DE10060976A1 - Vorrichtung zur Leckageerkennung und Leckageortung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Leckageerkennung und Leckageortung mit einer permeablen Sammelleitung (1), die mit einer Pumpe (2) für ein Transportmedium und mit mindestens einem Sensor (4) für einen bei einer Lackage austretenden Stoff verbunden ist. Es ist vorgesehen, dass die Pumpe (2) als Druckpumpe in Strömungsrichtung mit dem Anfang der Sammelleitung (1) verbunden ist. Der Sammelleitung (1) sind voneinander beabstandet mehrere Sensoren (4) für den austretenden Stoff zugeordnet. Alle Sensoren (4) sind über eine elektrische Versorgungs- und Messleitung (6) mit einer Auswerteeinheit (3) am Ende der Sammelleitung (1) verbunden. Opferanoden (7) an einer zu überwachenden Pipeline (5) können als Wegmarken dienen, die Quellen für detektierbaren Wasserstoff sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Leckageerkennung und Leckageortung mit einer permeablen Sammelleitung, die mit einer Pumpe für ein Transportmedium und mit mindestens einem Sensor für einen bei einer Leckage austretenden Stoff verbun­ den ist.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 24 31 907 C3 bekannt. Sie bildet das Leckerkennungs- und Ortungssystem (LEOS), das beispielsweise an einer Pipeline eingesetzt wird. Falls ein Stoff aus einem Leck in einer Pipeline austritt, gelangt die­ ser Stoff durch Diffusion in die Sammelleitung und wird spä­ ter zusammen mit einem Transportmedium mittels der Pumpe durch die Sammelleitung zu einem Sensor gebracht und dort de­ tektiert. Aus der Transportzeit und der bekannten Strömungs­ geschwindigkeit wird dann der Leckageort bestimmt.

Die bekannte Vorrichtung arbeitet mit einer Saugpumpe. Da der erreichbare Unterdruck begrenzt ist, kann das System nur über eine Distanz von maximal 15 km eingesetzt werden. An langen Gas- oder Ölleitungen müssen daher mehrere Systeme hinterein­ ander angeordnet werden.

An einer Pipeline, die über große Distanzen (ca. 800 km) un­ ter Wasser verlegt ist, sind aufwendige Stationen für Pumpe und Sensor nur am Anfang oder am Ende der Sammelleitung mög­ lich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung zur Leckageerkennung und Leckageortung anzugeben, bei der nur ein System notwendig ist, um eine Überwachung einer sehr langen Pipeline durchzuführen, wobei die Pipeline bis zu 500 km lang sein kann.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass die Pumpe als Druckpumpe in Strömungsrichtung mit dem Anfang der Sammelleitung verbunden ist, dass der Sammelleitung mehrere voneinander beabstandete Sensoren für den austretenden Stoff zugeordnet sind und dass alle Sensoren über eine elektrische Versorgungs- und Messleitung mit einer Auswerteeinheit am Ende der Sammelleitung verbunden sind.

Mit dem Einsatz einer Druckpumpe wird der Vorteil erzielt, dass ein Transportmedium über die genannte sehr große Entfer­ nung zuverlässig transportiert werden kann, ohne dass zusätz­ liche Pumpen erforderlich wären. In der Sammelleitung kann ein so hoher Druck aufgebaut werden, dass auch nach 500 km noch eine Strömung vorhanden ist. Dadurch, dass der Sammel­ leitung mehrere Sensoren zugeordnet sind, wird der Vorteil erzielt, dass der eindiffundierte Stoff schneller erkannt wird, als es bei einem sehr langen Transport bis zum Ende der Sammelleitung möglich wäre. Darüber hinaus könnte nach einem sehr langen Transport des Stoffes dieser über eine längere Rohrstrecke als beim Eindringen verteilt und dadurch die De­ tektion erschwert sein. Die einzelnen Sensoren benötigen nur eine elektrische Versorgungs- und Messleitung, um die gemes­ senen Werte zu einer zentralen Auswerteeinheit am Ende der Sammelleitung zu senden. Dort kann dann jeder Streckenab­ schnitt zwischen der Pumpe und dem ersten Sensor, zwischen zwei benachbarten Sensoren oder zwischen dem letzten Sensor der Sammelleitung und einem zusätzlichen Sensor in der Aus­ werteeinheit getrennt betrachtet werden.

