spiralförmigen

Drahtes oder in Form einzelner, geschlossener Drahtringe vorliegen. Daher sind fle- xibel einsetzbare Inspektionsverfahren und -vorrichtungen zum Einsatz in unter- schiedlichen Rohrleitungskonstruktionen wünschenswert.

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In der US 6,127,823 wird mit sogenannten "Remote Field Eddy-Current"-Methoden versucht, Defekte, insbesondere Bruchstellen, der schnurfôrmigen, d.h. beispiels- weise als Betonspanndraht ausgebildeten Betonspannelemente zu finden. Aufgrund des Abstandes zwischen Erregereinheit und Sensor von zwei bis drei Rohrdurch- messern ist die Rohrleitungsgängigkeit der Vorrichtung sehr eingeschränkt. Die Ge- nauigkeit der Messung ergibt sich weiterhin auch aus dem Abstand zwischen der Er- regungseinheit und dem Sensor. Da das aufgezeichnete Signal einer Kombination aller Anomalien aus dem durch den Abstand definierten Bereich entspricht, ist es schwer zu interpretieren.

Aus der EP 2 458 376 A2 ist es weiterhin bekannt, zwei wandnahe Sensoren zur

Messung eines aufgrund eines Defekts variierenden resultierenden Magnetfelds zu verwenden. Auch diese Art der Messung ist sehr störanfällig. Zusätzlich ist ein zuge- hôriges Inspektionsgerät aufgrund der wandnahen Anordnung der Sensoren in oft- mals verwendeten Rohren mit sogenannten Butterfly-Ventilen nicht einsetzbar.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Genauigkeit von Untersuchungen zur

Integrität von Betonspannelementen zu erhöhen und eine entsprechende Vorrich- tung hierfür zu schaffen.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausge- staltungen der Erfindung sind den auf diesen Anspruch rückbezogenen Unteran- sprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.

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Bei dem erfindungsgemäRen Verfahren zur Inspektion eines metallischen Beton- spannelementes einer insbesondere wasserführenden Rohrleitung wird mit wenigs- tens einer vorzugsweise eine Erregerspule umfassenden Erregereinheit einer In- spektionsvorrichtung ein magnetisches Wechselfeld erzeugt. Weiterhin werden wäh- rend einer Bewegung der Inspektionsvorrichtung entlang des Betonspannelementes an wenigstens einer ersten Position mittels wenigstens eines vorzugsweise eine erste Sensorspule aufweisenden ersten Magnetfeldsensors der Inspektionsvorrich- tung auf Basis eines resultierenden Magnetfelds erste Messdaten aufgenommen.

Zudem werden während der Bewegung der Inspektionsvorrichtung entlang des Be- tonspannelementes an wenigstens einer zweiten Position mittels wenigstens eines vorzugsweise eine zweite Sensorspule aufweisenden zweiten Magnetfeldsensors der Inspektionsvorrichtung auf Basis des resultierenden Magnetfelds zweite Mess- daten aufgenommen. Dabei wird das magnetische Wechselfeld in einer Längsrich- tung der Rohrleitung hinter der ersten Position und vor der zweiten Position erzeugt.

Weiterhin wird ein sich aus den ersten Messdaten und den zweiten Messdaten erge- bendes Signal hinsichtlich der Größe und/oder Phase des resultierenden Magnet- felds ausgewertet.

Aus dem Signal ergibt sich bei dem Verfahren der Inspektionsvorrichtung entlang des Betonspannelements bei einem Defekt desselben ein charakteristisches Merk- mal, über das auf das Vorliegen des Defekts geschlossen wird. Dabei kann das sich aus den Messdaten ergebende Signal die Messdaten selbst umfassen oder ein aus den Messdaten durch beispielsweise Überlagerung und/oder Auswertung erzeugtes analoges oder digitales Signal sein.

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Das resultierende Magnetfeld ergibt sich aus einer Überlagerung des direkten, von der Erregereinheit unmittelbar wirkenden Wechselfeldes im Bereich der Magnetfeld- sensoren sowie aufgrund der von metallischen Teilen der Rohrleitung induzierten

Felder. Letztere entstehen insbesondere aufgrund von Wechselwirkungen im Metall- zylinder, sofern dieser vorhanden ist, sowie im Betonspannelement.

Die Erfindung beruht zunächst auf der Erkenntnis, dass im Betonspannelement

Ströme in Umfangsrichtung erzeugt werden und somit wiederum ein magnetisches

Wechselfeld erzeugt wird. Es ist zwar bei einem spiralförmig gewickelten Betonspan- nelement schwierig, signifikante Ströme in dem eigentlich nicht geschlossenen Leiter zu erzeugen, allerdings wurde im Rahmen der Erfindung festgestellt, dass die Leitfä- higkeit durch spiralförmig gewickelte Betonspannelemente und ebenfalls vorhan- dene, axial verlegte Betonspannelemente oder Metallzylinder hoch genug ist, um die

Teile des spiralförmig gewickelten Drahtes elektrisch zu verbinden. Durch diese Ver- bindung wird die Induktion von Strom auch in spiralförmig gewickelten Betonspann- elementen möglich. Bei nicht spiralförmig gewickelten, insbesondere runden und ge- schlossenen Betonspannelementen, die eine Ebene senkrecht zur Rohrleitungs- achse aufspannen, sind die induzierten Ströme ohnehin groß genug.

Ein Defekt im Betonspannelement verursacht entsprechend eine Änderung im ge- messenen Signal. Dieses ist an sich bekannt, wobei das von einem etwaig vorhan- denen Metallzylinder erzeugte und das direkt gemessene Wechselfeld-Signal prinzi-

-6- BE2024/5572 piell deutlich größer ist als das eigentlich interessierende Signal auf Basis des Be- tonspannelements. Entsprechend ist es mit den aus den Stand der Technik bekann- ten Setups bislang nicht möglich gewesen, das Signal auf Basis eines Bruches des

Betonspannelements gegenüber dem viel größeren Signal auf Basis des direkt von der Erregereinheit in Richtung der Magnetfeldsensoren wirkenden magnetischen

Wechselfeldes sowie eines im etwaig vorhandenen Metallzylinder induzierten Feldes ausreichend genau zu messen. Das Vorsehen eines zweiten Magnetfeldsensors soll zumindest im Wesentlichen zu einer Kompensation der von den Magnetfeldsenso- ren aufgenommenen Signale führen. Dies gilt für den Fall eines intakten Beton- spanndrahts, welcher genauso wie der Metallzylinder oder ähnlich wirkende metalli- sche Teile einer Betonrohrleitung zur Erzeugung von beispielsweise in Umfangsrich- tung gerichteten Strömen verwendbar ist. Im Normalfall gleich sich die Signale der

Empfangsspulen für jede elektrisch leitende Pipe-Struktur an, die symmetrisch zur

Erregerspule der Inspektionsvorrichtung ist. Durch einen Defekt wird diese Symmet- rie zerstört, und die Signale der Spulen stimmen nicht mehr überein, was zu einem

Defektsignal führt.

