WO2017129187A1 - Vorrichtung zur erfassung von gas in flüssigkeiten - Google Patents

Vorrichtung zur erfassung von gas in flüssigkeiten Download PDF

Info

Publication number
WO2017129187A1
WO2017129187A1 PCT/DE2017/200008 DE2017200008W WO2017129187A1 WO 2017129187 A1 WO2017129187 A1 WO 2017129187A1 DE 2017200008 W DE2017200008 W DE 2017200008W WO 2017129187 A1 WO2017129187 A1 WO 2017129187A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sensor
gas
liquid
sensors
sensor arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2017/200008
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Marx
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stefan Marx
Original Assignee
Stefan Marx
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stefan Marx filed Critical Stefan Marx
Priority to GB1811306.8A priority Critical patent/GB2562925B/en
Publication of WO2017129187A1 publication Critical patent/WO2017129187A1/de
Priority to NO20180976A priority patent/NO349295B1/no
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/18—Water
    • G01N33/1826—Organic contamination in water
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/0047—Organic compounds
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24—Earth materials
    • G01N33/241—Earth materials for hydrocarbon content

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting gas in liquid.
  • WO 96/34285 A1 discloses a device provided primarily for detecting hydrocarbon gases in water.
  • This device has a semiconductor sensor arranged in a measuring space for the detection of hydrocarbons, wherein the measuring space is completely encapsulated apart from an opening to the water environment of the device. The opening is closed by a gas-permeable, but otherwise impermeable membrane.
  • the hydrocarbon concentration determined on the basis of the sensor signals can be subject to considerable inaccuracies, since different physical and / or chemical effects can lead to a measured value drift of the semiconductor sensor.
  • the invention has the object to provide a device for detecting gas in liquid, which does not have the disadvantage of the prior art device.
  • the device according to the invention serves to detect gas in a liquid. Not only, but primarily, it is intended to review underwater installations for offshore exploration and offshore oil and gas production.
  • the device may be used in conjunction with a cable-guided underwater vehicle (ROV), an autonomous underwater vehicle (AUV) or in conjunction with a long-term monitoring station located in close proximity to a submerged exploration or production facility. to detect leaks at the exploration and production facilities.
  • ROV cable-guided underwater vehicle
  • AUV autonomous underwater vehicle
  • the device has a sensor arrangement which is connected to the environment of the device and thus also to one in the environment contained gas.
  • This sensor arrangement is equipped with at least one gas sensor, which supplies a corresponding measurement signal in the presence of a gas to be detected.
  • a gas sensor such a gas sensor is preferably provided, which rather provides an electrical measurement signal.
  • a measured value drift may occur, so that the measurement signal provided by the gas sensor alone is not very meaningful, since it is constantly changing.
  • the device according to the invention has a second sensor arrangement which has a gas sensor identical to the gas sensor of the first sensor arrangement, wherein the second sensor arrangement is connected to the surroundings of the apparatus via a buffer space.
  • the buffer space preceding the second sensor arrangement has the significance of forming a reservoir for liquid which keeps the gas to be detected away from the at least one gas sensor of the second sensor arrangement, but the gas sensor of the second sensor arrangement otherwise has the same physical and / or or chemical influences such as the gas sensor of the first sensor arrangement is exposed. This is expediently achieved in that the buffer space is already filled with liquid before the device is used, which does not contain the gas to be detected.
  • the gas sensor of the second sensor arrangement is of identical design to the gas sensor of the first sensor arrangement and apart from the fact that it does not come into contact with the gas to be detected, the same ambient conditions as the gas sensor of the first sensor arrangement is exposed, is its measurement signal influenced by these environmental influences in the same way as the measurement
  • the gas sensor of the first sensor arrangement ie, since the gas sensors of the two sensor arrangements have identical sensor properties, the measured values determined by the two gas sensors drift in the same direction with a comparable gradient.
  • the gas sensor of the second sensor arrangement provides a reference signal to the measurement signal of the gas sensor of the first sensor arrangement, which makes it possible to eliminate a measured value drift from the measurement signal of the gas sensor of the first sensor arrangement.
  • This procedure results in the fact that the concentration of a gas can be determined with a very high accuracy even with a measured value drift caused by changing environmental conditions.
  • the buffer space is open towards the liquid surrounding the device. Accordingly, there is an overflow possibility from the outside environment of the device to the gas sensor for an ambient liquid of the device via the buffer space.
  • the overflow of the liquid into the buffer space and to the gas sensor of the second sensor arrangement or the associated filling of the buffer space with the liquid is expediently carried out when the gas to be detected is not contained in the liquid. If the device according to the invention is in an environment in which the liquid contains the gas to be detected, it must be ensured that the gas sensor of the second sensor arrangement does not interact with this gas when a gas in the liquid is detected by the gas sensor of the first sensor arrangement comes into contact.
  • the shape and dimensions of the buffer space expediently to be selected such that the gas in the liquid during the detection of the gas by the gas sensor of the first sensor arrangement can not reach the gas sensor of the second sensor arrangement.
  • the buffer space is designed to be open towards the liquid surrounding the device, such a configuration may also be advantageous in which the buffer space is closed towards the liquid surrounding the device by an elastic membrane.
  • This elastic membrane is typically both liquid impermeable and gas impermeable.
  • the buffer space is in this case filled with a liquid whose physical and chemical properties suitably correspond to those of the liquid in which the device according to the invention is used.
  • this buffer space is advantageously formed by a multiply wound tube.
  • the multiplicity of turns of the tube has the advantage that, given a comparatively small installation space, the tube can have a relatively large length and thus forms a correspondingly large flow path from the liquid environment of the device to the gas sensor of the second sensor arrangement.
  • the methane is required at a preferred inner diameter of the pipe of 0.5-10 mm and a preferred length of the pipe of 10-15 cm due to the diffusion of methane into water for at least two days to separate from that with the outside environment - Get tion in directly connected pipe end to the gas sensor of the second sensor assembly.
  • this period of time can be considerably increased, so that it is ensured in any case that the gas in the water does not reach the gas sensor of the second sensor arrangement during the detection of the gas by the gas sensor of the first sensor arrangement.
  • the two sensor arrangements each communicate with a measuring space closed by means of a gas-permeable membrane.
  • a gas-permeable membrane This is to be understood as meaning an arrangement of the two sensor arrangements in which the sensors of the sensor arrangements are in contact with the interior of the respective measurement space, wherein the sensors of the sensor arrangements can advantageously also be arranged completely within the measurement spaces.
  • the membrane, which closes the measuring space in connection with the first sensor arrangement forms a liquid-tight barrier directly to the outside environment of the device, and the membrane which forms the measuring space in connection with the second sensor arrangement closes, forms a liquid-tight barrier to the buffer space.
  • the measuring chambers communicating with the two sensor arrangements each contain only one gas phase.
  • the membrane which closes the measuring space which is connected to the first sensor arrangement the gas contained in the ambient liquid of the device and to be detected diffuses into the gas which is in contact with the first sensor arrangement. binding measuring room.
  • the liquid itself can not pass through the membrane. The diffusion of the gas continues until a thermodynamic equilibrium is established between the gas and the liquid. For this to happen as quickly as possible, the internal volume of the measuring space should be kept as small as possible.
  • the two, the measuring chambers occluding membranes can generally be formed of all suitable membrane materials, it being only necessary to ensure that the membrane on the one hand are gas permeable and on the other hand liquid impermeable.
  • the membranes are preferably silicone membranes.
  • the membranes are each supported on a correspondingly pressure-resistant, gas-permeable plate.
  • This plate may for example consist of sintered metal, sintered or otherwise produced ceramic or glass.
  • the gas sensors of the first and the second sensor arrangement can advantageously be formed by semiconductor sensors.
  • semiconductor sensors have a gas-sensitive semiconductor layer, which is usually formed from a metal oxide.
  • the semiconductor sensors are energized. Under a certain gas influence, the conductivity of the semiconductor sensor changes and leads to a change in resistance, which forms the basis for the measurement signal supplied by the semiconductor sensor.
  • the use of the semiconductor sensors is advantageous in that they are relatively inexpensive to obtain and their energy consumption is relatively low. The latter characteristic makes them particularly suitable for use in autonomously operated gas detection devices where the power supply of the device is disposed within the device.
  • the gas sensors of the first and the second sensor arrangement can also be formed by optical sensors.
  • TDLS Tunable Diode Laser Spectroscopy
  • an optical signal such as an infrared radiation
  • the detector may be a photodetector utilizing the internal or external photoelectric effect or, in the case of using an infrared light source, a thermal detector, e.g. a pyroelectric detector or Thermopilede- act detector which converts the heat energy of the infrared radiation into an electrical or mechanical signal.
  • a thermal detector e.g. a pyroelectric detector or Thermopilede- act detector which converts the heat energy of the infrared radiation into an electrical or mechanical signal.
  • each of the two sensor arrangements has at least one second gas sensor.
  • These second gas sensors of the two sensor arrangements form a redundancy to the two first gas sensors of the sensor arrangements and thus capture the same gas as the first gas sensors.
  • the second gas sensors of the first and second sensor arrangement are expediently designed to be identical and are preferably in each case in connection with a measuring space which is closed by means of a gas-selective membrane wherein the membrane of the first sensor arrangement forms a liquid-tight barrier directly to the outside environment of the device and the membrane of the second sensor arrangement forms a liquid-tight barrier to the buffer space.
  • the configuration of the second gas sensors and the measurement spaces associated therewith can be completely identical to the configuration of the first gas sensors and the measurement spaces associated therewith.
  • the first gas sensors and the second gas sensors of the two sensor arrangement can each also be connected to the same measuring space.
  • the device of the present invention is primarily intended to inspect underwater installations for offshore exploration and offshore oil and gas exploration, thereby providing early detection of leaks in the underwater exploration and production facilities which are initially noticeable by an increased content of hydrocarbon gases in the immediate water environment of these facilities.
  • the gas sensors are designed for the selective detection of hydrocarbon gases.
  • the gas sensor comes into contact with only this special gas.
  • a filter is arranged, which is permeable only for a particular gas.
  • the filter can, for example, be designed such that it only a particular hydrocarbon gas such. B. lets methane through to the gas sensor.
  • the gas sensors are in connection with a sealed by a gas-permeable membrane measuring chamber, it is preferably provided that the filter is formed by a corresponding layer which is mounted on the membrane.
  • each of the two sensor arrangements additionally has a gas sensor for the selective detection of oxygen.
  • the absolute humidity in the measuring chambers in connection with the gas sensors of the two sensor arrangements also affects the measured values of the gas sensors. So z.
  • a sensor for determining the absolute humidity in the measuring space is arranged in the measuring space of the two sensor arrangements.
  • a temperature sensor and a heater are advantageously arranged in the measuring space of the two sensor arrangements, wherein a temperature control device is provided, which regulates the temperature in the measuring space to a constant value.
  • a gas pressure sensor is arranged in the measuring space of the two sensor arrangements. This gas pressure sensor is advantageously signal-connected to the electronic evaluation unit for determining the concentration of the gas to be detected.
