DK168606B1 - Fremgangsmåde til detektering og kvantificering af lækager i rørledningssystemer - Google Patents

Description

i DK 168606 B1

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til detektering og kvantificering af lækager i rørledningssystemer, især i vandforsynings- og spildevandssystemer, i det følgende betegnet "rørsystemet".

5

Det er af økonomisk betydning, at et samfunds vandforsynings- og spildevandssystem kontinuerligt genopbygges og vedligeholdes. Ikke blot er omkostningerne til fornyelse af rørsektioner og reparation af ødelagte rørsektioner 10 høje, men der findes også et andet problem, der kan medføre store omkostninger, nemlig fortynding af spildevandet ved indsivning af vand fra overfladevandrøret i ledningssystemet til spildevandsrøret samt indstrømning af andet irrelevant vand, f.eks. grundvand eller rent vand.

15 På grund af denne fortynding vil der optræde en større kapacitetsbelastning af spildevandsbehandlingsanlægget, idet der fås et forøget volumen af det indkommende vand, som skal renses, hvilket fører til forøgede driftsomkostninger .

20

En anden vigtig faktor set fra et miljømæssigt synspunkt er følgende: hvis det overfladevand, der sædvanligvis føres ud i en recipient uden rensning, opblandes med spildevand, vil der optræde en uønsket belastning af miljøet.

25

For at foretage de nødvendige foranstaltninger til genopbygning og vedligeholdelse af vandforsynings- og spildevandssystemer med henblik på at hindre eller eliminere ovennævnte problemer eller lignende, er det nødvendigt at 30 besidde et godt kendskab til rørsystemets tilstand. En sådan undersøgelse bør gennemføres på flere subniveauer.

På det første niveau klassificeres rørsystemet i "dårligt fungerende" og "fungerende" dele. Denne analyse vil tilvejebringe et sammensat billede af aktuelle skader i sy-35 stemet. De områder, som ønskes underkastet yderligere undersøgelse og analyse, udvælges, således at de dårlige rørsektioner på et andet subniveau kan spores ind blok DK 168606 B1 2 for blok. Endelig foretager man på et tredie subniveau undersøgelse af områder af størrelsesordenen nogle meter, således at skadens størrelse og omfang bestemmes eksakt.

5 Undersøgelser af denne art er hidtil gennemført ved hjælp af TV-teknik. Man har nedsænket et TV-kamera i rørsystemet til direkte observation af mulige lækager. Ved denne metode kan man imidlertid kun bestemme større lækager, hvor der indstrømmer definerbare vandmængder ved en given 10 position. Det har ikke været muligt at foretage en eksakt lokalisering af mindre lækager med gennemsivende vand. En yderligere ulempe ved den kendte teknik består i, at normal drift af rørsystemet ikke er mulig under undersøgelsen. I visse tilfælde må det afprøvede rør f.eks. lukkes 15 af, eller den gennemstrømmende væske må ledes uden om det undersøgte rørafsnit.

En af de til grund for opfindelsen liggende opgaver går ud på at tilvejebringe en bestemmelse eller vurdering af 20 størrelsen af irrelevant indstrømning i rørsystemet samt en bestemmelse af vekselvirkningen mellem rørene i rørsystemet, dvs. en lækage fra et rør til et andet. Ved "irrelevant indstrømning" forstås her f.eks. indstrømning af rent vand eller grundvand. Den til grund for opfindel-25 sen liggende opgave går endvidere ud på at muliggøre undersøgelse af rørsystemet uden afbrydelse eller forstyrrelse af den normale drift.

Det er kendt at foretage detektering af lækager i indivi-30 duelle rør i forskellige systemer, f.eks. i vand- eller gasrør, ved tilførsel af radioaktive prøvestoffer eller tracere, jfr. DE patentskrift nr. 1 279 382, ved tilførsel af forbindelser, der reagerer med luft ved en lækage under dannelse af et synligt reaktionsprodukt, jfr. SE 35 patentskrift nr. 381 931, ved tilførsel af forbindelser, der kan detekteres med en infrarød detektor (ibid), eller ved tilførsel af freon, jfr. SE patentskrift nr. 395 768, DK 168606 B1 3 der kan detekteres med en lækagedetektor af kendt konstruktion.

Grundidéen ved den her omhandlede fremgangsmåde går ud på 5 at tilføre forskellige røbestoffer til hvert af rørene i rørsystemet og bestemme koncentrationerne af disse røbestoffer ved positioner, der ligger længere fremme set i strømningsretningen, således at man kan bestemme indstrømningen af irrelevant vand samt vekselvirkningen mel-10 lem rørene, dvs. indstrømningen af vand i det pågældende rør fra andre rør, hidrørende fra en lækage.

