Устройство и способ для обнаружения утечки

 

Изобретение относится к средствам для обнаружения утечки и местоположения утечки на трубопроводе с коллекторным трубопроводом, который является проницаемым для вещества и который связан с насосом и датчиком для вещества. Технический результат изобретения - возможность детектирования веществ, которые не должны быть обязательно кислыми, например соленую воду. Для обеспечения этого результата предусмотрено, что снаружи коллекторного трубопровода вдоль него расположен металлический провод, который находится в соединении с отрицательным полюсом источника постоянного напряжения. Если из течи в трубопроводе выступает, например, соленая вода, на металлическом проводе за счет электролиза получают газ, в частности водород. Затем максимум концентрации газа в коллекторном трубопроводе детектируют и определяют его местоположение. 2 с. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к устройству для обнаружения утечки и определения местоположения утечки на установке, в частности на трубопроводе, с коллекторным трубопроводом, который является проницаемым для вещества и который связан с насосом и с датчиком для вещества.

Изобретение относится также к способу для обнаружения утечки и определения местоположения утечки на установке, в частности на трубопроводе, при котором детектируют и определяют местоположение максимума концентрации вещества, которое проникло в проницаемый коллекторный трубопровод.

Из DE 24 31 907 C3 известна система обнаружения и определения местоположения утечки (LEOS). Эта система содержит коллекторный трубопровод, который является проницаемым для подлежащих детектированию веществ. С коллекторным трубопроводом соединен насос, которым последовательно прокачивают через коллекторный трубопровод объемы транспортирующей среды, которой является, например, воздух. На конце коллекторного трубопровода расположен по меньшей мере один датчик, который обнаруживает проникшие в коллекторный трубопровод вещества. Коллекторный трубопровод расположен вблизи контролируемой установки, в частности вдоль трубопровода. В случае утечки в установке или в трубопроводе выступившее из течи вещество попадает к коллекторному трубопроводу и проникает в коллекторный трубопровод. За счет этого вблизи течи в проложенном там коллекторном трубопроводе образуется максимум концентрации вещества. При следующем процессе прокачки системы обнаружения и определения местоположения утечки этот максимум концентрации попадает к датчику. Из промежутка времени, который проходит между включением насоса и срабатыванием датчика, может быть определено место утечки.

Эта известная система является применимой только тогда, когда в контролируемой установке имеется вещество, которое, с одной стороны, может проникать в коллекторный трубопровод и, с другой стороны, детектироваться датчиком.

Из ЕР 0 525 593 B1 известно устройство, которым при использовании названной системы обнаружения и определения местоположения утечки (LEOS) можно детектировать выступающую из течи кислоту и определять местоположение течи. Это возможно за счет того, что вблизи коллекторного трубопровода размещен материал, который химически реагирует при контакте с кислотой с образованием детектируемого вещества, для которого коллекторный трубопровод является проницаемым. Этим материалом может быть цинк, в частности цинковый провод. Дело в том, что цинк реагирует с кислотой с образованием водорода, который может простым образом детектироваться известной системой обнаружения и определения местоположения утечки.

До сих пор, однако, не было возможно детектировать известной системой обнаружения и определения местоположения утечки растворы, которые могут быть нейтральными или даже щелочными. Таким раствором, который транспортируют по трубопроводу, может быть, например, соленая вода. При создании подземных газохранилищ для природного газа часто должна удаляться соленая вода, которая содержит до 300 г соли на литр. К тому же часто трубопровод соленой воды должен проходить через большие участки, например, к морю. Так как соленая вода может повреждать растения, необходимо контролировать эти трубопроводы соленой воды, чтобы можно было быстро и надежно определять местоположение течи.

В основе изобретения поэтому лежала задача такого выполнения известной как таковая системы обнаружения и определения местоположения утечки (LEOS) и соответствующего способа, чтобы можно было детектировать также растворы, которые не обязательно должны быть кислыми, например соленую воду.

Эта задача выполнения подходящим образом системы обнаружения и определения местоположения утечки (LEOS) решается согласно изобретению за счет того, что снаружи коллекторного трубопровода вдоль него расположен металлический провод, который находится в соединении с отрицательным полюсом источника постоянного напряжения.