  • the invention takes this into account by preferably providing a sensor which detects the conductivity of the ambient liquid of the device, more preferably a sensor detecting the temperature of the ambient liquid of the device, and furthermore providing a sensor detecting the pressure of the ambient liquid of the device.
  • sensors are also advantageously signal-connected to the electronic evaluation unit for determining the concentration of the gas to be detected.
  • 1 is a sectional view of a device for detecting
  • FIG. 2 shows possible application scenarios of the device according to FIG. 1, FIG.
  • FIG. 3 shows a gas sensor of the device according to FIG. 1 according to a first embodiment
  • FIG. 4 shows a gas sensor of the device according to FIG. 1 according to a second embodiment
  • FIG. 5 shows a cable-guided underwater vehicle shown in FIG. 2.
  • the device 2 shown in detail in FIG. 1 is intended for underwater assessment of offshore installations for the extraction and transport of crude oil and natural gas located below the water surface and serves to detect any hydrocarbon gases exiting there.
  • Related possible use scenarios of the device 2 are shown in FIG.
  • FIG. 2 shows an offshore installation arranged in a body of water for the extraction of crude oil.
  • this offshore installation also has a number of conveyors arranged below the water surface 4.
  • an underwater structure 10 arranged on the bottom 8 of the water is illustrated in FIG. 2 with conveying lines 12 and 14 extending therefrom, wherein a so-called sub-tree 1 6 adjoins one end of the conveying line 14. If leaks occur at the conveyors arranged below the water surface 4, which are manifested by hydrocarbon gases 20 exiting into the water 18, the device 2 serves to locate these leaks by transferring the hydrocarbon gases then exiting at the leakage point into the water 18 20 detected.
  • the underwater vehicle may be a cable-guided underwater vehicle 22 (ROV) or an autonomous underwater vehicle 24 (AUV). While the autonomous underwater vehicle 24 operates substantially autonomously, in the present case the cable-guided underwater vehicle 22 is remotely controlled by a surface ship 26.
  • the underwater vehicle 22 is connected via a cable 28 to the overwater vessel 26.
  • the cable 28 serves in addition to the power supply of the underwater tool 22 for the transmission of control signals from the surface ship 26 to the underwater vehicle 22 and for data exchange between the device 2 and devices communicating therewith on the surface ship 26.
  • the device 2 shown there has a housing 32.
  • the housing 32 is pressure-resistant and non-pressure-resistant components of the device 2 are flameproof encapsulated in the housing 32.
  • the housing 32 has a base body 34 which forms a hollow body open after two directly opposite sides.
  • An interior 36 of the main body 34 is closed by two pressure-resistant walls 38 and 40, which are arranged in the interior of the base body 34 slightly offset from the open ends of the base body 34.
  • a shoulder 42 is formed in the interior of the main body 34.
  • the plates 44 are each gas-permeable and pressure-resistant formed as sintered parts of metal or other materials.
  • the membrane 46 is permeable to gas, but not formed liquid permeable. With its side facing away from the plate 44, the membrane 46 terminates flush with the end of the main body 34.
  • a fastening ring 48 which is screwed to the base body 34 of the housing 32, the membrane 46 and the plate 44 in the shoulder 42 of the Grundköpers 34 are positively and optionally fixed non-positively.
  • measuring space 50 Between the plate 44 and the wall 38 there is a free space, which is referred to below as measuring space 50. If the device 2 is in use, no water 18 can enter the measuring space 50 due to the liquid-impermeable formation of the membrane 46. The situation is different with gases present in the water 18, such as hydrocarbon gases 20 exiting primarily at a leakage point, which diffuse through the membrane 46. and thus pass over the likewise gas-permeable plate 44 in the measuring chamber 50. The diffusion of the gas continues until a thermodynamic equilibrium between the hydrocarbon gas 20 and the water 18 is established. The molar concentration of the carbon gas 20 dissolved in the water 18 is then in thermodynamic equilibrium with the partial pressure of the hydrocarbon 20 in the gas phase in the measuring space 50.
  • the diffusion of the gas continues until a thermodynamic equilibrium between the hydrocarbon gas 20 and
  • a first sensor arrangement 52 of the device 2 is arranged in the measuring space 50.
  • the sensor arrangement 52 includes a first gas sensor 54 for determining the hydrocarbon gas concentration in the measurement space 50, a second gas sensor 56 forming a redundancy to the first gas sensor 54, a gas sensor 58 for determining the oxygen concentration in the measurement space 50, a sensor 60 for determining the absolute humidity in the measuring space 50, a temperature sensor 62 for determining the gas temperature in the measuring space 50 and a pressure sensor 64 for determining the gas pressure in the measuring space 50.
  • a heating 66 is also arranged in the measuring space 50.
  • the heater 66 together with the temperature sensor 62 and a temperature control device not explicitly shown in the drawing, serves to keep the temperature in the measuring space 50 constant.
  • All sensors of the first sensor arrangement are connected by means of lines to an electronic module 68, which is arranged in the interior 36 of the main body 34 of the housing 32.
  • the electronic module 68 serves to supply electrical energy to all electrical or electronic devices of the device 2 and to evaluate the measurement signals supplied by the sensors of the device 2.
  • the electronic module 68 is equipped with an accumulator 70, which has a La deregier 72 with a charging port 74 is in communication.
  • the evaluation of the measurement signals provided by the sensors of the device 2 takes place in an evaluation device 76 of the electronic module 68.
  • the electronic module 68 has a data memory 78, which via a data input and output unit 80 and a data line 80 with a peripheral device (not shown). is connectable.
  • a membrane 84 engaging in the shoulder 42 rests on the side of the plate 44 facing away from the wall 40.
  • the membrane 84 is gas permeable but not liquid permeable. With its side facing away from the plate 44, the membrane 84 terminates flush with the end of the main body 34.
  • an element 86 which is screwed to the main body 34 of the housing 32, the membrane 84 and the plate 44 in the shoulder 42 are fixed in a form-fitting manner and optionally also non-positively.
  • a free space which is hereinafter referred to as the measuring chamber 88.
  • a second sensor arrangement 90 of the device 2 is arranged in this measuring space 88.
  • This second sensor arrangement 90 has, in addition to a first gas sensor 92, which is identical to the gas sensor 54 of the first sensor arrangement 52, a second gas sensor 94 which is identical to the second gas sensor 56 of the first sensor arrangement 52 and a redundancy to the first gas sensor 92 second sensor arrangement 90 forms.
  • the second sensor arrangement 90 includes a gas sensor 96 for determining the oxygen concentration in the measuring chamber 88, which is identical to the gas sensor 58 of the first sensor arrangement 52, a sensor 98 for determining the absolute humidity in the measuring chamber 88, which is identical to the sensor 60 of the first sensor assembly 52, a temperature sensor 100 for determining the gas temperature in the measuring chamber 88, which is identical to the temperature sensor 62 of the first sensor assembly 52 and a pressure sensor 102 for determining the gas pressure in the measuring space 88, which is identical to the pressure sensor 64 of the first sensor arrangement 52. All sensors of the second sensor arrangement 90 are likewise connected via lines to the evaluation device 76 of the electronic module 68.
  • a heating 104 is also arranged in the measuring space 88, which, together with the temperature sensor 100 and a temperature control device not explicitly shown in the drawing, serves to keep the temperature in the measuring space 88 constant at the temperature value of the measuring space 50.
  • the element 86 which is screwed to the base body 34 of the housing 32 and fixes the membrane 84 and the plate 44 in the shoulder 42 of the base body 34 in a form-fitting and optionally non-positive manner, is cup-shaped and forms a cavity 106 which is open to the membrane 84.
  • the tube 1 10 forms a buffer space 1 12 for receiving water 18, which from the environment of the device 2 via the open end of the tube 1 10 formed in the tube 1 10 and there in the cavity 106 of the element 86 can flow.
  • the length and inner cross-sectional dimensions of the tube 110 hereby ensure that gases present in the water 18, at least during the use of the device 2, do not reach the vicinity of the membrane 84 and from there into the measuring chamber. reach 88, while the other environmental conditions of the measuring chamber 88 and arranged therein second sensor array 90 with the environmental conditions of the measuring chamber 50 and the first sensor array arranged therein 52 match.
  • Changes in the measurement signals of the gas sensors 92, 94 and 96 of the second sensor arrangement 90 are therefore due only to a measurement signal drift of these gas sensors 92, 94 and 96, which coincides with the measurement signal drift of the gas sensors 54, 56 and 58 of the first sensor arrangement 52.
  • This circumstance is used in the evaluation device 76 of the electronic module 68 in order to eliminate the drift-related components of the measurement signal variations of the gas sensors 54, 56 and 58 of the first sensor arrangement 52 used for detecting hydrocarbon gases 20 and oxygen.
  • the adjusted measurement signals of the gas sensors 54, 56 and 58 of the first sensor arrangement 52 form the basis for the calculation of a carbon gas concentration in the water 18 in the environment of the device 2 in the evaluation device 76 of the electronic module 68.
  • this carbon gas concentration also required to have knowledge of the temperature, pressure and conductivity of the water 18 in the vicinity of the device 2. Therefore, in addition to the sensors of the first sensor arrangement 52 and the sensors of the second sensor arrangement 90, the device 2 also has a temperature sensor 1 14 directly connected to the outside environment of the device 2, a pressure sensor 1 in direct communication with the outside environment of the device 2 16 as well as also with the outside environment of the device 2 directly communicating conductivity sensor 1 18.
  • the gas sensors 54, 56 and 58 of the first sensor arrangement 52 and the gas sensors 92, 94 and 96 of the second sensor arrangement 90 may be formed as semiconductor sensors.
  • Such a semiconductor Sensor 120 is shown in Fig. 3 schematically greatly simplified.
  • the semiconductor sensor 120 has a main body 122 on which a sensor layer 124 made of a semiconductor material is arranged. Via contacts 126 and 128, an electrical voltage is applied to the sensor layer 124.
  • the semiconductor material of the sensor layer 124 is selected so that when it comes in contact with a particular gas 130, it reacts thereto in the form of a change in the electrical conductivity of the sensor layer. In order for a good intrinsic conductivity of the sensor layer 124 to be used at all, this must be heated to a specific temperature.
  • a heating element 132 is arranged in the main body 122 of the semiconductor sensor 120.
  • the gas sensors 54, 56 and 58 of the first sensor arrangement 52 and the gas sensors 92, 94 and 96 of the second sensor arrangement 90 can also be formed by optical sensors.
  • Such an optical sensor 134 is shown in FIG. 4 in a schematic diagram.
  • This sensor 134 has a light source 138 controlled by an electronic module 136.
  • the light source 138 may be a tunable laser, a tunable laser diode, or an infrared light source.
  • a light intensity detecting detector 140 In the beam path of the light source 138 is arranged.
  • the device 2 may be used in conjunction with a cable-guided underwater vehicle 22 (ROV).
  • Fig. 5 shows the underwater vehicle 22 shown in Fig. 2 in an enlarged single drawing.
  • the underwater vehicle 22 has an upper part 146, to which a substructure 148 adjoins.
  • the device 2 is arranged in its substructure 148, wherein the end region of the device 2, in which the first sensor arrangement 52 is arranged, projects out of the substructure 148.
  • a housing 150 is arranged on the outside of the fastening ring 48.
  • the housing 150 is designed to be open to the fastening ring 48, the cross section of an inner space 152 of the housing 150 corresponding to the inner cross section of the fastening ring 48.
  • a hole is formed at its side facing away from the mounting ring 48 side into which a hose 154 engages.
  • a funnel 156 is formed at the end remote from the housing 150 of the tubing 154 .
  • an underwater pump 158 integrated in the hose line 154 water 18 from the environment of the underwater vehicle 22 is conveyed via the funnel 156 and the hose line 154 into the interior 152 of the housing 150. There, the water 18 comes into contact with the membrane 46, through which any hydrocarbon gas 20 present in the water 18 diffuses into the measuring space 50 of the first sensor arrangement 52, so that the concentration of hydrocarbon gas 20 in the apparatus 2 in the manner already described can be determined.
  • excess water 18 may exit the interior 152 of the housing 150 via two outlets 160 formed on the housing 150.
  • the underwater vehicle 22 has a multi-articulated maneuvering device. low in pulp 162.
  • the hose 154 is attached in the region of the funnel 156.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Gas (130) in einer Flüssigkeit. Diese Vorrichtung ist mit einer ersten Sensoranordnung (52) ausgestattet, welche zumindest einen Gassensor (54) aufweist und mit einem in der Flüssigkeit enthaltenen Gas in direkter Verbindung steht. Zudem verfügt die Vorrichtung (2) über eine zweite Sensoranordnung (90), welche einen mit dem Gassensor (54) der ersten Sensoranordnung (52) identischen Gassensor (92) aufweist und mit der Umgebung der Vorrichtung (2) über einen Pufferraum (112) in Verbindung steht.