Wenn die untersuchte Rohrleitung, insbesondere das Betonspannelement, intakt ist, sind die von dem ersten und dem zweiten Magnetfeldsensor aufgenommenen Sig- nale also zumindest weitestgehend gleich. Aus den zumindest weitestgehend glei- chen Signalen bzw. dem in diesem Fall kleinen Differenzsignal kann dann darauf ge- schlossen werden, dass kein Defekt vorliegt. Ist die Struktur allerdings aufgrund ei- nes Bruches des Betonspannelements nicht mehr intakt, so unterscheiden sich die von den Magnetfeldsensoren aufgenommenen Messdaten hinsichtlich ihrer Größe

„7 - BE2024/5572 und/oder Phase und es entsteht insbesondere bei Differenzbildung der ersten und zweiten Messdaten ein charakteristisches Differenzsignal. Dieses hebt sich deutlich von den weiteren gemessenen Signalen ab und variiert in Abhängigkeit der Position zu der Bruchstelle. Da gleichzeitig die deutlich stärkeren Signale weiterhin im We- sentlichen kompensiert werden, weist ein solches Verfahren eine hohe Sensitivität für das gewünschte defektsensitive Signal auf.

Jedes Sensorsignal enthält gemäß der vorliegenden Betrachtung eine defektsensi- tive (S;) Komponente und eine defektinsensitive (S;) Komponente. Die Komponenten des ersten Magnetfeldsensorsignals werden mit S} und S; bezeichnet. Die Kompo- nenten des zweiten Magnetfeldsensorsignals werden dementsprechend mit S! und

Sj’ bezeichnet. Sowohl die defektsensitive als auch die defektinsensitive Kompo- nente werden durch komplexe Wechselwirkungen von elektromagnetischen Feldern und Strömen in verschiedenen Teilen der Rohrleitung hervorgerufen. Die defektsen- sitive Komponente hängt jedoch im Wesentlichen von den im Betonspannelement induzierten Strômen ab. Der defektinsensitive Teil hängt im Wesentlichen von dem direkt von der Erregereinheit erzeugten magnetischen Wechselfeld sowie der in dem zylinderförmigen Metall der Rohrleitung induzierten Eddy Currents ab. Das Signal S; ist deutlich größer als S,, sodass es schwierig ist, das Signal S, in Gegenwart von S; zuverlässig zu erkennen. Durch Vorsehen zweier insbesondere differentiell geschal- teter oder entsprechend mit unterschiedlichen Vorzeichen ausgewerteter Magnet- feldsensoren kann eine Kompensation von S;' und S;” erfolgen.

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Das magnetische Wechselfeld kann an der ersten und zweiten Position durch einen komplexen Vektor dargestellt werden, der durch seine Amplitude Aij und seine

Phase 6, beschrieben werden kann: st = Aljelotr+0a)

Somit kônnen die aufgenommenen Messdaten jeweils als Funktion von Amplitude und Phase über die Zeit oder die Position entlang der Rohrleitung aufgezeichnet werden.

Die Phase und Amplitude von S;‘und Sj“ ändern sich je nach Abstand des jeweiligen

Magnetfeldsensoren zur Erregereinheit und der Frequenz des Erregersignals unter- schiedlich. Dieser Effekt kommt besonders bei Rohrleitungen mit Metallzylindern zum Tragen. Durch die Wahl einer bestimmten Frequenz des Erregungssignals und eines bestimmten Abstands zwischen Magnetfeldsensoren und Erregereinheit kann daher eine Phasendifferenz zwischen diesen Signalen erzwungen werden. Abhängig von der Phasendifferenz zwischen von S}und Sj“ beeinflusst hautsächlich das Sig- nal S: die Phase oder Amplitude des Signals Sj’. In der Praxis ist das Signal S; — S;' ungleich Null und in der Regel größer als die Variation des Signals S:*. Je kleiner

IS! — S/'| ist, desto einfacher ist es, die durch den Defekt verursachte Änderung des

Signals S;° zu erfassen. Wenn jedoch der Wert von |S; — S/'| zu klein ist, ist die

Phase des Signals Sj‘ schlecht bestimmbar. Wenn die Phase des Signals Si’ genau gemessen werden soll, kann einer der Magnetfeldsensoren daher so eingestellt wer- den, dass er ein etwas größeres Signal empfängt, etwa durch Änderung der Anzahl

-9- BE2024/5572 der Drahtschleifen in der bevorzugt vorhandenen Spule, wodurch eine stabile Pha- senberechnung des Signals Si gewährleistet wird.

Gegenüber dem Stand der Technik erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren und der Aufbau einer nachfolgend noch beschriebenen Inspektionsvorrichtung stellen- weise eine signifikante Verkürzung des Messaufbaus um zumindest einen Faktor zwei. Gleichzeitig ist das Verfahren deutlich empfindlicher in Bezug auf das Aufspü- ren von Defekten. Da vergleichsweise geringe Distanzen zwischen Magnetfeld- sensoren und Erregereinheit verwendet werden können, werden eine verbesserte

Auflösung und eine besonders rohrleitungsgängige Vorrichtung erzielt.

Gegenüber Inspektionsverfahren sowie Inspektionsvorrichtungen aus dem Stand der

Technik, bei denen mehrere Erregereinheiten verwendet werden, weist die Inspekti- onsvorrichtung zudem einen besonders niedrigen Energiebedarf auf.

Zur Erzeugung der elektromagnetischen Wechselfelder werden insbesondere Spu- len verwendet, diese sind vorzugsweise axial angeordnet, d.h. in Längsrichtung ei- ner Inspektionsvorrichtung mit symmetrisch um deren Längsachse bzw. Längsmittel- achse herum geführten Wicklungen. Die Spulenachse liegt dann insbesondere in der

Längsmittelachse der Inspektionsvorrichtung.

Als Magnetfeldsensoren können insbesondere Hallsensoren oder GMR-Sensoren zum Einsatz kommen. Sofern der Magnetfeldsensor eine Spule aufweist, ist deren

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Spulenachse vorzugsweise parallel und insbesondere deckungsgleich zur Längsmit- telachse angeordnet. Es versteht sich, dass bei einer solchen Inspektionsvorrich- tung, die rohrleitungsgängig ausgebildet ist, hierfür eine entsprechende Elektrik bzw.