Der Abstand der Sensoren kann zwischen 10 km und 50 km betra­ gen, während die Länge der gesamten Sammelleitung zwischen 400 km und 800 km betragen kann.

Beispielsweise sind der Sammelleitung als Wegmarken an be­ kannten Stellen und beabstandet Quellen eines detektierbaren Gases zugeordnet, das nicht einem bei einer Leckage austre­ tenden Stoff entspricht. Den Sensoren für den austretenden Stoff sind dann Sensoren für das detektierbare Gas räumlich zugeordnet. Die Sensoren für den austretenden Stoff regist­ rieren das Gas in der Regel nicht.

Es ist aber auch möglich Kombinationssensoren für den Stoff und das Gas zu verwenden.

Mit der Weiterbildung der Vorrichtung wird der Vorteil er­ zielt, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Transportmediums in der Sammelleitung nicht bekannt zu sein braucht. Es reicht aus, dass die Orte genau bekannt sind, an denen das detek­ tierbare Gas in die Sammelleitung gelangt. In einem Sensor dienen dann die ankommenden Maxima des detektierbaren Gases als Wegmarken, die einem bestimmten Ort an der Sammelleitung zuzuordnen sind. Tritt beispielsweise ein Maximum eines Stof­ fes zwischen dem zweiten und dem dritten Maximum des Gases auf, steht fest, dass der Stoff zwischen der zweiten und der dritten Quelle des detektierbaren Gases in die Sammelleitung gelangt ist. Da die Orte dieser Quellen genau dokumentiert sind und darüber hinaus vom Abstand des Stoffmaximums vom be­ nachbarten Gasmaximum auf den Abstand des Leckageortes von dem entsprechenden Quellenort geschlossen werden kann, ist eine zuverlässige Leckageortung gegeben.

Beispielsweise sind die Wegmarken Opferanoden, die Quellen für Wasserstoff sind. Solche Opferanoden sind an einer Pipe­ line an genau bekannten Positionen angebracht, um eine Korro­ sion der Pipeline zu verhindern. Die Opferanoden bestehen in der Regel aus Aluminium und haben negative Zonen, an denen Wasserstoff entsteht, der dann als detektierbares Gas an ge­ nau bekannten Orten in die Sammelleitung gelangt.

Beispielsweise sind die Wegmarken Metallkörper, die aus einem edleren Metall als die Opferanoden bestehen und mit diesen elektrisch verbunden sind. Damit wird der besondere Vorteil erzielt, dass stets genügend Wasserstoff erzeugt wird.

Der Metallkörper, der als Kathode wirkt, ist von der Opfer­ anode, z. B. durch Kunststoff, elektrisch isoliert und mit ei­ ner elektrischen Leitung an die Opferanode angeschlossen.

Die Erzeugung von Wasserstoff ist an einer Opferanode, bzw. an einem mit der Opferanode verbundenen Metallkörper bei ei­ ner unter Wasser verlegten Sammelleitung zuverlässig möglich.

Um sicherzustellen, dass die Sensoren für den aus einem Leck austretenden Stoff nicht durch Wasserstoff gestört werden, sind den Sensoren für den austretenden Stoff beispielsweise Katalysatoren zur Umwandlung von Wasserstoff in nicht detek­ tierbaren Wasserdampf vorgeschaltet. Zur Detektion des Was­ serstoffes selbst sind dann eigene Sensoren vorhanden.

Mit der Vorrichtung nach der Erfindung wird der Vorteil er­ zielt, dass das als solche bekannte Leckerkennungs- und Or­ tungssystem (LEOS) auch über sehr große Entfernungen, z. B. bis 500 km, und auch an einer Unterwasserpipeline einsetzbar ist.