Description

Beschreibung
[Ol ] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen von Gas in Flüssigkeit.
[02] Der Erfassung von in Flüssigkeiten vorliegenden Gasen kommt auf unterschiedlichen technischen Gebieten eine große Bedeutung zu. Bei- spielhaft sei die Offshore-Exploration und -Förderung von Erdöl und Erdgas genannt. Dort äußern sich Leckagen an Unterwasser befindlichen Bohrlöchern, Förderanlagen und Förderleitungen zunächst in einem erhöhten Gehalt von Kohlenwasserstoffgasen in der unmittelbaren Wasserumgebung dieser Einrichtungen. Es ist somit von besonderem Interes- se, dort in dem Wasser befindliche Kohlenwasserstoffgase frühzeitig zu erfassen, um umgehend Maßnahmen gegen eine auf diese Weise de- tektierte Leckage treffen zu können.
[03] Aus WO 96/34285 AI ist eine vorrangig zur Erfassung von Kohlen- wasserstoffgasen in Wasser vorgesehene Vorrichtung bekannt. Diese Vorrichtung weist einen in einem Messraum angeordneten Halbleitersensor zur Detektion von Kohlenwasserstoffen auf, wobei der Messraum abgesehen von einer Öffnung zur Wasserumgebung der Vorrichtung vollständig eingekapselt ist. Die Öffnung wird von einer gasdurchlässigen, ansonsten aber undurchlässigen Membran verschlossen. Somit können lediglich die in dem Umgebungswasser der Vorrichtung befindlichen Gase per Diffusion durch die Membran in den Messraum gelangen, in dem dann die Konzentration der Kohlenwasserstoffgase von dem Sensor erfasst wird. [04] Ein Nachteil dieser bekannten Vorrichtung besteht aber darin, dass die auf der Grundlage der Sensorsignale ermittelte Kohlenwasserstoffkonzentration mit erheblichen Ungenauigkeiten behaftet sein kann, da unterschiedliche physikalische und/oder chemische Effekte zu einer Messwertdrift des Halbleitersensors führen können.
[05] Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erfassen von Gas in Flüssigkeit zu schaffen, welche den Nachteil der vorbekannten Vorrichtung nicht aufweist.
[06] Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den in An- spruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung. Hierbei können die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale vorteilhaft in der angegebenen Kombination, aber auch, soweit technisch sinnvoll, für sich oder in anderer Kombination zur Ausgestaltung der Erfindung beitragen.
[07] Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zum Erfassen von Gas in einer Flüssigkeit. Nicht ausschließlich, aber vorrangig ist sie zur Überprüfung von unter Wasser befindlichen Anlagen bei der Offshore-Explorati- on und Offshore-Förderung von Erdöl und Erdgas vorgesehen. In diesem Zusammenhang kann die Vorrichtung in Verbindung mit einem kabelgeführten Unterwasserfahrzeug (ROV) , einem autonomen Unterwasserfahrzeug (AUV) oder in Verbindung mit einer in unmittelbarer Nähe zu einer unter Wasser befindlichen Explorations- oder Fördereinrich- tung angeordneten Langzeit-Monitoring-Station eingesetzt werden, um Leckagen an den Explorations- und Fördereinrichtungen zu erfassen.
[08] Die Vorrichtung weist eine Sensoranordnung auf, die mit der Umgebung der Vorrichtung und somit auch mit einem in der Umgebung enthaltenen Gas in Verbindung steht. Diese Sensoranordnung ist mit zumindest einem Gassensor ausgestattet, welcher bei dem Vorhandensein eines zu erfassenden Gases ein entsprechendes Messsignal liefert. Als Gassensor ist vorzugsweise ein solcher Gassensor vorgesehen, wel- eher ein elektrisches Messsignal bereitstellt. Allerdings kann insbesondere bei diesen Gassensoren eine Messwertdrift auftreten, so dass das von dem Gassensor bereitgestellte Messsignal allein betrachtet nicht sehr aussagekräftig ist, da es sich ständig ändert.
[09] Diesem Umstand trägt die Erfindung insofern Rechnung, als die erfindungsgemäße Vorrichtung über eine zweite Sensoranordnung verfügt, welche einen mit dem Gassensor der ersten Sensoranordnung identischen Gassensor aufweist, wobei die zweite Sensoranordnung mit der Umgebung der Vorrichtung über einen Pufferraum in Verbindung steht. [10] Hierbei kommt dem der zweiten Sensoranordnung vorgelagerten Pufferraum die Bedeutung zu, ein Reservoir für Flüssigkeit zu bilden, welches das zu erfassende Gas von dem zumindest einen Gassensor der zweiten Sensoranordnung fernhält, wobei der Gassensor der zweiten Sensoranordnung ansonsten aber den gleichen physikalischen und/oder chemischen Einflüssen wie der Gassensor der ersten Sensoranordnung ausgesetzt ist. Dies geschieht zweckmäßigerweise dadurch, dass der Pufferraum bereits vor dem Einsatz der Vorrichtung mit Flüssigkeit befüllt ist, welche nicht das zu erfassende Gas enthält.
[1 1 ] Da der Gassensor der zweiten Sensoranordnung baugleich mit dem Gassensor der ersten Sensoranordnung ausgebildet ist und abgesehen davon, dass er nicht mit dem zu erfassenden Gas in Kontakt kommt, den gleichen Umgebungsbedingungen wie der Gassensor der ersten Sensoranordnung ausgesetzt ist, wird sein Messsignal von diesen Umgebungseinflüssen in der gleichen Weise beeinflusst, wie das Messsi- gnal des Gassensors der ersten Sensoranordnung, d.h., da die Gassensoren der beiden Sensoranordnungen identische Sensoreigenschaften aufweisen, driften die von den beiden Gassensoren ermittelten Messwerte mit vergleichbarer Steigung in die gleiche Richtung. Insofern lie- fert der Gassensor der zweiten Sensoranordnung ein Referenzsignal zu dem Messsignal des Gassensors der ersten Sensoranordnung, welches es ermöglicht, eine Messwertdrift aus dem Messsignal des Gassensors der ersten Sensoranordnung zu eliminieren. Dies geschieht vorzugsweise dadurch, dass die Messsignale der Gassensoren der beiden Sensoran- Ordnungen ständig in einer elektronischen Auswerteeinrichtung miteinander verglichen werden und nur die Differenz der Messwerte der beiden Gassensoren ausgewertet wird, wobei dieser Differenzwert dann die Grundlage der Berechnung der Konzentration des erfassten Gases bildet. Diese Vorgehensweise führt dazu, dass die Konzentration eines Gases auch bei einer durch sich verändernde Umgebungsbedingungen verursachten Messwertdrift mit einer sehr hohen Genauigkeit ermittelt werden kann.
[12] Bevorzugt ist der Pufferraum zu der die Vorrichtung umgebenden Flüssigkeit hin offen ausgebildet. Demzufolge besteht für eine Umge- bungsflüssigkeit der Vorrichtung über den Pufferraum eine Überströmmöglichkeit von der Außenumgebung der Vorrichtung zu dem Gassensor. Das Überströmen der Flüssigkeit in den Pufferraum und zu dem Gassensor der zweiten Sensoranordnung bzw. das damit verbundene Befüllen des Pufferraumes mit der Flüssigkeit erfolgt hierbei zweckmäßiger- weise dann, wenn das zu erfassende Gas nicht in der Flüssigkeit enthalten ist. Befindet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Umgebung, in der die Flüssigkeit das zu erfassende Gas enthält, ist sicherzustellen, dass der Gassensor der zweiten Sensoranordnung dann, wenn ein in der Flüssigkeit befindliches Gas durch den Gassensor der ersten Sensoranordnung erfasst wird, nicht mit diesem Gas in Kontakt kommt. Zu diesem Zweck sind die Form und Abmessungen des Pufferraumes zweckmäßigerweise so zu wählen, dass das in der Flüssigkeit befindliche Gas während der Erfassung des Gases durch den Gassensor der ersten Sensoranordnung den Gassensor der zweiten Sensoranordnung nicht erreichen kann. [13] Als Alternative zu einer Ausgestaltung, bei welcher der Pufferraum zu der die Vorrichtung umgebenden Flüssigkeit hin offen ausgebildet ist, kann auch eine solche Ausgestaltung vorteilhaft sein, bei welcher der Pufferraum zu der die Vorrichtung umgebenden Flüssigkeit hin von einer elastischen Membran verschlossen ist. Diese elastische Mem- bran ist typischerweise sowohl flüssigkeitsundurchlässig als auch gasundurchlässig ausgebildet. Der Pufferraum ist hierbei mit einer Flüssigkeit gefüllt, deren physikalische und chemische Eigenschaften zweckmäßigerweise denjenigen