Elektronik vorgesehen ist. Zur Aufnahme der Daten ist der Magnetfeldsensor mit die- ser Elektronik verknüpft. Darüber hinaus ist die Inspektionsvorrichtung mit weiteren üblichen Mitteln zur autarken Fahrt in einer Rohrleitung ausgestattet, wozu Energie- speichermittel, Datenspeichermittel sowie insbesondere auch Mittel zur Bestimmung der Lage der Vorrichtung in einer Rohrleitung gehören können.

Die Inspektionsvorrichtung ist vorzugsweise als autarke Inspektionsvorrichtung und insbesondere zur Verwendung bei einem vor- oder nachbeschriebenen Verfahren ausgebildet. Die Vorrichtung ist insbesondere dergestalt als autarke Inspektionsvor- richtung ausgebildet, dass sie ohne eine Kabelverbindung zur Energie- und/oder Da- tenkommunikation und somit ungebunden durch eine Rohrleitung fahren kann. Hier- bei ist sie zur Verwendung in einem vor- oder nachbeschriebenen, erfindungsgemä-

Ben Verfahren ausgebildet.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung misst der erste Magnetfeldsensor in Längsrichtung der Rohrleitung, insbesondere der Inspektionsvorrichtung, vor der — Erregereinheit und der zweite Magnetfeldsensor misst in Längsrichtung der Rohrlei- tung, insbesondere der Inspektionsvorrichtung, hinter der Erregereinheit. Dazu ist der erste Magnetfeldsensor in einer Längsrichtung der Inspektionsvorrichtung vor der Erregereinheit angeordnet und der zweite Magnetfeldsensor in der Längsrich- tung der Inspektionsvorrichtung hinter der Erregereinheit angeordnet. Damit wird auf

- 11 - BE2024/5572 konstruktiv einfache Weise eine Symmetrie der ersten Messdaten und zweiten

Messdaten und somit eine Kompensation dieser Messdaten ermöglicht.

Die Kompensation wird weiter vereinfacht, indem in einer weiteren bevorzugten Aus- gestaltung der Erfindung die Magnetfeldsensoren in einer Längsrichtung der Inspek- tionsvorrichtung hintereinander und insbesondere symmetrisch um eine Längsmittel- achse der Inspektionsvorrichtung herum angeordnet sind und das resultierende

Magnetfeld an mehreren in Längsrichtung der Inspektionsvorrichtung hintereinander befindlichen Positionen aufgenommen wird. Die Magnetfeldsensoren sind in Längs- richtung der Inspektionsvorrichtung bevorzugt zueinander beabstandet angeordnet bzw. nehmen ihre jeweiligen Messdaten an zueinander in Längsrichtung beanstan- deten Positionen auf. Vorzugsweise sind die Magnetfeldsensoren und die Erre- gereinheit in Längsrichtung der Inspektionsvorrichtung hintereinander angeordnet, wobei die Erregereinheit in Längsrichtung hinter dem ersten Magnetfeldsensor und in Längsrichtung vor dem zweiten Magnetfeldsensor oder umgekehrt angeordnet ist.

Somit wird das magnetische Wechselfeld durch die Erregereinheit in Längsrichtung hinter dem ersten Magnetfeldsensor und in Längsrichtung vor dem zweiten Magnet- feldsensor, das heißt zwischen der ersten und der zweiten Position, erzeugt. Bevor- zugt ist auch die Erregereinheit symmetrisch um die Längsmittelachse der Inspekti- onsvorrichtung angeordnet und erzeugt insbesondere ein vollumfängliches magneti- sches Wechselfeld. Die Längsrichtung der Inspektionsvorrichtung ist bei Bewegung der Inspektionsvorrichtung entlang des Betonspannelements vorzugsweise parallel zu einer Längsmittelachse der Rohrleitung angeordnet oder liegt in der Längsmittel- achse der Rohrleitung.

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Die Inspektionsvorrichtung ist vorzugsweise zur Bewegung in einer Rohrleitung ei- nes Durchmessers D ausgebildet und der Abstand der Magnetfeldsensoren ist klei- ner 2*D und insbesondere kleiner 1,5*D. Dadurch ist die Rohrleitungsgängigkeit der

Inspektionsvorrichtung besonders hoch.

In Längsrichtung der Inspektionsvorrichtung und insbesondere auch in Längsrich- tung der Rohrleitung betrachtet überlappt die durch den ersten Magnetfeldsensor aufgespannte Fläche und aus entgegengesetzter Richtung betrachtet insbesondere auch die durch den zweiten Magnetfeldsensor aufgespannte Fläche die durch die

Erregereinheit aufgespannte Fläche zumindest teilweise, bevorzugt zumindest über- wiegend, insbesondere vollständig.

Vorzugsweise wird die bezogen auf die Längsmittelachse der Rohrleitung axiale

Komponente des magnetischen Wechselfeldes gemessen. Die Messung kann je- doch auch für weitere Komponenten des magnetischen Wechselfeldes, wie etwa die radiale Komponente, durchgeführt werden. Eine ergänzende Messung der radialen

Komponente kann zur Erhöhung der Genauigkeit zusätzliche Informationen über den Defekt liefern.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das magnetische

Wechselfeld axial ausgerichtet, d.h. wird in axialer Richtung erzeugt. Die axiale Aus- richtung meint dabei eine bezogen auf die Längsrichtung der Rohrleitung zumindest maßgeblich axiale Ausrichtung. Das magnetische Wechselfeld kann beispielsweise

„13 - BE2024/5572 durch um eine Längsmittelachse der Inspektionsvorrichtung herum verlaufende Win- dungen einer Spule, die darüber hinaus noch einen Magnetkern entlang der oder die

Längsmittelachse aufnehmend besitzen kann, erzeugt werden. Ein solches Setup ist für insbesondere spiralförmig angeordnete Betonspannelemente, welche als in axia- ler Richtung verlaufende Struktur angesehen werden können, vorteilhaft, da die Spu- len ausreichend groß gebaut werden können und insbesondere einen Durchmesser von bis zu 75 % des Durchmessers der betrachteten Rohrleitung aufweisen können.