Die Vorrichtung zur Leckageerkennung und Leckageortung nach der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert:
Die Zeichnung zeigt eine ungefähr 500 km lange Sammelleitung 1 für das als solches bekannte Leckerkennungs- und Ortungs­ system, die von einer Pumpe 2, die als Druckpumpe arbeitet, ausgeht und an einer Auswerteeinheit 3 endet, in der sich ein letzter Sensor 4 befindet. Die übrigen Sensoren 4 sind beabstandet der Sammelleitung 1 zugeordnet. Falls aus einer benachbarten Pipeline 5 an einem Leck ein Stoff austritt, ge­ langt dieser zur benachbarten Sammelleitung 1, diffundiert in diese Sammelleitung 1 hinein und wird bei einem folgenden Pumpvorgang zum nächsten Sensor 4 transportiert und dort re­ gistriert. Die Sensoren 4 sind alle über eine elektrische Versorgungs- und Messleitung 6 mit der Auswerteeinheit 3 ver­ bunden, wo dann der Leckageort bestimmt wird.

Damit nicht die Strömungsgeschwindigkeit in der sehr langen Sammelleitung zur Berechnung des Leckageortes benötigt wird, sind an bekannten Stellen Wegmarken angeordnet. Diese beste­ hen beispielsweise aus den bekannten Opferanoden 7 an einer unter Wasser verlegten Pipeline 5. An diesen Opferanoden ent­ steht Wasserstoff, der genauso wie der zu detektierende, aus der Pipeline 5 ausgetretene Stoff in die Sammelleitung 1 hin­ eingelangt und mit dem Sensor 4 oder einem eigenen dem Sensor 4 zugeordneten Wasserstoffsensor, der sich am gleichen Ort befindet, detektiert wird. Da die Orte der Wasserstoffquel­ len, nämlich die Orte der Opferanoden 7 bekannt sind, kann aus der Position eines Maximums für einen aus einem Leck aus­ getretenen Stoff zwischen zwei Wasserstoffmaxima auf den Le­ ckageort geschlossen werden, ohne dass die Strömungsgeschwin­ digkeit in der Sammelleitung 1 bekannt sein muss.

Zur Verbesserung der Wegmarken, bzw. Wasserstoffquellen, sind Metallkörper 8 vorgesehen, die aus einem edleren Metall als die Opferanoden 7 bestehen, von diesen durch einen Kunststoff elektrisch isoliert sind und über eine elektrische Leitung mit den Opferanoden 7 verbunden sind. An diesen Metallkörpern 8 wird deutlich mehr Wasserstoff als an den Opferanoden 7 selbst erzeugt.

Damit die Sensoren 4 für den austretenden Stoff durch den Wasserstoff, der dann mit anderen Sensoren gemessen wird, nicht gestört werden, sind vorgeschaltete Katalysatoren 9 vorgesehen, die den Wasserstoff in nicht störenden Wasser­ dampf umwandeln.

Es wird der Vorteil erzielt, dass Leckageorte auch an einer sehr langen nicht zugänglichen Pipeline 5 zuverlässig be­ stimmt werden können.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Leckageerkennung und Leckageortung mit ei­ ner permeablen Sammelleitung (1), die mit einer Pumpe (2) für ein Transportmedium und mit mindestens einem Sensor (4) für einen bei einer Leckage austretenden Stoff verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (2) als Druckpumpe in Strömungsrichtung mit dem Anfang der Sammelleitung (1) verbunden ist, dass der Sammelleitung mehrere (1) voneinander beabstandete Sensoren (4) für den austretenden Stoff zugeordnet sind und dass alle Sensoren (4) über eine elektrische Versorgungs- und Messleitung (6) mit einer Auswerteeinheit (3) am Ende der Sammelleitung (1) ver­ bunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelleitung (1) als Wegmarken an bekannten Stellen und beabstandet Quellen eines detektierbaren Gases zugeordnet sind, das nicht einem bei einer Leckage austretenden Stoff entspricht, und dass Sensoren für das Gas den Sensoren (4) für den austretenden Stoff, die das Gas nicht erkennen, räum­ lich zugeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegmarken Opferanoden (7) sind, die Quellen für Wasserstoff sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegmarken Metallkörper (8) sind, die aus einem edleren Metall als die Opferanoden (7) bestehen und mit diesen elektrisch verbunden sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas Wassersoff ist und dass den Sensoren (4) für den austretenden Stoff Katalysatoren (9) zur Umwandlung von Wasserstoff in nicht detektierbaren Wasserdampf vorgeschaltet sind.