der Flüssigkeit entsprechen, in welcher die erfindungsgemäße Vorrichtung eingesetzt wird. Die Membran erlaubt es hierbei, dass der Druck und die Temperatur der Umgebungsflüssigkeit der Vorrichtung auf die in dem Pufferraum befindliche Flüssigkeit übertragen werden, und verhindert gleichzeitig zuverlässig, dass in der Umgebungsflüssigkeit befindliches Gas in den Pufferraum eindringen und zu dem Gassensor der zweiten Sensoranordnung gelangen kann. [14] Insbesondere bei einem zu der die Vorrichtung umgebenden Flüssigkeit hin offenen Pufferraum wird dieser Pufferraum vorteilhaft von einem mehrfach gewundenen Rohr gebildet. Hierbei ist einer Ausgestaltung des Rohrs bevorzugt, bei der diese schraubenlinienförmig gewunden ist, das Rohr kann aber gegebenenfalls auch eine andersarti- ge labyrinthartige Windung aufweisen. Die Vielzahl von Windungen des Rohrs bringt den Vorteil mit sich, dass das Rohr bei einem vergleichsweise kleinen Einbauraum eine verhältnismäßig große Länge aufweisen kann und somit eine entsprechend große Vorlaufstrecke von der Flüssigkeitsumgebung der Vorrichtung zu dem Gassensor der zweiten Sensor- anordnung bildet. So hat sich gezeigt, dass bei der Erfassung von Me- †han in Wasser das Methan bei einem bevorzugten Innendurchmesser des Rohres von 0,5 - 10 mm und einer bevorzugten Länge des Rohres von 10 - 15 cm aufgrund der Diffusion von Methan in Wasser mindestens zwei Tage benötigt, um von dem mit der Außenumgebung der Vorrich- tung in direkter Verbindung stehenden Rohrende zu dem Gassensor der zweiten Sensoranordnung zu gelangen. Bei entsprechender Vergrößerung der Rohrlänge kann diese Zeitspanne noch erheblich vergrößert werden, sodass auf jeden Fall sichergestellt wird, dass das im Wasser befindliche Gas den Gassensor der zweiten Sensoranordnung während der Erfassung des Gases durch den Gassensor der ersten Sensoranordnung nicht erreicht.
[15] Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung stehen die beiden Sensoranordnungen jeweils mit einem mittels einer gasdurchlässigen Membran verschlossenen Messraum in Verbindung. Hierrunter ist eine solche Anordnung der beiden Sensoranordnungen zu verstehen, bei der die Sensoren der Sensoranordnungen in Kontakt mit dem Inneren des jeweiligen Messraums stehen, wobei die Sensoren der Sensoranordnungen vorteilhaft auch vollständig innerhalb der Messräume angeordnet sein können. Darüber hinaus ist bei dieser Weiterbil- dung vorgesehen, dass die Membran, welche den in Verbindung mit der ersten Sensoranordnung stehenden Messraum verschließt, eine flüssigkeitsdichte Barriere direkt zu der Außenumgebung der Vorrichtung bildet und die Membran, welche den in Verbindung mit der zweiten Sensoranordnung stehenden Messraum verschließt, eine flüssigkeits- dichte Barriere zu dem Pufferraum bildet. Aufgrund der Flüssigkeitsun- durchlässigkeit der Membranen beinhalten die mit den beiden Sensoranordnungen in Verbindung stehenden Messräume jeweils lediglich eine Gasphase. Durch die Membran, welche den mit der ersten Sensoranordnung in Verbindung stehenden Messraum verschließt, diffundiert das in der Umgebungsflüssigkeit der Vorrichtung enthaltende und zu erfassende Gas hindurch in den mit der ersten Sensoranordnung in Ver- bindung stehenden Messraum. Die Flüssigkeit selbst kann hierbei nicht durch die Membran gelangen. Die Diffusion des Gases dauert solange an, bis sich ein thermodynamisches Gleichgewicht zwischen dem Gas und der Flüssigkeit einstellt. Damit dies möglichst schnell geschieht, ist das Innenvolumen des Messraumes möglichst klein zu halten.
[16] Die beiden, die Messräume verschließenden Membranen können generell aus allen geeigneten Membranmaterialien ausgebildet sein, wobei lediglich sicherzustellen ist, dass die Membran einerseits gasdurchlässig und andererseits flüssigkeitsundurchlässig sind. Erfindungsge- mäß bevorzugt handelt es sich bei den Membranen allerdings um Silikonmembranen. Insbesondere dann, wenn die Vorrichtung bei hohen Flüssigkeitsdrücken, wie z. B. bei Einsatz der Vorrichtung im Bereich der Offshore-Exploration und Offshore-Förderung von Erdöl und/oder Erdgas in großen Wassertiefen eingesetzt wird, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass sich die Membranen jeweils an einer entsprechend druckbeständigen, gasdurchlässigen Platte abstützen. Diese Platte kann beispielsweise aus gesintertem Metall, gesinterter oder anderweitig hergestellter Keramik oder aus Glas bestehen.
[17] Die Gassensoren der ersten und der zweiten Sensoranordnung können vorteilhaft von Halbleitersensoren gebildet werden. Solche Halbleitersensoren weisen eine gassensitive Halbleiterschicht auf, welche in der Regel aus einem Metalloxid ausgebildet ist. Die Halbleitersensoren sind spannungsbeaufschlagt. Unter einem bestimmten Gasein- fluss ändert sich die Leitfähigkeit des Halbleitersensors und führt zu einer Widerstandsänderung, welche die Grundlage für das von dem Halbleitersensor gelieferte Messsignal bildet. Die Verwendung der Halbleitersensoren ist insofern von Vorteil, als sie vergleichsweise kostengünstig erhältlich sind und ihr Energieverbrauch verhältnismäßig gering ist. Letztgenannte Eigenschaft macht sie insbesondere zur Verwendung in auto- nom betriebenen Vorrichtungen zur Erfassung von Gasen geeignet, bei denen die Energieversorgung der Vorrichtung innerhalb der Vorrichtung angeordnet ist.
[18] Alternativ zu dem Einsatz von Halbleitersensoren als Gassensoren können die Gassensoren der ersten und der zweiten Sensoranordnung auch von optischen Sensoren gebildet werden. Hierbei ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Messräume der beiden Sensoranordnungen zwischen einer Lichtquelle in Form einer beispielsweise nach dem TDSL-Prin- zip (TDLS= Tuneable Diode Laser Spectroscopy) arbeitenden durch- stimmbaren Laserstrahlenquelle oder einer Infrarotlichtquelle und einem die Lichtintensität erfassenden Detektor angeordnet sind, welcher ein optisches Signal, wie z.B. eine Infrarotstrahlung, in ein elektrisches Signal umwandelt. Ausgehend von der Lichtquelle werden Lichtstrahlen durch den Messraum gesandt, wobei auch Lichtstrahlen verwendet werden, deren Wellenlänge speziell von dem zu erfassenden Gas absorbiert wird. Dies wird von dem Detektor erfasst und in Verbindung mit einer dem Detektor nachgeschalteten Elektronik zu einem Messsignal weiterverarbeitet. Bei dem Detektor kann es sich um einen den inneren oder äußeren fotoelektrischen Effekt ausnutzenden Fotodetektor oder im Falle der Verwendung einer Infrarotlichtquelle um einen thermischen Detektor, wie z.B. einen pyroelektrischen Detektor oder Thermopilede- tektor handeln, welcher die Wärmeenergie der Infrarot-Strahlung in ein elektrisches oder mechanisches Signal umwandelt.
[19] Weiter bevorzugt weist jede der beiden Sensoranordnungen zumindest einen zweiten Gassensor auf. Diese zweiten Gassensoren der beiden Sensoranordnungen bilden eine Redundanz zu den beiden ersten Gassensoren der Sensoranordnungen und erfassen somit das gleiche Gas wie die ersten Gassensoren. Auch die zweiten Gassensoren der ersten und zweiten Sensoranordnung sind zweckmäßigerweise baugleich ausgeführt und stehen vorzugsweise jeweils in Verbindung mit einem Messraum, der mittels einer gasselektiven Membran verschlossen ist, wobei die Membran der ersten Sensoranordnung eine flüssigkeitsdichte Barriere direkt zu der Außenumgebung der Vorrichtung bildet und die Membran der zweiten Sensoranordnung eine flüssigkeitsdichte Barriere zu dem Pufferraum bildet. Vorteilhaft kann die Ausgestaltung der zweiten Gassensoren und der damit in Verbindung stehenden Messräume völlig identisch mit der Ausgestaltung der ersten Gassensoren und der damit in Verbindung stehenden Messräume sein. Darüber hinaus können die ersten Gassensoren und die zweiten Gassensoren der beiden Sensoranordnung jeweils auch mit dem gleichen Messraum in Verbindung stehen.