Während einer Inspektion bzw. Messfahrt mit einer Inspektionsvorrichtung werden die von den Magnetfeldsensoren aufgenommenen Messdaten entweder in der In- spektionsvorrichtung, beispielsweise in Form eines Molches, direkt gespeichert und dort weiterverarbeitet. Alternativ oder ergänzend können die Daten auch nach Been- digung einer Messfahrt bzw. eines Messlaufes aus der Inspektionsvorrichtung aus- gelesen werden und in einer üblichen EDV-Vorrichtung ausgewertet werden. Eine solche elektronische Datenverarbeitungsvorrichtung weist u.a. die üblichen Mittel wie Prozessor, Transistor, dauerhafter Speicher, Ein- und Ausgabeschnittstellen und

Mittel zur Steuerung der Programmabläufe und zur Auswertung der Daten auf. Die

EDV-Vorrichtung ist dazu ausgebildet, die Auswertung der Messdaten hinsichtlich

Amplitude und Phase vorzunehmen. Die EDV-Vorrichtung kann auch Teil der In- spektionsvorrichtung sein, so dass bereits die detektierten Fehlstellen sowie gege- benenfalls zugehörige Rohdaten auslesbar sein können. Weiterhin kann die Inspek- tionsvorrichtung Mittel zu Bestimmung der Position und/oder Lage der Inspektions-

„14 - BE2024/5572 vorrichtung aufweisen. Die Lage- und Positionsdaten beispielsweise von Gyrosko- pen oder einem Odometer können mit den Messdaten der Magnetfeldsensoren ver- knüpft werden, um die Position eines Defektes zu identifizieren.

Vorteilhafterweise wird in einer Auswertung ein Defekt des Betonspannelements auf

Basis zweier aufeinander folgender insbesondere unterschiedlicher Extrema der

Größe und/oder Phase des resultierenden Magnetfeldes detektiert. Eine solche, schwingungsähnliche Signalform erlaubt eine einfachere Detektion des Bruches bei dem Vorhandensein von Rauschen und ist darüber hinaus leichter in den Messdaten zu detektieren als die im Stand der Technik erzeugten Signale. Beispielsweise kön- nen solche schwingungsähnlichen Signale mittels einer Wavelet-Analyse basierend auf dem Haar-Wavelet detektiert werden. Eine Wavelet-Analyse erlaubt es, eine mögliche Längung der Signalform beispielsweise aufgrund von mehreren aufeinan- derfolgenden Störungen bzw. Brüchen des Betonspannelements zu berücksichtigen.

Insbesondere werden somit die empfangenen Daten auf Wavelets analysiert, die sich beim Vorbeibewegen der Inspektionsvorrichtung an der Bruchstelle des Beton- spannelements ergeben, wobei als Wavelet üblicherweise eine wellenartige Schwin- gung eines Signals, d.h. die Einnahme eines Minimums mit direktem Übergang in ein Maximum oder umgekehrt angesehen wird. Bei der Betrachtung der Real- und

Imaginärteile des Messsignals handelt es sich ungeachtet etwaigen Hintergrundrau- schens um eine Bewegung um den Nullpunkt.

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Vorzugsweise wird das magnetische Wechselfeld mittig zwischen dem ersten Mag- netfeldsensor und dem zweiten Magnetfeldsensor erzeugt. Dazu ist die Erregerein- heit insbesondere mittig zwischen den in Längsrichtung der Inspektionsvorrichtung voneinander beabstandeten Magnetfeldsensoren angeordnet. Eine mittige Anord- nung meint eine Anordnung in einem mittleren Bereich zwischen den Magnetfeld- sensoren und insbesondere eine Anordnung, die die genaue Mitte zwischen den

Magnetfeldsensoren umfasst. Insbesondere weist der erste Magnetfeldsensor zur

Erregereinheit den selben Abstand auf wie der zweite Magnetfeldsensor zur Erre- gereinheit. Die ersten Messdaten werden dann mit demselben Abstand zur Erre- gereinheit aufgenommen wie die zweiten Messdaten. Hierdurch wird eine zur Erre- gereinheit symmetrische Anordnung der Magnetfeldsensoren und symmetrische

Aufnahme der Messdaten begünstigt und die Kompensation der insbesondere jewei- ligen defektinsensitiven Komponenten der ersten und zweiten Messdaten verein- facht. Magnetische Teile der Inspektionsvorrichtung und/oder Ungenauigkeiten bei der Herstellung können zu unsymmetrischen ersten und zweiten Messdaten trotz symmetrischer Anordnung der Magnetfeldsensoren führen. Dieses Ungleichgewicht kann zumindest teilweise durch Verschieben zumindest eines der Magnetfeldsenso- ren in Längsrichtung der Inspektionsvorrichtung korrigiert werden.

Die Inspektionsvorrichtung bewegt sich während der Aufnahme der Messdaten in der Rohrleitung autark durch diese hindurch. Aufgrund der hiermit einhergehenden

Kabelungebundenheit können große Distanzen überwunden werden. Da sich bei ei- nem entsprechenden, erfindungsgemäßen Setup der Inspektionsvorrichtung auch der Energieverbrauch aufgrund des deutlich besser erkennbaren Signals als im

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Stand der Technik optimieren lässt, können auch ungebunden große Distanzen von mehr als einem Kilometer Rohrleitung inspiziert werden.

Die Bewegung der Inspektionsvorrichtung erfolgt insbesondere passiv aufgrund des in der Rohrleitung vorhandenen Flusses, insbesondere des Wassers. Es kann sich alternativ auch um eine sich aktiv durch die Rohrleitung mit eigenen Antriebsmitteln bewegende Inspektionsvorrichtung handeln. Auch Kombinationen von aktiv und pas- siv angetriebenen Inspektionsvorrichtungen sind denkbar, die zunächst nur eine erste grobe Inspektion machen und dann bei Feststellen von relevanten Signalen aus dem passiven Modus in einen aktiven Modus wechseln, um zu der Stelle gegen den Fluss der Strömung zurückzukehren, um die entdeckte Stelle genauer zu inspi- zieren.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das resultierende Magnetfeld mittels des ersten Magnetfeldsensors in der Rohrleitungsmitte gemessen und/oder mittels des zweiten Magnetfeldsensors in der Rohrleitungsmitte gemessen. Dazu ist der erste Magnetfeldsensor und/oder der zweite Magnetfeldsensor im Betrieb der In- spektionsvorrichtung zu der Rohrleitungsmitte angeordnet. Dabei meint die Rohrlei- tungsmitte die in Längsrichtung der Rohrleitung betrachtete Mitte derselben. Diese

Anordnung ermöglicht es, größere Magnetfeldsensoren, insbesondere Spulen, zu verwenden.

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Alternativ wird das resultierende Magnetfeld mit einem außerhalb der Rohrleitungs- mitte angeordneten ersten Magnetfeldsensor und/oder einem außerhalb der Rohrlei- tungsmitte angeordneten zweiten Magnetfeldsensor gemessen. Dies kann zur Er- kennung besonders kleiner Defekte vorteilhaft sein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung mit mehreren ersten

Magnetfeldsensoren und/oder mehreren zweiten Magnetfeldsensoren wird mittels zumindest mehrerer in radialer Richtung versetzt zueinander angeordneter erster bzw. zweiter Magnetfeldsensoren jeweils das resultierende Magnetfeld gemessen.