В случае, если из контролируемого трубопровода выступает раствор, например солевой раствор, который касается в одном месте провода, то там происходит электролиз. По этой причине на металлическом проводе, который служит в качестве катода и соединен с отрицательным полюсом источника постоянного напряжения, получается водород. Уже малые количества водорода тогда являются достаточными, чтобы проникнуть в коллекторный трубопровод, который является проницаемым для водорода. При следующем процессе промывки тогда водород, который собрался в месте течи в коллекторном трубопроводе, попадает к датчику, детектирующему водород. После этого место течи определяют обычным образом.

Посредством изобретения достигается преимущество, что на резервуаре или на трубопроводе можно определять местоположение течи, если раствор, в частности соленая вода, выступает из течи. Раствор не обязательно должен быть кислым.

Достаточно, если источник постоянного напряжения поставляет постоянное напряжение, меньшее 48 вольт. То есть обходятся с маленьким, экономичным источником постоянного напряжения.

Под коллекторным трубопроводом и приданным ему в соответствие металлическим проводом может быть расположен улавливающий желоб. Таким образом достигается то, что после течи выступающая жидкость постоянно смачивает металлический провод.

Например, коллекторный трубопровод и металлический провод могут быть окружены впитывающим (поглощающим) материалом, например песком. За счет капиллярных сил во впитывающем материале обеспечивается то, что к металлическому проводу всегда попадает достаточно много вытекающей жидкости и, следовательно, производится достаточно водорода.

Например, коллекторный трубопровод вместе с металлическим проводом могут быть расположены вдоль трубопровода в положении 8 - 9 часов или 3 - 4 часа. С таким позиционированием достигается преимущество, что дождевая вода может просачиваться в землю, не вызывая индикации утечки. Если в противоположность этому за счет течи освобождается относительно большое количество жидкости, то она скапливается и поднимается до коллекторного трубопровода так, что утечка может быть обнаружена и ее местоположение определено. Названное позиционирование коллекторного трубопровода является применимым особенно выгодно тогда, когда трубопровод и коллекторный трубопровод расположены в слое песка.

Например, коллекторный трубопровод с металлическим проводом расположены под трубопроводом. За счет этого обеспечивается, что выступающая из течи жидкость достигает металлического провода.

Источник постоянного напряжения может быть, например, изменяемым. За счет этого возникающее количество водорода может согласовываться с чувствительностью системы из коллекторного трубопровода и датчика.

Для избежания искажения результатов измерений за счет дождевой воды, в которой могут быть растворены соли, небольшие и равномерно распределенные по длине коллекторного трубопровода концентрации водорода для обнаружения течи во внимание не принимают. Только локально большие максимумы концентрации водорода рассматривают как указание на течь.

При применении улавливающего желоба для раствора этот улавливающий желоб может иметь в самом низком месте выпуск, который выполнен таким образом, что поступающая с дождем жидкость сразу же снова стекает по желобу. Металлический провод, который вместе с коллекторным трубопроводом расположен в улавливающем желобе, тогда не покрывается раствором. Только в случае течи в расположенном выше улавливающего желоба трубопроводе или, соответственно, установке в улавливающий желоб попадает так много раствора, что притекает больше, чем может вытекать. За счет этого металлический провод покрывается раствором и получается водород, который может быть детектирован. За счет этого достигается преимущество, что даже во время дождя не могут появиться неправильные измерения.

С положительным полюсом источника постоянного напряжения соединен, например, металлический электрод, который расположен в почве. За счет этого достигается существенное преимущество, что даже при очень больших временах эксплуатации устройства может растворяться только положительный металлический электрод, а не расположенный вдоль коллекторного трубопровода металлический провод. Как в случае известной как таковая катодной защиты для металлических трубопропроводов, соединенная с отрицательным полюсом источника постоянного напряжения металлическая деталь не корродирует.

В частности, достигается преимущество, что расположенный в земле в известном месте металлический электрод, который может быть выполнен в виде металлического стержня, может быть легко заменен, когда он сильно корродирован. Следовательно, не требуется заменять расположенный на коллекторном трубопроводе металлический провод, что вследствие, как правило, очень больших длин коллекторного трубопровода, а следовательно и металлического провода было бы очень расточительным. Кроме того, коллекторный трубопровод и металлический провод часто расположены подземно и таким образом являются трудно доступными.