[20] Wie bereits angemerkt, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorrangig zur Überprüfung von unter Wasser befindlichen Anlagen bei der Offshore-Exploration und Offshore-Förderung von Erdöl und Erdgas vorgesehen und dient dabei zur frühzeitigen Entdeckung von Leckagen an den unter Wasser befindlichen Explorations- und Fördereinrichtungen, welche sich zunächst durch einem erhöhten Gehalt von Kohlen- wasserstoffgasen in der unmittelbaren Wasserumgebung dieser Einrichtungen bemerkbar machen. Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind daher die Gassensoren zur selektiven Erfas- sung von Kohlenwasserstoffgasen ausgebildet.
[21 ] Beispielsweise dann, wenn mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nur die Konzentration ein spezielles Gases ermittelt werden soll, wobei der hierzu verwendete Gassensor nicht die entsprechende Selektivität aufweist, ist es zweckmäßig, wenn mit dem Gassensor lediglich dieses spezielle Gas in Kontakt kommt. Dies gewährleistet eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, nach der zumindest eingangs- seitig der Gassensoren der ersten Sensoranordnung jeweils ein Filter angeordnet ist, welcher nur für ein bestimmtes Gas durchlässig ist. Sind die Gassensoren zur selektiven Erfassung von Kohlenwasserstoffgasen aus- gebildet, kann der Filter beispielsweise so ausgebildet sein, dass er nur ein bestimmtes Kohlenwasserstoffgas wie z. B. Methan zu dem Gassensor durchlässt. Bei der bevorzugten Ausgestaltung, bei welcher die Gassensoren in Verbindung mit einem mittels einer gasdurchlässigen Membran verschlossenen Messraum stehen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Filter von einer entsprechenden Schicht gebildet wird, welche auf der Membran angebracht ist.
[22] Falls an der Membran kein entsprechender Filter angeordnet ist, kann auch in der Flüssigkeit befindlicher Sauerstoff durch Diffusion in den mit den Gassensoren der ersten Sensoranordnung in Verbindung stehenden Messraum gelangen. Da sich stark verändernde Sauerstoffkonzentrationen in den Messräumen unter Umständen Einfluss auf die Messwerte der zur Erfassung eines anderen Gases als Sauerstoff vorgesehenen Gassensoren der beiden Sensoranordnungen haben, ist es sinnvoll den in dem Messraum befindlichen Sauerstoff bei der Ermittlung der Konzentration des eigentlich zu erfassenden Gases zu berücksichtigen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist daher jede der beiden Sensoranordnungen zusätzlich einen Gassensor zur selektiven Erfassung von Sauerstoff auf.
[23] Auch die absolute Feuchte in den mit den Gassensoren der bei- den Sensoranordnungen in Verbindung stehenden Messräumen wirkt sich auf die Messwerte der Gassensoren aus. So hat z. B. eine erhöhte absolute Feuchte in den Messräumen bei der Verwendung von Halbleitersensoren eine Erhöhung der Leitfähigkeit des Halbleitersensors und damit einhergehend eine Verfälschung dessen Messwertes zur Folge. Insofern besteht grundsätzlich ein Interesse daran, die absolute Feuchte in den Messräumen zu bestimmen und in die Ermittlung der Konzentration des zu erfassenden Gases einfließen zu lassen. Insofern ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung in dem Messraum der beiden Sensoranordnungen ein Sensor zur Bestimmung der absoluten Feuchte in dem Messraum angeordnet. [24] Um die absolute Feuchte in den Messräumen konstant halten zu können, sind in dem Messraum der beiden Sensoranordnungen vorteilhaft ein Temperatursensor und eine Heizung angeordnet, wobei eine Temperaturregeleinrichtung vorgesehen ist, welche die Temperatur in dem Messraum auf einen konstanten Wert regelt.
[25] Ferner ist es bei der Ermittlung der Konzentration des zu erfassenden Gases auch erforderlich, Kenntnis von dem Gasdruck in den Messräumen der beiden Sensoranordnungen zu haben. In diesem Zusammenhang ist vorzugsweise vorgesehen, dass in dem Messraum der bei- den Sensoranordnungen ein Gasdrucksensor angeordnet ist. Dieser Gasdrucksensor ist zweckmäßigerweise mit der elektronischen Auswerteeinheit zur Bestimmung der Konzentration des zu erfassenden Gases signalverbunden.
[26] Zudem ist es auch sinnvoll, in die Bestimmung der Konzentration des zu erfassenden Gases auch die Leitfähigkeit, die Temperatur und den Druck der Umgebungsflüssigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung einfließen zu lassen. Die Erfindung trägt dem Rechnung, indem bevorzugt ein die Leitfähigkeit der Umgebungsflüssigkeit der Vorrichtung erfassender Sensor vorgesehen ist, weiter bevorzugt ein die Tem- peratur der Umgebungsflüssigkeit der Vorrichtung erfassender Sensor vorgesehen ist und weiterhin ein den Druck der Umgebungsflüssigkeit der Vorrichtung erfassender Sensor vorgesehen ist. Auch diese genannten Sensoren sind zweckmäßigerweise mit der elektronischen Auswerteeinheit zur Bestimmung der Konzentration des zu erfassenden Gases signalverbunden.
[27] Nachfolgend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt schematisch vereinfacht und teilweise in unterschiedlichen Maßstäben: Fig. 1 : in einer Schnittansicht eine Vorrichtung zur Erfassung von
Gas in einer Flüssigkeit,
Fig. 2: mögliche Einsatzszenarien der Vorrichtung nach Fig. 1 ,
Fig. 3: einen Gassensor der Vorrichtung nach Fig. 1 gemäß einer ersten Ausführungsform,
Fig. 4: einen Gassensor der Vorrichtung nach Fig. 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform und
Fig. 5: ein in Fig. 2 dargestelltes kabelgeführtes Unterwasserfahrzeug. [28] Die in Fig. 1 detailliert dargestellte Vorrichtung 2 ist zur Unterwasserbegutachtung von unterhalb der Wasseroberfläche befindlichen Einrichtungen von Offshore-Anlagen zur Förderung und zum Transport von Erdöl und Erdgas vorgesehen und dient zur Erfassung von dort gegebenenfalls austretenden Kohlenwasserstoffgasen. Damit verbundene mögliche Einsatzszenarien der Vorrichtung 2 sind in Fig. 2 dargestellt.
[29] Fig. 2 zeigt eine in einem Gewässer angeordnete Offshore-Anla- ge zur Förderung von Erdöl. Diese Offshore-Anlage weist neben einer größtenteils oberhalb einer Wasseroberfläche 4 angeordneten Offsho- re-Plattform 6 auch einige unterhalb der Wasseroberfläche 4 angeord- nete Fördereinrichtungen auf. In Fig. 2 ist in diesem Zusammenhang exemplarisch eine auf dem Gewässergrund 8 angeordnete Unterwasserstruktur 10 mit davon ausgehenden Förderleitungen 12 und 14 dargestellt, wobei sich an ein Ende der Förderleitung 14 ein sogenannter Sub- sea-Tree 1 6 anschließt. [30] Treten an den unterhalb der Wasseroberfläche 4 angeordneten Fördereinrichtungen Leckagen auf, die sich durch in das Wasser 18 austretende Kohlenwasserstoffgase 20 bemerkbar machen, dient die Vorrichtung 2 zum Auffinden dieser Leckagen, indem sie die dann an der Leckagestelle in das Wasser 18 austretenden Kohlenwasserstoffgase 20 erfasst.
[31 ] Um die Vorrichtung 2 in der Nähe einer möglichen Leckagestelle positionieren zu können, kann diese in oder an einem Unterwasserfahrzeug angeordnet sein. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, kann es sich bei dem Unterwasserfahrzeug um ein kabelgeführtes Unterwasserfahrzeug 22 (ROV) oder um ein autonomes Unterwasserfahrzeug 24 (AUV) handeln. Während das autonome Unterwasserfahrzeug 24 im Wesentlichen autark operiert, wird das kabelgeführte Unterwasserfahrzeug 22 im vorliegenden Fall von einem Überwasserschiff 26 aus ferngesteuert. Hierzu ist das Unterwasserfahrzeug 22 über ein Kabel 28 mit dem Überwasserschiff 26 verbunden. Das Kabel 28 dient neben der Energieversorgung des Unterwasserzeuges 22 zur Übertragung von Steuersignalen von dem Überwasserschiff 26 zu dem Unterwasserfahrzeug 22 und zum Datenaustausch zwischen der Vorrichtung 2 und damit kommunizierenden Ein- richtungen auf dem Überwasserschiff 26.