Die radiale Richtung meint dabei eine zur Längsmittelachse der Rohrleitung radiale

Richtung. Die Inspektionsvorrichtung weist dazu wenigstens einen weiteren ersten und/oder wenigstens einen weiteren zweiten Magnetfeldsensor auf, der in radialer

Richtung versetzt zu dem zumindest einen ersten bzw. zweiten Magnetfeldsensor angeordnet ist. Vorzugsweise sind mehrere erste Magnetfeldsensoren und/oder mehrere zweite Magnetfeldsensoren symmetrisch um die Längsmittelachse der In- spektionsvorrichtung angeordnet. Die in Umfangsrichtung um die Längsmittelachse herum verteilten Sensoren können diese zum Teil auch schneiden bzw. können zu- mindest in Längsrichtung betrachtet sich zumindest teilweise gegenseitig überde- cken. Damit kann die Position eines Defekts, insbesondere zusätzlich, in Umfangs- richtung bestimmt werden. Hierdurch ist die Genauigkeit des Verfahrens verbessert.

Alternativ oder ergänzend können mehrere in radialer Richtung zueinander versetzt angeordnete Erregereinheiten vorgesehen sein. Die Erregereinheiten können zeitlich

„18 - BE2024/5572 oder hinsichtlich ihrer Erregerfrequenz abweichende magnetische Wechselfelder er- zeugen, die von jedem Magnetfeldsensor separat aufgenommen werden können.

Bei Vorliegen einer Abweichung des Signals einer der Erregereinheiten relativ zu zu- mindest einer anderen der Erregereinheiten können ebenfalls Rückschlüsse auf die

Position des Defekts, insbesondere zusätzlich, in Umfangsrichtung getroffen wer- den.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Inspektionsvorrichtung mehrere in Längsrichtung zueinander beabstandete erste Magnetfeldsensoren vor der Erregereinheit und/oder mehrere in Längsrichtung zueinander beabstandete zweite Magnetfeldsensoren nach der Erregereinheit auf. Dadurch können an mehre- ren ersten Positionen verschiedene erste Messdaten und mehreren zweiten Position verschiedene zweite Messdaten aufgenommen werden. Damit können nicht nur die

Amplitude und die Phase des Magnetfeldes, sondern auch die Veränderung des

Magnetfeldes entlang der Längsmittelachse der Rohrleitung gemessen werden. Ein- zelne dieser ersten und/oder zweiten Magnetfeldsensoren können wiederrum mittig oder außermittig in Bezug auf die Längsmittelachse angeordnet sein. Dies ermög- licht eine Verringerung von Fehlinterpretationen und verschafft zusätzliche Informati- onen über die Defektstruktur.

Bevorzugt wird das von der Erregereinheit erzeugte Wechselfeld mittels zumindest eines Abschirmelements in Richtung des zumindest einen ersten Magnetfeldsensors und/oder in Richtung des zumindest einen zweiten Magnetfeldsensors abge-

-19- BE2024/5572 schwächt. Dadurch kann insbesondere die Amplitude der defektinsensitiven Kompo- nente Sj“ verringert werden. Das Abschirmelement kann aus einem leitfähigen und/oder einem magnetischen Material hergestellt sein. Das Abschirmelement ist insbesondere zwischen dem ersten Magnetfeldsensor und der Erregereinheit und/oder zwischen dem zweiten Magnetfeldsensor und der Erregereinheit angeord- net. Aufgrund der geringeren Amplitude von S;" wird ein genaueres Gleichgewicht zwischen den Magnetfeldsensoren erreicht, was zu einer höheren Empfindlichkeit führt und einen geringeren Abstand zwischen den Magnetfeldsensoren ermöglicht, was wiederum die Messauflôsung verbessert.

Vorzugsweise werden nacheinander und/oder gleichzeitig magnetische Wechselfel- der unterschiedlicher Frequenz erzeugt und die sich hieraus ergebenen Messdaten von dem zumindest einen ersten Magnetfeldsensor und/oder dem zumindest einen zweiten Magnetfeldsensor aufgenommen. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Symmetrie des vom ersten und des vom zweiten Magnetfeldsensor aufgenom- menen Magnetfeldes beispielsweise durch eine Bewegung der Inspektionsvorrich- tung oder durch Anderungen in der Rohrleitungswand gestôrt werden kann. Solche

Stôrungen resultieren in Anderungen von Amplitude und Phase des Signals in den

Messdaten, welches entsprechend dann als Bruchsignal des Betonspannelements fehlinterpretiert werden kann. Solche Fehlinterpretationen können durch Messung bei verschiedenen Erregerfrequenzen detektiert und intern ausgeschlossen werden.

Anderungen aufgrund von Brüchen des Betonspannelements sind in der Signalform bei unterschiedlichen Frequenzen deutlich anders als Anderungen aufgrund bei- spielsweise von Toolbewegung bzw. der Wandstruktur.

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Messungen bei unterschiedlichen Frequenzen führen zu unterschiedlichen Fehler- signalen an der gleichen Fehlerstelle. So erhält ein Defekt ein spezifisches Muster, das sich aus Signalen bei unterschiedlichen Frequenzen zusammensetzt und sich so vom Rauschen unterscheidet. Im Rahmen der Erfindung wurde festgestellt, dass eine kombinierte Messung bei verschiedenen Frequenzen nicht nur eine bessere Er- kennung des Fehlers, sondern auch eine bessere Einschätzung der Anzahl der Brü- che ermôglicht.

Bei der Verwendung verschiedener Frequenzen kann eine Hauptfrequenz als dieje- nige Frequenz gewählt werden, die aufgrund etwaiger Kalibrierungsdaten das stärkste Stôrsignal im Falle eines Bruches des Betonspannelements ergibt, bei- spielsweise die die stärkste Phasenänderung ergibt. Eine weitere Frequenz kann dann kleiner gewählt werden als die Hauptfrequenz, beispielsweise eine Frequenz, bei der sich hauptsächlich ein Amplitudenunterschied im Messsignal ergibt.

Zur Identifikation von anderen Strukturänderungen auBerhalb eines Bruches des Be- tonspannelements kann wie vorbeschrieben wenigstens eine zweite Frequenz auch größer als die Hauptfrequenz gewählt werden, um Skin-Effekte eines etwaig vorhan- denen Metallzylinders zu verstärken und somit eine Wechselwirkung mit dem Beton- spannelement auszuschließen.