Da denne vekselvirkning kan bestemmes, er det i modsætning til den kendte teknik muligt også at bestemme læka-15 gen fra et rør. Herved tilvejebringes en yderligere vurdering af lækagens størrelse, da koncentrationen af røbestofferne er relateret til strømningen gennem lækagen.

Den foreliggende opfindelse angår således en fremgangs-20 måde til detektering og kvantificering af lækager i rørledningssystemer, især i vandforsynings- og spildevandssystemer, omfattende mindst to parallelle rørledninger, der er ejendommelig ved, 25 a) at man tilfører en stor konstant mængde væske pr. tidsenhed til et af rørene i systemet ved en første position i det område, der ønskes undersøgt, b) at man tilfører forskellige lækageindikatorer til 30 hvert af rørene i systemet i et længere tidsrum med konstant koncentration og tilførselshastighed, c) at man lader systemet opnå ligevægtstilstand (steady state), 35 d) at man ved mindst to andre positioner udtager prøver fra hvert rør til bestemmelse af koncentrationen af læka DK 168606 B1 4 geindikatorerne, og at vekselvirkningen mellem rørene i systemet bestemmes ved måling af indsivningen i et rør af fra et andet/andre rør hidrørende røbestof(fer).

5 Foretrukne udførelsesformer for opfindelsen er angivet i krav 2-5.

I det følgende illustreres opfindelsen nærmere ved et ikke begrænsende eksempel i form af en lækagesøgning i et 10 rørsystem. Det er imidlertid åbenbart for en fagmand, at opfindelsen også kan anvendes til andre rørsystemer.

Den her omhandlede fremgangsmåde blev gennemført på tre niveauer. Formålet med undersøgelsen på første niveau be-15 står i at tilvejebringe en grov oversigt over de områder i systemet, der kræver en nærmere analyse. Perifert i rørsystemet tilføres en vis mængde vand til røret til overfladevand, når dette kræves. Herved simuleres driftsbetingelser med stor opfyldningsgrad i røret til overfla-20 devand, som f.eks. efter regn. Ved passende borepositioner længere fremme set i strømningsretningen forsynes overfladevandrøret og spiIdevandsrøret med forskellige lækageindikatorer, enten gennem en længere tidsperiode med konstant koncentration og tilførselshastighed eller 25 portionsvis. Denne tilførsel aktiveres med et automatisk og indstilleligt doseringsapparat, fortrinsvis en doseringspumpe .

På tale som lækageindikatorer kommer røbestoffer, der 30 skal være "vandægte", dvs. som ikke adsorberes på rørvæggene eller bindes til de materialer eller substanser, der foreligger opløst eller suspenderet i det gennem rørene strømmende vand. De i lækageindikatorerne indgående substanser må naturligvis ikke påvirke rørsystemet ved kor-35 rosion. Ved udvalget af lækageindikatorerne bør man også tage hensyn til forskellige miljømæssige forhold, f.eks. indvirkningen på følsomme recipienter, såsom søer, vand- DK 168606 B1 5 løb og andre vandveje, samt til det biologiske trin i vandrensningsanlæggene, hvor de aktive mikroorganismer kan inaktiveres med toksiske substanser.

5 Efter tilføringen af røbestofferne får systemet lov at indstille sig til ligevægt, således at koncentrationerne af røbestofferne ikke længere ændres med tiden.

Når der er opnået ligevægt, udtages prøver ved en boring 10 beliggende længere fremme set i strømningsretningen tæt ved udløbet af et større opsamlingsrør. Disse prøver underkastes en kemisk og/eller fysisk analyse til bestemmelse af koncentrationer af de anvendte røbestoffer. Der udtages prøver ved forskellige positioner svarende til 15 omstændigheder med henholdsvis høj og lav spildevandspro-duktion. Prøveudtagningen kan gennemføres under anvendelse af vilkårlige kendte prøveudtagningsorganer eller simpelthen ved nedfiring af en prøveflaske i udboringen, således at flasken fyldes, hvorefter den hejses op igen.

20 På det andet niveau bestemmer man på den ene side vekselvirkningen mellem rørene til spildevand og overfladevand i sektioner mellem på hinanden følgende udboringer - på den anden side indstrømningen af irrelevant vand (rent 25 vand, grundvand) til røret til spildevand mellem på hinanden følgende boringer. Dette gennemføres principielt som på første niveau, dvs. at man, når der er behov derfor, perifert i rørsystemet tilfører overfladevandet en vis mængde vand, som svarer til driftsomstændigheder med 30 stor opfyldningsgrad i røret til overfladevand, som f.eks. efter regn. Lækageindikatorer tilføres til rørene til overfladevand og spildevand ved passende udboringer længere fremme, set i strømningsretningen, i forhold til de udboringer, hvor der blev tilført vand. Denne tilfør-35 sel foretages gennem en længere tidsperiode med konstant koncentration og tilførselshastighed. Denne tilføring foretages automatisk ved hjælp af et indstilleligt dose- DK 168606 B1 6 ringsapparat, fortrinsvis en doseringspumpe. Som lækageindikatorer anvendes de samme som oven for beskrevet. Derpå udtages prøver i boringer beliggende længere fremme på samme måde som ved det første niveau til bestemmelse 5 af koncentrationen af røbestofferne.