[32] Des Weiteren besteht die Möglichkeit, die einzelnenn Komponenten der unterhalb der Wasseroberfläche 4 angeordneten Fördereinrichtungen mittels Vorrichtungen 2 zu überwachen, die ortsfest in unmittelbarer Nähe zu dem Überwachungsgegenstand angeordnet sind. In diesem Zusammenhang ist in Fig. 2 eine mit zwei Vorrichtungen 2 bestückte Langzeit-Monitoring-Station 30 dargestellt, mit der der Subsea- Tree 1 6 überwacht wird.
[33] Im Folgenden wird eingehender Bezug auf Fig. 1 genommen. Die dort dargestellte Vorrichtung 2 weist ein Gehäuse 32 auf. In Anbetracht eines möglichen Einsatzes der Vorrichtung 2 in großen Wassertiefen ist das Gehäuse 32 druckfest ausgebildet und nicht druckfest ausgebildete Komponenten der Vorrichtung 2 sind in dem Gehäuse 32 druckfest gekapselt. Das Gehäuse 32 weist einen Grundkörper 34 auf, der einen nach zwei einander direkt gegenüberliegenden Seiten offenen Hohlkörper bildet. Ein Innenraum 36 des Grundkörpers 34 wird von zwei druckfest ausgebildeten Wandungen 38 und 40 verschlossen, welche in dem Inneren des Grundkörpers 34 etwas versetzt zu den offenen Enden des Grundkörpers 34 angeordnet sind. An beiden offenen Enden des Grundkörpers 34 des Gehäuses 32 ist im Inneren des Grundkörpers 34 jeweils ein Absatz 42 ausgebildet. Auf jedem dieser Absätze 42 liegt eine Platte 44 auf. Die Platten 44 sind jeweils gasdurchlässig und druckbeständig als Sinterteile aus Metall oder anderen Materialien ausgebildet.
[34] An der Platte 44, welche unmittelbar außenseitig der Wandung 38 angeordnet ist, liegt an der von der Wandung 38 abgewandten Seite der Platte 44 eine ebenfalls in den Absatz 42 eingreifende Membran 46 auf. Die Membran 46 ist gasdurchlässig, jedoch nicht flüssigkeitsdurchlässig ausgebildet. Mit ihrer von der Platte 44 abgewandten Seite schließt die Membran 46 bündig mit dem Ende des Grundkörpers 34 ab. Mittels eines Befestigungsringes 48, der mit dem Grundkörper 34 des Gehäuses 32 verschraubt ist, sind die Membran 46 und die Platte 44 in dem Absatz 42 des Grundköpers 34 formschlüssig und gegebenenfalls auch kraftschlüssig festgelegt.
[35] Zwischen der Platte 44 und der Wandung 38 befindet sich ein Freiraum, welcher nachfolgend als Messraum 50 bezeichnet wird. Befindet sich die Vorrichtung 2 im Einsatz, kann aufgrund der flüssigkeitsundurchlässigen Ausbildung der Membran 46 kein Wasser 18 in den Messraum 50 gelangen. Anders verhält es sich mit in dem Wasser 18 befindlichen Gasen, wie vorrangig an einer Leckagestelle austretenden Koh- lenwasserstoffgasen 20, welche durch die Membran 46 hindurch diffun- dieren und so über die ebenfalls gasdurchlässige Platte 44 in den Messraum 50 gelangen. Die Diffusion des Gases dauert solange an, bis sich ein thermodynamisches Gleichgewicht zwischen dem Kohlenwasserstoffgas 20 und dem Wasser 18 einstellt. Die Molenkonzentration des im Wasser 18 gelösten Kohlenstoffgases 20 steht dann im thermodynami- schen Gleichgewicht zu dem Partialdruck des Kohlenwasserstoffes 20 in der Gasphase in dem Messraum 50.
[36] In dem Messraum 50 ist eine erste Sensoranordnung 52 der Vorrichtung 2 angeordnet. Die Sensoranordnung 52 beinhaltet einen ersten Gassensor 54 zur Ermittlung der Kohlenwasserstoffgaskonzentration in dem Messraum 50, einen eine Redundanz zu dem ersten Gassensor 54 bildenden zweiten Gassensor 56, einen Gassensor 58 zur Ermittlung der Sauerstoffkonzentration in dem Messraum 50, einen Sensor 60 zur Ermittlung der absoluten Feuchte in dem Messraum 50, einen Temperatursen- sor 62 zur Ermittlung der Gastemperatur in dem Messraum 50 und einen Drucksensor 64 zur Ermittlung des Gasdruckes in dem Messraum 50.
[37] Neben der ersten Sensoranordnung 52 ist in dem Messraum 50 auch eine Heizung 66 angeordnet. Die Heizung 66 dient zusammen mit dem Temperatursensor 62 und einer in der Zeichnung nicht explizit dar- gestellten Temperaturregeleinrichtung dazu, die Temperatur in dem Messraum 50 konstant zu halten.
[38] Alle Sensoren der ersten Sensoranordnung sind mittels Leitungen mit einem Elektronikmodul 68 verbunden, welches in dem Innenraum 36 des Grundkörpers 34 des Gehäuses 32 angeordnet ist. Das Elektronik- modul 68 dient zur elektrischen Energieversorgung aller elektrischen oder elektronischen Einrichtungen der Vorrichtung 2 und zur Auswertung der von den Sensoren der Vorrichtung 2 gelieferten Messsignale. Zur autarken Energieversorgung der Vorrichtung 2 ist das Elektronikmodul 68 mit einem Akkumulator 70 ausgestattet, welcher über einen La- deregier 72 mit einem Ladeanschluss 74 in Verbindung steht. Die Auswertung der von den Sensoren der Vorrichtung 2 bereitgestellten Messsignale erfolgt in einer Auswerteeinrichtung 76 des Elektronikmoduls 68. Ferner verfügt das Elektronikmodul 68 über einen Datenspeicher 78, welcher über eine Dateneingabe- und -ausgabeeinheit 80 und eine Datenleitung 80 mit einem nicht dargestellten Peripheriegerät leitungs- verbindbar ist.
[39] An der Platte 44, welche unmittelbar außenseitig der Wandung 40 angeordnet ist, liegt an der von der Wandung 40 abgewandten Sei- te der Platte 44 eine in den Absatz 42 eingreifende Membran 84 auf. Wie die Membran 46 ist auch die Membran 84 gasdurchlässig jedoch nicht flüssigkeitsdurchlässig ausgebildet. Mit ihrer von der Platte 44 abgewandten Seite schließt die Membran 84 bündig mit dem Ende des Grundkörpers 34 ab. Mittels eines Elements 86, das mit dem Grundkör- per 34 des Gehäuses 32 verschraubt ist, sind die Membran 84 und die Platte 44 in dem Absatz 42 formschlüssig und gegebenenfalls auch kraftschlüssig festgelegt.
[40] Wie zwischen der Platte 44 und der Wandung 38 befindet sich auch zwischen der Platte 44, an welcher die Membran 84 anliegt, und der Wandung 40 ein Freiraum, der nachfolgend als Messraum 88 bezeichnet wird. In diesem Messraum 88 ist eine zweite Sensoranordnung 90 der Vorrichtung 2 angeordnet. Diese zweite Sensoranordnung 90 weist neben einem ersten Gassensor 92, welcher mit dem Gassensor 54 der ersten Sensoranordnung 52 identisch ist, einen zweiten Gassensor 94 auf, der mit dem zweiten Gassensor 56 der ersten Sensoranordnung 52 identisch ist und eine Redundanz zu dem ersten Gassensor 92 der zweiten Sensoranordnung 90 bildet. Des Weiteren beinhaltet die zweite Sensoranordnung 90 einen Gassensor 96 zur Ermittlung der Sauerstoffkonzentration in dem Messraum 88, welcher identisch zu dem Gassensor 58 der ersten Sensoranordnung 52 ist, einen Sensor 98 zur Ermittlung der absoluten Feuchte in dem Messraum 88, welcher identisch zu dem Sensor 60 der ersten Sensoranordnung 52 ist, einen Temperatursensor 100 zur Ermittlung der Gastemperatur in dem Messraum 88, welcher identisch zu dem Temperatursensor 62 der ersten Sensoranordnung 52 ist und einen Drucksensor 102 zur Ermittlung des Gasdrucks in dem Messraum 88, welcher identisch zu dem Drucksensor 64 der ersten Sensoranordnung 52 ist. Alle Sensoren der zweiten Sensoranordnung 90 sind ebenfalls über Leitungen mit der Auswerteeinrichtung 76 des Elektronikmoduls 68 verbunden. Neben der zweiten Sensoranordnung 90 ist in dem Messraum 88 auch eine Heizung 104 angeordnet, welche zusammen mit dem Temperatursensor 100 und einer in der Zeichnung nicht explizit dargestellten Temperaturregeleinrichtung dazu dient, die Temperatur in dem Messraum 88 konstant auf dem Temperaturwert des Messraums 50 zu halten. [41 ] Das mit dem Grundkörper 34 des Gehäuses 32 verschraubte Element 86, welches die Membran 84 und die Platte 44 in dem Absatz 42 des Grundkörpers 34 formschlüssig und gegebenenfalls kraftschlüssig festgelegt, ist napfförmig ausgebildet und bildet einen zu der Membran 84 offenen Hohlraum 106. An einer parallel zu der Membran 84 ausge- richteten Endplatte 108 des Elements 86 ist ein Loch ausgebildet, in welches ein Ende eines mehrfach schraubenlinienförmig gewundenen Rohrs 1 10 eingreift.