Für die Erzeugung unterschiedlicher Frequenzen kann dieselbe Erregereinheit oder mehrere Erregereinheiten, die bei verschiedenen Frequenzen agieren, auf derselben

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Inspektionsvorrichtung verwendet werden. Natürlich ist es auch môglich, Inspekti- onsläufe, die bei verschiedenen Frequenzen nacheinander stattgefunden haben, miteinander zu kombinieren.

Vorteilhafterweise wird in der Datenauswertung ein Stôrsignal durch Subtraktion der skalierten Amplitudenwerte von den Phasenwerten reduziert. Hierzu kônnen zuge- hôrige optimale Skalierungsfaktoren für das Amplitudensignal wie auch etwaige Pa- rameter des Messsystems wie beispielsweise die Anregungsfrequenz während ei- nes Kalibrierungsprozesses bestimmt werden. Hierbei liegt wederum die Erkenntnis zugrunde, dass das sich aufgrund eines Bruchs des Betonspannelementes erge- bende Störsignal in Amplitude und Phase unterschiedlich niederschlägt.

In einer vorteilnaften Ausgestaltung der Erfindung werden die ersten und zweiten

Messdaten mit differenziell geschalteten ersten und zweiten Magnetfeldsensoren aufgenommen oder es wird zur Auswertung des resultierenden Magnetfeldes eine

Differenz der ersten und zweiten Messdaten gebildet. Wesentlich hierbei ist, dass eine Kompensation der identischen Teile, insbesondere der defektinsensitiven Kom- ponenten, der Messdaten stattfindet. Somit kann auf einfache Weise eine höhere

Sensitivität hinsichtlich der defektsensitiven Komponente erzielt werden.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung einer Inspektionsvorrichtung, bei der der

Abstand der Magnetfeldsensoren variabel einstellbar ist. Hierdurch lässt sich die In- spektionsvorrichtung an unterschiedliche Rohrleitungen anpassen. Die Anpassbar-

„22 - BE2024/5572 keit ergibt sich beispielsweise aufgrund eines austauschbaren Zentralkörpers, auf- grund austauschbarer Module des Zentralkörpers, auf denen die Sensoren befestigt sind bzw. sein können, oder auch aufgrund eines entsprechenden Befestigungssys- tems, beispielsweise auf Basis eines Gewindes oder eines Stecksystems, über das der Abstand der Magnetfeldsensoren zueinander in Längsrichtung eingestellt wer- den kann.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Figuren-be- schreibung zu entnehmen.

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Gegenstand in einer perspektivischen An- sicht,

Fig. 2 den Gegenstand nach Fig. 1 in einer Seitenansicht,

Fig. 3 den Gegenstand nach Fig. 1 in einer Betriebsposition in einer wasser- führenden Rohrleitung,

Fig. 4 eine Veranschaulichung zur Signalerzeugung,

Fig. 5 eine Veranschaulichung eines Sensor-Setups mit Auflösung der Posi- tion in Umfangsrichtung,

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Fig. 6 eine weitere Veranschaulichung des Sensor-Setups für eine Auflôsung in Umfangsrichtung und

Fig. 7 ein weiteres erfindungsgemäRles Ausführungsbeispiel.

Einzelne technische Merkmale der nachbeschriebenen Ausführungsbeispiele kôn- nen auch in Kombination mit vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen sowie den

Merkmalen eines der unabhängigen Ansprüche und etwaiger weiterer Ansprüche zu erfindungsgemäßen Gegenständen kombiniert werden. Sofern sinnvoll werden funk- tional zumindest in Teilen gleichwirkende Elemente mit identischen Bezugsziffern versehen.

Eine erfindungsgemäße Inspektionsvorrichtung 2 weist eine konzentrisch zur Längs- mittelachse 24 ausgebildete Erregereinheit 4 mit einer symmetrisch um eine Längs- mittelachse der Inspektionsvorrichtung 2 verlaufenden Erregerspule 6 auf (Fig. 1, 2).

Die Erregereinheit 4 wird durch eine in dem Zentralkörper 22 der Inspektionsvorrich- tung 2 vorhandene Elektronik, indiziert durch einen gestrichelten Kasten 25, ange- steuert und betrieben. Die Erregerspule 6 erzeugt in axialer Richtung, d.h. in Rich- tung der Längsmittelachse 24 ein magnetisches Wechselfeld. Vor der Erregereinheit 4 befindet sich ein erster Magnetfeldsensor 12 mit einer ebenfalls symmetrisch um die Längsmittelachse 24 verlaufenden Spule 14, deren Durchmesser in Richtung der

Längsmittelachse 24 betrachtet insbesondere 75 % bis 100 % des Durchmessers der Erregerspule 6 betragen kann. Die Spulen 14, 15 können in Längsrichtung der

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Inspektionsvorrichtung (entgegen der schematischen Darstellung) eine größere Er- streckung aufweisen als die Erregerspule 6. In Längsrichtung der Inspektionsvorrich- tung versetzt und hinter der Erregereinheit 4 angeordnet ist ein zweiter Magnetfeld- sensor 13 mit einer zweiten Spule 15, die ebenfalls symmetrisch um die Längsmittel- achse 24 der Vorrichtung 2 herum angeordnet ist. Zwischen der Erregereinheit 4 und den Magnetfeldsensoren 12, 13 sind jeweils Abschirmelemente 20 angeordnet.

Diese können wie auch bei anderen Ausführungsbeispielen allgemein direkt an der

Erregereinheit 4 platziert werden, so dass sich ein etwaiges, aufgrund einer Beein- flussung der Abschirmelemente 20 ergebendes induktives Feld aufgrund des dann vorhandenen Abstandes zu den Magnetfeldsensoren 12, 13 hin möglichst ab- schwächt.

Die Inspektionsvorrichtung 2 ist vorliegend mit einer Reihe von Zentrierelementen 18 in Form von federbelasteten und endseitig mit Rollen versehenen Armen ausgestat- tet, die die Vorrichtung 2 auf ihrer Fahrt durch die Rohrleitung möglichst in deren

Mitte zentrieren. Über Anbindungsbereiche 16 kann die Inspektionsvorrichtung 2 mit weiteren funktionalen Baugruppen eines Inspektionsmolches gekoppelt und bei- spielsweise von diesem durch eine Rohrleitung gezogen werden. Alternativ kann die

Inspektionsvorrichtung 2 auch selbst als Molch mit entsprechenden Cups oder Disks zum passiven Vortrieb in einer Rohrleitung ausgebildet werden.