Ved beregning af strømningen i rørene anvendes følgende relation: 10 cQ x q = c1 k Q, hvor

Cq = koncentrationen af det tilførte røbestof q = røbestofstrømning c^ = koncentrationen af et røbestof ved en prøve- 15 udtagningsposition Q = strømning i spildevandsrør.

Cq og q er kendte størrelser, medens c^ bestemmes ved analyse, hvorefter Q kan beregnes.

20

Ud fra de målte værdier kan man beregne Q ved forskellige positioner ned gennem rørsystemet, hvorefter man kan foretage en bestemmelse af lækagen og indblandingen med overfladevand i røret til spildevand og vice versa. Sam-25 tidigt fås nøjagtige strømningsbestemmelser ved udtagningspositionerne til beregning af indstrømningen af andet irrelevant vand (f.eks. rent vand og grundvand) i spildevandsrøret mellem prøveudtagningspositionerne. Beregningen gennemføres således, at man for hver del af 30 rørsektionen bestemmer forøgelsen af mængden af spildevand i røret mellem to prøveudtagningspositioner ved differensberegning og sætter forøgelsen i relation til antallet af fungerende forgreninger. Den herved beregnede strømningsforøgelse pr. fungerende forgrening sættes i 35 relation til resten af rørsystemet. Derefter foretages en vurdering af sandsynligheden for irrelevant vand i røret til spildevand for det pågældende rørafsnit.

7 DK 168606 B1 På det tredie niveau foretages en omhyggelig undersøgelse af individuelle, meterlange rørsektioner, hvor man har konstateret lækage under anvendelse af ovennævnte meto der.

5

Denne metode er i princippet den samme som for niveau to, bortset fra en forskel ved prøveudtagningsmetoden. Til nøjagtig bestemmelse af forekomsten af en indstrømning udtages prøver i røret mellem to på hinanden følgende ud-10 boringer. Udtagningen gennemføres på følgende måde: der trækkes en vire mellem udboringerne. På viren anbringes en slange, der er forbundet med en pumpe med negativt tryk. Viren og slangen forsynes med målemærker, således at man kan aflæse den afstand fra udboringen, hvor prøven 15 udtages. Under anvendelse af denne metode kan man således udtage prøver på vilkårlige positioner langs røret mellem to udboringer.

20 25 30 35

Claims (5)

1. Fremgangsmåde til detektering og kvantificering af læ-5 kager i rørledningssystemer, især i vandforsynings- og spildevandssystemer omfattende mindst to parallelle rørledninger, kendetegnet ved, a) at man tilfører en stor konstant mængde væske pr. 10 tidsenhed til et af rørene i systemet ved en første position i det område, der ønskes undersøgt, b) at man tilfører forskellige lækageindikatorer til hvert af rørene i systemet i et længere tidsrum med kon- 15 stant koncentration og tilførselshastighed c) at man lader systemet opnå ligevægtstilstand (steady state), 20 d) at man ved mindst to andre positioner udtager prøver fra hvert rør til bestemmelse af koncentrationen af lækageindikatorerne, og at vekselvirkningen mellem rørene i systemet bestemmes ved måling af indsivningen i et rør af fra et andet/andre rør hidrørende røbestof(fer). 25

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at man udtager prøverne til bestemmelse af koncentrationerne af lækageindikatorerne på flere efter hinanden følgende positioner beliggende efter den første posi- 30 tion, set i strømningsretningen.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at man udtager flere prøver fra et rør mellem to på hinanden følgende udtagningspositioner i samme rør 35 ved hjælp af en med en pumpe forbundet slange, som trækkes gennem røret mellem de to på hinanden følgende udtagningspositioner, idet man udtager prøver ved ønskede po- 9 DK 168606 B1 sitioner, der bestemmes ved målemærker på slangen eller på et særskilt målebånd.

4. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, 5 kendetegnet ved, at den tilførte væske er konstant og rigelig i forhold til den normale strømning gennem røret.

5. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, 10 kendetegnet ved, at man bestemmer koncentrationen af lækageindikatoren ved kemisk og/eller fysisk analyse og vekselvirkningen mellem rørene ved påvisning af indsivning i et rør af røbestoffer hidrørende fra andre rør. 15 20 25 30 35