[42] Zusammen mit dem Hohlraum 106 des Elements 86 bildet das Rohr 1 10 einen Pufferraum 1 12 zur Aufnahme von Wasser 18, welches von der Umgebung der Vorrichtung 2 über das offen ausgebildete freie Ende des Rohrs 1 10 in das Rohr 1 10 und von dort in den Hohlraum 106 des Elements 86 strömen kann. Insbesondere die Längen- und Innen- querschnittsabmessungen des Rohrs 1 10 bewirken hierbei, dass in dem Wasser 18 befindliche Gase zumindest während des Einsatzes der Vor- richtung 2 nicht in die Nähe der Membran 84 und von dort in den Mess- räum 88 gelangen, während die übrigen Umgebungsbedingungen des Messraums 88 und der darin angeordneten zweiten Sensoranordnung 90 mit den Umgebungsbedingungen des Messraums 50 und der darin angeordneten ersten Sensoranordnung 52 übereinstimmen. Änderun- gen der Messsignale der Gassensoren 92, 94 und 96 der zweiten Sensoranordnung 90 sind daher lediglich auf eine Messsignaldrift dieser Gassensoren 92, 94 und 96 zurückzuführen, die mit der Messsignaldrift der Gassensoren 54, 56 und 58 der ersten Sensoranordnung 52 übereinstimmt. Dieser Umstand wird in der Auswerteeinrichtung 76 des Elektro- nikmoduls 68 genutzt, um die driftbedingten Anteile der Messsignalveränderungen der zur Erfassung von Kohlenwasserstoffgasen 20 und Sauerstoff verwendeten Gassensoren 54, 56 und 58 der ersten Sensoranordnung 52 herauszurechnen.
[43] Die bereinigten Messsignale der Gassensoren 54, 56 und 58 der ersten Sensoranordnung 52 bilden in der Auswerteeinrichtung 76 des Elektronikmoduls 68 die Grundlage für die Berechnung einer Kohlenstoffgaskonzentration in dem Wasser 18 in der Umgebung der Vorrichtung 2. Zur Berechnung dieser Kohlenstoffgaskonzentration ist es allerdings auch erforderlich, Kenntnis von der Temperatur, dem Druck und der Leitfähigkeit des Wassers 18 in der Umgebung der Vorrichtung 2 zu haben. Daher weist die Vorrichtung 2 neben den Sensoren der ersten Sensoranordnung 52 und den Sensoren der zweiten Sensoranordnung 90 auch einen mit der Außenumgebung der Vorrichtung 2 in direkter Verbindung stehenden Temperatursensor 1 14, einen mit der Außenum- gebung der Vorrichtung 2 in direkter Verbindung stehenden Drucksensor 1 16 sowie einen ebenfalls mit der Außenumgebung der Vorrichtung 2 in direkter Verbindung stehenden Leitfähigkeitssensor 1 18 auf.
[44] Die Gassensoren 54, 56 und 58 der ersten Sensoranordnung 52 und die Gassensoren 92, 94 und 96 der zweiten Sensoranordnung 90 können als Halbleitersensoren ausgebildet sein. Ein solcher Halbleiter- sensor 120 ist in Fig. 3 schematisch stark vereinfacht dargestellt. Der Halbleitersensor 120 weist einen Grundkörper 122 auf, auf welchem eine Sensorschicht 124 aus einem Halbleitermaterial angeordnet ist. Über Kontakte 126 und 128 liegt an der Sensorschicht 124 eine elektrische Spannung an. Das Halbleitermaterial der Sensorschicht 124 ist so gewählt, dass es, wenn es mit einem bestimmten Gas 130 in Berührung kommt, darauf in Form einer Änderung der elektrischen Leitfähigkeit der Sensorschicht reagiert. Damit überhaupt eine gute Eigenleitfähigkeit der Sensorschicht 124 einsetzt, muss diese auf eine bestimmte Tempera- tur aufgeheizt werden. Hierzu ist in dem Grundkörper 122 des Halbleitersensors 120 ein Heizelement 132 angeordnet.
[45] Alternativ zu der Verwendung von Halbleitersensoren als Gassensoren können die Gassensoren 54, 56 und 58 der ersten Sensoranordnung 52 und die Gassensoren 92, 94 und 96 der zweiten Sensoranord- nung 90 auch von optischen Sensoren gebildet werden. Ein solcher optischer Sensor 134 ist in Fig. 4 in einer Prinzipskizze dargestellt. Dieser Sensor 134 weist eine von einem Elektronikmodul 136 gesteuerte Lichtquelle 138 auf. Bei der Lichtquelle 138 kann es sich um einen durchstimmbaren Laser, eine durchstimmbare Laserdiode oder um eine Infrarotlichtquelle handeln. In dem Strahlengang der Lichtquelle 138 befindet sich ein die Lichtintensität erfassender Detektor 140, welcher beabstandet von der Lichtquelle 138 angeordnet ist. Befindet sich ein bestimmtes Gas 130 in dem Zwischenraum 142 zwischen der Lichtquelle 138 und dem Detektor 140, werden für dieses Gas 130 typische Wellenlängen des von der Lichtquelle 138 ausgesandten Lichts von dem Gas 130 absorbiert, was von dem Detektor 140 erfasst wird. Eine mit dem Detektor 140 signalverbundene elektronische Signalverarbeitungseinrichtung 144 erzeugt dann ein entsprechendes Messsignal in Form eines elektrischen Spannungswerts. [46] Wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 2 angemerkt, kann die Vorrichtung 2 in Verbindung mit einem kabelgeführten Unterwasserfahrzeug 22 (ROV) verwendet werden. Fig. 5 zeigt das in Fig. 2 dargestellte Unterwasserfahrzeug 22 in einer vergrößerten Einzelzeichnung. Das Un- terwasserfahrzeug 22 weist ein Oberteil 146 auf, an welches sich ein Unterbau 148 anschließt. Während das Oberteil 146 die Auftriebskörper des Unterwasserfahrzeugs 146 enthält, ist in dessen Unterbau 148 die Vorrichtung 2 angeordnet, wobei der Endbereich der Vorrichtung 2, in welchem die erste Sensoranordnung 52 angeordnet ist, aus dem Unter- bau 148 herausragt. An diesem aus dem Unterbau 148 herausragenden Ende der Vorrichtung 2 ist außenseitig des Befestigungsrings 48 ein Gehäuse 150 angeordnet. Das Gehäuse 150 ist zu dem Befestigungsring 48 offen ausgebildet, wobei der Querschnitt eines Innenraums 152 des Gehäuses 150 mit dem Innenquerschnitt des Befestigungsrings 48 korre- spondiert. An dem Gehäuse 150 ist an dessen direkt von dem Befestigungsring 48 abgewandten Seite ein Loch ausgebildet, in welches eine Schlauchleitung 154 eingreift. An dem von dem Gehäuse 150 abgewandten Ende der Schlauchleitung 154 ist ein Trichter 156 ausgebildet. Mittels einer in der Schlauchleitung 154 integrierten Unterwasserpumpe 158 wird Wasser 18 aus der Umgebung des Unterwasserfahrzeugs 22 über den Trichter 156 und die Schlauchleitung 154 in den Innenraum 152 des Gehäuses 150 gefördert. Dort kommt das Wasser 18 mit der Membran 46 in Kontakt, durch welche in dem Wasser 18 eventuell vorhandenes Kohlenwasserstoffgas 20 in den Messraum 50 der ersten Sen- soranordnung 52 diffundiert, so dass die Konzentration an Kohlenwasserstoffgas 20 in der Vorrichtung 2 in der bereits beschriebenen Weise ermittelt werden kann. Während die Unterwasserpumpe arbeitet, kann überschüssiges Wasser 18 den Innenraum 152 des Gehäuses 150 über zwei an dem Gehäuse 150 ausgebildete Auslässe 160 verlassen. Um den Trichter 156 genau auf eine mögliche Leckagestelle ausrichten zu können, weist das Unterwasserfahrzeug 22 einen mehrgelenkigen Mani- pulatorarm 162 auf. An diesem Manipulatorarm 162 ist die Schlauchleitung 154 im Bereich des Trichters 156 befestigt.
Bezugszeichen
2 Vorrichtung
4 Wasseroberfläche
6 Offshore-Plattform
8 Gewässergrund
10 U nterwasserstru ktur
12 Förderleitung
14 Förderleitung
16 Subsea tree
18 Wasser
20 Kohlenwasserstoffgas
22 U nterwasserfa hrzeug
24 Unterwasserfahrzeug
26 Überwasserschiff
28 Kabel
30 Langzeit-Monitoring-Station
32 Gehäuse
34 Grundkörper
36 Innenraum
38 Wandung
40 Wandung
42 Absatz
44 Platte
46 Membran
48 Befestigungsring
50 Messraum
52 Sensoranordnung
54 Gassensor
56 Gassensor
58 Gassensor
60 Sensor 62 Temperatursensor
64 Drucksensor
66 Heizung
68 Elektronikmodul
70 Akkumulator
72 Laderegler
74 Ladeanschluss
76 Auswerteeinrichtung
78 Datenspeicher
80 Dateneingabe- und -ausgabeeinheit
82 Datenleitung
84 Membran
86 Element
88 Messraum
90 Sensoranordnung
92 Gassensor
94 Gassensor
96 Gassensor
98 Sensor
100 - Temperatursensor
102 - Drucksensor
104 - Heizung
106 - Hohlraum
108 - Endplatte
1 10 - Rohr
1 12 - Pufferraum
1 14 - Temperatursensor
1 1 6 - Drucksensor
1 18 - Leitfähigkeitssensor
120 - Halbleitersensor
122 - Grund körper
124 - Sensorschicht 126 - Kontakt
128 - Kontakt
130 - Gas
132 - Heizelement
134 - Sensor
136 - Elektronikmodul
138 - Lichtquelle
140 - Detektor
142 - Zwischenraum
144 - Signalverarbeitungseinrichtung
146 - Oberteil
148 - Unterbau
150 - Gehäuse
152 - Innenraum
154 - Schlauchleitung
156 - Trichter
158 - U nterwasserpu m pe
1 60 - Auslass