Die zu inspizierende wasserführende Rohrleitung 26 (Fig. 3) weist einen Innenraum auf, der von der Inspektionsvorrichtung 2 in Längsrichtung, d.h. in Richtung der

Längsmittelachse 24 nahezu vollständig ausgefüllt wird. Die Rohrleitung 26 umfasst

_ 25 - BE2024/5572 eine metallische, zylinderförmige Schicht in Form eines Metallzylinders 28, der in- nenseitig von einer inneren Betonschicht 30 und auBenseitig von einer äußeren Be- tonschicht 32 bedeckt ist. In der äußeren Betonschicht 32 ist ein spiralförmig um die

Rohrlängsachse, die im Idealfall der Längsmittelachse der Inspektionsvorrichtung 2 entspricht, herumgeführtes Betonspannelement 34 in Form eines Betonspanndrah- tes vorhanden. Dieser Betonspanndraht ist dicht an der zylinderförmigen Metall- schicht 28 angeordnet, berührt diese jedoch nicht. Gleichwohl ist aufgrund des gerin- gen Abstandes zwischen dem Metallzylinder 28 und dem Betonspannelement 34 ein für die Messung ausreichender Stromfluss möglich. Zusätzlich können gleichwohl noch Anbindungspunkte des Betonspanndrahtes an den Enden des jeweiligen Rohr- leitungssegments der Rohrleitung 26 vorhanden sein.

Je nach Position der Inspektionsvorrichtung 2 in der Rohrleitung 26 ergibt sich bei dem Vorhandensein eines Defekts 36 beim Durchfahren der Rohrleitung ein charak- teristisches und in Fig. 4 dargestelltes Signal mit zwei aufeinanderfolgenden Ext- rema. Betrachtet werden nachfolgend vier verschiedene Positionen A, B, C und D des Defekt-Signals, denen jeweilige Positionen der nur schematisch mit der Erre- gereinheit 4 sowie den Magnetfeldsensoren 12, 13 dargestellten Inspektionsvorrich- tung 2 zugeordnet sind.

In Punkt A ist in der Rohrleitung 26 zwischen den Magnetfeldsensoren 12, 13 ein

Gleichgewicht vorhanden, und es wird kein relevantes (Differenz-)Signal gemessen.

Der induzierte Strom fließt entlang des Betonspannelements und geht teilweise in

_ 26 - BE2024/5572 die Schicht 28 über. Der Strom durch die durch den Metallzylinder ausgebildete Me- tallschicht 28 schließt den Stromkreis durch das Betonspannelement und eben jene

Schicht 28. Die außerhalb der Schicht 28 befindlichen Pfeile 38 bzw. 40 zeigen die

Richtung der Fortpflanzung des Stroms durch das Betonspannelement an. Die Spi- ralform des Betonspannelementes sorgt dafür, dass sich der Stromfluss entlang des

Rohres von einer Windung der Spirale zur anderen ausbreitet. Durch den Stromfluss wird ein Magnetfeld induziert, das von den Magnetfeldsensoren 12, 13 erfasst wird.

Da deren aufgenommene erste bzw. zweite Messdaten betragsmäBig gleich sind, kompensieren sich die Effekte und es wird zunächst kein relevantes (Differenz-)Sig- nal gemessen, welches auf einen Defekt hindeuten könnte.

Aufgrund eines Defektes 36 ist in dem nachfolgenden Bereich kein Stromfluss môg- lich und es liegt eine Differenz zwischen den ersten und zweiten Messdaten vor.

Diese Differenz bzw. dieses Ungleichgewicht in den aufgenommenen Magnetfel- dern, indiziert maßgeblich über einen Strom 40, schlägt sich durch ein vorliegend positives Extremum gekennzeichnet durch den Punkt B nieder.

Durch Fortbewegung in der Rohrleitung schwächt sich dieses Signal wieder ab. In dem Moment, in dem der Defekt in Längsrichtung auf einer Höhe mit der Erregerein- heit 4 angeordnet ist, ist wiederum eine Symmetrie hergestellt, und es ergibt sich ein

Nulldurchgang in Punkt C.

Eine weitere Fortbewegung der Inspektionsvorrichtung in der Rohrleitung, vorliegend in Richtung des rechten Figurenrandes, führt zu einem entgegengesetzten Signal,

- 27 - BE2024/5572 da nun im Bereich des Magnetfeldsensors 12 der Defekt 36 die Ausbreitung des

Stroms im Betonspannelement stôrt. Es ergibt sich aufgrund des ebenfalls durch den Pfeil 38 indizierten Ungleichgewichts ein lokales Minimum in den ausgewerteten

Messdaten bzw. dem daraus resultierenden Signal am Punkt D.

Eine weitere Fortbewegung der Inspektionsvorrichtung 2 in Richtung des rechten Fi- gurenrandes führt dann wiederum zu einer Herstellung des Gleichgewichts, was durch eine entsprechend ausgehend von Punkt D nunmehr wiederum an den Null- punkt angenäherte Kurve abgebildet ist.

Ein mögliches Sensor-Setup der Magnetfeldsensoren für die Bestimmung der Um- fangsposition eines Defekts ist schematisch in Fig. 5 abgebildet. Hier befindet sich jeweils eine Mehrzahl von vorliegend fünf Magnetfeldsensoren 12 in Längsrichtung vor sowie hinter der Erregereinheit 4. Dargestellt ist der Außenumfang der jeweiligen

Spulen der Magnetfeldsensoren 12, die in der Fig. 6 in Längsrichtung betrachtet schematisch abgebildet sind. Die mittlere Spule wird dazu verwendet, die Defektpo- sition in axialer Richtung, d.h. in Richtung der Längsmittelachse zu bestimmen. Die

Analyse der relativen Signaländerungen in den vier weiteren Spulen bzw. Magnet- feldsensoren 12 ermöglicht die Bestimmung der Position in Umfangsrichtung. Bei- spielsweise kann ein Vergleich der Signale zwischen dem oberen und dem unteren

Magnetfeldsensor 12 dazu verwendet werden, die Position des Defekts auf die obere oder untere Hälfte der Rohrleitung zu beschränken.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Inspektionsvorrichtung ist insbesondere für mit Butterfly-Ventilen versehene, wasser- oder andere Medien

_ 28 - BE2024/5572 führende Rohrleitungen verwendbar, wobei die Inspektionsvorrichtung 2 einen Zent- ralkörper 22 aufweist, der eine Mehrzahl von gelenkig und/oder fest am Zentralkör- per 22 angeordneten Abstützelementen 42 aufweist (Fig. 10). Sofern die Abstütz- elemente 42 nicht gelenkig angeordnet sind bzw. keine abknickbaren Abschnitte auf- weisen, sind die Abstützelemente 42 zumindest ausreichend biegsam ausgebildet, so dass bei Auftreffen auf ein Butterfly-Ventil der wirksame Querschnitt der Inspekti- onsvorrichtung 2 auf weniger als die Hälfte des Rohrleitungsdurchmessers verringert wird.

Am in Fahrtrichtung vorderen Ende der Inspektionsvorrichtung 2 ist ein Vortriebsele- ment 44 angeordnet, welches im Medium aufgespannt ist und aufgrund des vom

Medium ausgeübten Drucks einen Vortrieb und eine Mitnahme der Vorrichtung be- wirkt. Auch dieses Vortriebselement 44 weist eine Mehrzahl von von Spannstäben 46 aufgespannten Segmenten 48 auf, welche sich aufgrund der gelenkigen Anord- nung der Spannstäbe 46 am Zentralkörper 22 ebenfalls abknicken lassen, womit sich entsprechend auch der wirksame Querschnitt der Inspektionsvorrichtung 2 (be- trachtet in Längsrichtung derselben) verringert.

Endseitig der Abstützelemente können jeweils Rundungen 50 angeordnet sein, die eine Innenseite der zu inspizierenden Rohrleitung möglichst schonend berühren.

Darüber hinaus können endseitig der einzelnen Abstützelemente 42 Odometer 52 angeordnet sein, um eine Position der Inspektionsvorrichtung 2 in der Rohrleitung besser bestimmen zu können.

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Innerhalb des Zentralkôrpers 22, der modulartig mit mehreren Abschnitten aufgebaut sein kann, ist mittig eine zentral zur Längsachse 24 um diese herum gewickelte Er- regerspule 6 (angedeutet durch die gestrichelte Linie 6) einer Erregereinheit 4 ange- ordnet. Vor sowie nach der Erregerspule 6 ist eine Sensorspule 14 bzw. 15 (ange- deutet durch die gestrichelten Linien 14, 15) eines Magnetfeldsensors 12 bzw. 13, ebenfalls wiederum symmetrisch um die Längsachse 24 herum angeordnet. Diese nehmen erste bzw. zweite Messdaten auf Basis des resultierenden Magnetfelds auf, die unmittelbar oder mittelbar in Form eines sich daraus ergebenden Signals hin- sichtlich der GrôBe und/oder Phase des resultierenden Magnetfelds ausgewertet werden.

Claims (13)

Ansprüche

1. Verfahren zur Inspektion eines metallischen Betonspannelementes (34) einer insbesondere wasserführenden Rohrleitung (26), wobei mit wenigstens einer vor- zugsweise eine Erregerspule (6) umfassenden Erregereinheit (4) einer Inspektions- vorrichtung (2) ein magnetisches Wechselfeld erzeugt wird, wobei während einer Bewegung der Inspektionsvorrichtung (2) entlang des Betonspannelementes (34) an wenigstens einer ersten Position mittels wenigstens eines vorzugsweise eine erste Sensorspule (14) aufweisenden ersten Magnetfeldsensors (12) der Inspektionsvor- richtung (2) auf Basis eines resultierenden Magnetfelds erste Messdaten aufgenom- men werden, wobei während der Bewegung der Inspektionsvorrichtung (2) entlang des Betonspannelementes (34) an wenigstens einer zweiten Position mittels wenigs- tens eines vorzugsweise eine zweite Sensorspule (15) aufweisenden zweiten Mag- netfeldsensors (13) der Inspektionsvorrichtung (2) auf Basis des resultierenden Mag- netfelds zweite Messdaten aufgenommen werden, wobei das magnetische Wechsel- feld in einer Längsrichtung der Rohrleitung (26) hinter der ersten Position und vor der zweiten Position erzeugt wird, und wobei ein sich aus den ersten Messdaten und den zweiten Messdaten ergebendes Signal hinsichtlich der Größe und/oder Phase des resultierenden Magnetfelds ausgewertet wird, wobei sich die von den Magnet- feldsensoren aufgenommenen Signale im Fall eines intakten Betonspannelements zumindest im Wesentlichen kompensieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Magnet- feldsensor (12) in Längsrichtung der Rohrleitung (26) vor der Erregereinheit (4) misst und der zweite Magnetfeldsensor (13) in Längsrichtung der Rohrleitung (26) hinter der Erregereinheit (4) misst.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mag- netfeldsensoren (12, 13) in einer Längsrichtung der Inspektionsvorrichtung (2) hin- tereinander und insbesondere symmetrisch um eine Längsmittelachse (24) der In- spektionsvorrichtung (2) herum angeordnet sind und das resultierende Magnetfeld an mehreren in Längsrichtung der Inspektionsvorrichtung (2) hintereinander befindli- chen Positionen aufgenommen wird.

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Wechselfeld axial ausgerichtet ist.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Defekt des Betonspannelements (34) auf Basis zweier aufeinander folgen- der insbesondere unterschiedlicher Extrema der Größe und/oder Phase des resultie- renden Magnetfeldes detektiert wird.

6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Wechselfeld mittig zwischen dem ersten Magnetfeldsensor (12) und dem zweiten Magnetfeldsensor (13) erzeugt wird.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das resultierende Magnetfeld mittels des ersten Magnetfeldsensors (12) in der

Rohrleitungsmitte gemessen wird und/oder mittels des zweiten Magnetfeldsensors (13) in der Rohrleitungsmitte gemessen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das resultierende Magnetfeld mit einem außerhalb der Rohrleitungsmitte angeordne- ten ersten Magnetfeldsensor (12) und/oder einem außerhalb der Rohrleitungsmitte angeordneten zweiten Magnetfeldsensor (13) gemessen wird.

9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche mit mehreren ersten Mag- netfeldsensoren (12) und/oder mehreren zweiten Magnetfeldsensoren (13), dadurch gekennzeichnet, dass mittels zumindest mehrerer in radialer Richtung versetzt zuei- nander angeordneter erster bzw. zweiter Magnetfeldsensoren (12, 13) jeweils das resultierende Magnetfeld gemessen wird.

10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Erregereinheit (4) erzeugte Wechselfeld mittels zumindest eines Abschirmelements (20) in Richtung des zumindest einen ersten Magnetfeldsensors (12) und/oder in Richtung des zumindest einen zweiten Magnetfeldsensors (13) ab- geschwächt wird.

11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nacheinander und/oder gleichzeitig magnetische Wechselfelder unterschiedli-

cher Frequenz erzeugt und die sich hieraus ergebenen Messdaten von dem zumin- dest einen ersten Magnetfeldsensor (12) und/oder dem zumindest einen zweiten Magnetfeldsensor (13) aufgenommen werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Datenaus- wertung ein Störsignal durch Subtraktion der skalierten Amplitudenwerte von den Phasenwerten reduziert wird.

13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Messdaten mit differenziell geschalteten ersten und zweiten Magnetfeldsensoren (12, 13) aufgenommen werden oder zur Auswertung des resultierenden Magnetfeldes eine Differenz der ersten und zweiten Messdaten gebildet wird.