Claims

Ansprüche
1 . Vorrichtung (2) zur Erfassung von Gas (130) in einer Flüssigkeit, mit einer ersten Sensoranordnung (52), welche zumindest einen Gassensor (54) aufweist und mit der Umgebung der Vorrichtung (2) in Verbindung steht, und mit einer zweiten Sensoranordnung (90), welche einen mit dem Gassensor (54) der ersten Sensoranordnung (52) identischen Gassensor (92) aufweist und mit der Umgebung der Vorrichtung (2) über einen Pufferraum (1 12) in Verbindung steht.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 1 , bei welcher der Pufferraum (1 12) zu der die Vorrichtung (2) umgebenden Flüssigkeit hin offen ausgebildet ist.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 1 , bei welcher der Pufferraum (1 12) zu der die Vorrichtung (2) umgebenden Flüssigkeit hin von einer elastischen Membran verschlossen ist.
4. Vorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher der Pufferraum (1 12) zumindest teilweise von einem mehrfach gewundenen Rohr (1 10) gebildet wird.
Vorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die beiden Sensoranordnungen (52, 90) jeweils mit einem Messraum in Verbindung stehen, welcher mittels einer gasdurchlässigen Membran (46, 84) verschlossen ist, wobei die den in Verbindung mit der ersten Sensoranordnung (52) stehenden Messraum (50) verschließende Membran (46) eine flüssigkeitsdichte Barriere direkt zu der Außenumgebung der Vorrichtung (2) bildet und die den in Verbindung mit der zweiten Sensoranordnung (90) ste- henden Messraum (88) verschließende Membran (84) eine flüssigkeitsdichte Barriere zu dem Pufferraum (1 12) bildet.
6. Vorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die Gassensoren (54, 56, 92, 94) der ersten (52) und der zweiten (90) Sensoranordnung von Halbleitersensoren (120) gebildet werden.
7. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher die Gassensoren (54, 56, 92, 94) der ersten (52) und der zweiten (90) Sensoranordnung von optischen Sensoren (134) gebildet werden.
8. Vorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die Gassensoren (54, 56, 92, 94) zur selektiven Erfassung von Kohlenwasserstoffgasen (20) ausgebildet sind.
9. Vorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der beiden Sensoranordnungen (52, 90) zusätzlich einen Gassensor (58, 96) zur selektiven Erfassung von Sauerstoff aufweist.
10. Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei welcher in dem Messraum (50, 88) der beiden Sensoranordnungen (52, 90) ein Sensor (60, 98) zur Bestimmung der absoluten Feuchte in dem Messraum (50, 88) angeordnet ist.
1 1 . Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, bei welcher in dem Messraum (50, 88) der beiden Sensoranordnungen (52, 90) ein Temperatursensor (62, 100) und eine Heizung (66, 104) angeordnet sind, wobei eine Temperaturregeleinrichtung vorgesehen ist, welche die Temperatur in dem Messraum (50, 88) auf einen konstanten Wert regelt.
Vorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 1 1 , bei welcher in dem Messraum (50, 88) der beiden Sensoranordnungen (52, 90) ein Gasdrucksensor (64, 102) angeordnet ist.
Vorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher ein die Leitfähigkeit der Umgebungsflüssigkeit der Vorrichtung (2) erfassender Sensor (1 18) vorgesehen ist.
Vorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher ein die Temperatur der Umgebungsflüssigkeit der Vorrichtung (2) erfassender Sensor (1 14) vorgesehen ist.
15. Vorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher ein den Druck der Umgebungsflüssigkeit der Vorrichtung (2) erfassender Sensor (1 1 6) vorgesehen ist.
PCT/DE2017/200008 2016-01-26 2017-01-25 Vorrichtung zur erfassung von gas in flüssigkeiten Ceased WO2017129187A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1811306.8A GB2562925B (en) 2016-01-26 2017-01-25 Device for detecting gas in fluids
NO20180976A NO349295B1 (no) 2016-01-26 2018-07-11 Apparat for å registrere gass i væske

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016201041.7 2016-01-26
DE102016201041.7A DE102016201041B4 (de) 2016-01-26 2016-01-26 Vorrichtung zur Erfassung von Gas in Flüssigkeiten

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017129187A1 true WO2017129187A1 (de) 2017-08-03

Family

ID=58056939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2017/200008 Ceased WO2017129187A1 (de) 2016-01-26 2017-01-25 Vorrichtung zur erfassung von gas in flüssigkeiten

Country Status (4)

Country Link
DE (1) DE102016201041B4 (de)
GB (1) GB2562925B (de)
NO (1) NO349295B1 (de)
WO (1) WO2017129187A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116754752A (zh) * 2023-06-20 2023-09-15 江苏仕能工业技术有限公司 一种环保型多功能矿浆智能检测灰分仪

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112556977B (zh) * 2020-12-21 2025-04-25 中国计量大学 一种可拆卸式曲面静压节流气膜参数测量装置及方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1987006009A1 (en) * 1986-04-01 1987-10-08 The Johns Hopkins University/Applied Physics Labor Capacitive chemical sensor for detecting certain analytes, including hydrocarbons in a liquid medium
WO1996034285A1 (de) 1995-04-22 1996-10-31 Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh Vorrichtung zur erfassung von in medien enthaltenem kohlenwasserstoff

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4133300C2 (de) * 1991-10-08 1996-07-11 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen strippbarer Substanzen aus Flüssigkeiten
DE4400385C2 (de) * 1994-01-08 1997-02-20 Horst Dipl Ing Peschel Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen des Gasgehaltes in Flüssigkeiten, insbesondere in in Schmiermittelkreisläufen befindlichen Mineralölen
DE102006035788A1 (de) * 2006-07-28 2008-01-31 Contros Systems & Solutions Gmbh Vorrichtung zur Erfassung von Meßdaten
EP2700940A1 (de) * 2012-08-21 2014-02-26 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Gasgehalts in einer Flüssigkeit sowie Verwendung einer solchen Vorrichtung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1987006009A1 (en) * 1986-04-01 1987-10-08 The Johns Hopkins University/Applied Physics Labor Capacitive chemical sensor for detecting certain analytes, including hydrocarbons in a liquid medium
WO1996034285A1 (de) 1995-04-22 1996-10-31 Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh Vorrichtung zur erfassung von in medien enthaltenem kohlenwasserstoff

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BOULART C ET AL: "Sensors and technologies for in situ dissolved methane measurements and their evaluation using Technology Readiness Levels", TRAC TRENDS IN ANALYTICAL CHEMISTRY, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 29, no. 2, 1 February 2010 (2010-02-01), pages 186 - 195, XP026892534, ISSN: 0165-9936, [retrieved on 20100201], DOI: 10.1016/J.TRAC.2009.12.001 *
FUKASAWA T ET AL: "Dissolved Methane Sensor for Methane Leakage Monitoring in Methane Hydrate Production", OCEANS 2006, IEEE, PI, 1 September 2006 (2006-09-01), pages 1 - 6, XP031046360, ISBN: 978-1-4244-0114-7, DOI: 10.1109/OCEANS.2006.307110 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116754752A (zh) * 2023-06-20 2023-09-15 江苏仕能工业技术有限公司 一种环保型多功能矿浆智能检测灰分仪
CN116754752B (zh) * 2023-06-20 2023-12-15 江苏仕能工业技术有限公司 一种环保型多功能矿浆智能检测灰分仪

Also Published As

Publication number Publication date
NO20180976A1 (no) 2018-07-11
GB201811306D0 (en) 2018-08-29
GB2562925A (en) 2018-11-28
GB2562925B (en) 2020-12-16
DE102016201041B4 (de) 2023-04-06
NO349295B1 (no) 2025-12-01
DE102016201041A1 (de) 2017-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9709474B2 (en) Automatic measuring instrument and measuring method for unconventional natural gas content
US5293931A (en) Modular, multi-level groundwater sampler
US20090166520A1 (en) In-situ soil nitrate ion concentration sensor
DE102009055092A1 (de) Elektrochemische Messsonde, Befülleinrichtung und Wartungssystem
EP2005135B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur leckprüfung
DE102010063033A1 (de) Verfahren zur Inbetriebnahme eines Messgeräts
NL2017622B1 (en) Pore pressure monitoring device and method for monitoring pore water pressure
DE102013109168A1 (de) Analysegerät zur Bestimmung des chemischen Sauerstoffbedarfs einer Flüssigkeitsprobe
DE112015006212T5 (de) Optisches Rechnen auf Basis eines spektral programmierbaren Memristors
DE102016201041B4 (de) Vorrichtung zur Erfassung von Gas in Flüssigkeiten
DE19800670B4 (de) Verfahren zur Dichtheitsprüfung von Seitenkanälen
DE102016114565A1 (de) Messanordnung
EP2746751A1 (de) Vorrichtung zur optischen Überwachung eines Parameters einer Flüssigkeitsprobe
EP2047249B1 (de) Thermokatalytisches kohlenwasserstoffmessgerät zur leckdetektion an unterseepipelines
DE102018112526B4 (de) Unterwasser-Gasmessvorrichtung für in Wasser gelöste Gase
DE102013006542B4 (de) Messvorrichtung, Reaktionsträger und Messverfahren
CN105547359A (zh) 一种土层响应监测系统
DE3716597A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur ermittlung physikalischer und chemischer kenngroessen sowie zur probenentnahme von gasen, fluessigkeiten und feststoffen in rohrleitungen geringen durchmessers
EP0823055B1 (de) Vorrichtung zur erfassung von in medien enthaltenem kohlenwasserstoff
DE102012112541A1 (de) Vorrichtung zur optischen Überwachung eines Parameters einer Flüssigkeitsprobe
DE202006017215U1 (de) Sensoraufnahmeteil für Wechselarmaturen
CN104280326B (zh) 一种确定泥浆滤液侵入深度的测量装置
DE102021119081A1 (de) Druckmittler mit Überwachungsfunktion
DD301953A9 (de) Verfahren zur Entnahme von fluessigen und gasfoermigen Proben und zur Messung deren charakterischer Parameter
KR102378542B1 (ko) 수질 측정용 플로우셀 및 이를 이용한 수질 측정 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17705787

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 201811306

Country of ref document: GB

Kind code of ref document: A

Free format text: PCT FILING DATE = 20170125

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1811306.8

Country of ref document: GB

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17705787

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1