Согласно другому примеру с положительным полюсом источника постоянного напряжения может быть связан другой металлический провод, который расположен с зазором от связанного с отрицательным полюсом источника постоянного напряжения металлического провода снаружи вдоль коллекторного трубопровода Оба провода не соприкасаются друг с другом. Также на противоположном источнику постоянного напряжения конце проводов между проводами нет никакого соединения. Например, оба металлических провода проходят параллельно друг другу.

Например, оба металлических провода могут состоять из различных металлов. Тогда не требуется отдельного источника постоянного напряжения. Сами провода тогда образуют вследствие различного уровня обоих металлов в электрохимическом ряду напряжений источник напряжения. Тогда предпочтительно обходятся без отдельного источника напряжения.

Один металлический провод может быть выполнен из меди, а другой из оцинкованной меди. Тогда не происходит поверхностных изменений на металлических проводах.

Например, по меньшей мере в один из металлических проводов включен амперметр. В случае, если жидкость, вытекающая из места течи, является электрически проводящей, оба металлических провода соединяются проводяще через вытекающую жидкость и амперметр показывает прохождение тока. При подходящем выборе напряжения сила тока может лежать между 1 мА и 20 мА. Независимо от наличия амперметра за счет электролиза производится водород, за счет которого возможно определение места утечки.

Измерением тока достигается преимущество, что за короткое время можно надежно обнаружить, имеется ли где-то течь. Дело в том, что появляются измеримые силы тока в металлических проводах, если их соединяет проводящая жидкость. Тогда предпочтительным образом возможно, что только тогда, когда амперметр регистрирует увеличение тока, для определения места утечки производят измерение системой LEOS таким образом, что коллекторный трубопровод промывают и регистрируют на датчике появление повышенной концентрации водорода. Следовательно, тогда не нужно промывать коллекторный трубопровод через регулярные промежутки времени. Достаточно вводить процесс промывки, когда за счет электрического измерения индицирована течь.

Таким образом можно быстрее, чем раньше, определять местоположение течи.

Также, если никакая течь не обнаружена, коллекторный трубопровод нужно промывать примерно каждые семь дней свежим воздухом, чтобы предотвратить образование конденсационной влаги в трубопроводе. Можно также, если не производят никакого измерения, уплотнять коллекторный трубопровод на обоих концах после того, как он заполнен сухим воздухом.

Например, источник постоянного напряжения может быть подключен друг за другом на обоих концах металлических проводов. Если оба провода в месте течи соединены через проводящую жидкость, то тогда из измеренной силы тока можно определить электрически место утечки, если известно сопротивление металлических проводов на единицу длины. Таким образом можно определять место утечки дважды, электрически и с помощью системы обнаружения и определения местоположения утечки (LEOS) и тем самым повышать точность измерения.

Провода или отдельный провод могут быть фиксированы на коллекторном трубопроводе пластмассовыми лентами, которые проходят вокруг него, например оплеткой из пластмассовых лент. За счет этого имеется также механическая защита.

Задача указания подходящего способа для обнаружения утечки и определения местоположения утечки на установке, в частности на трубопроводе, решается согласно изобретению за счет того, что из раствора, который вытек из течи, путем электролиза получают газ, например водород, максимум концентрации которого в коллекторном трубопроводе детектируют и определяют его местоположение с помощью известной как таковая системы обнаружения и определения местоположения утечки (LEOS) Из разницы времени между включением насоса системы обнаружения и определения местоположения утечки и появлением максимума концентрации газа на датчике затем определяют место утечки.

Посредством устройства и способа согласно изобретению, в частности, достигается преимущество, что выступающие из течи растворы, в частности соленую воду, можно надежно обнаруживать и определять местоположение утечки.

Изобретение поясняется более подробно чертежами: Фигура 1 и фигура 2 показывают два варианта устройства для обнаружения утечки и определения местоположения утечки согласно изобретению на трубопроводе для соленой воды.

Фигура 3 показывает расположение коллекторного трубопровода, которому придан в соответствие один металлический провод, рядом с трубопроводом для соленой воды.

Фигура 4 показывает расположение коллекторного трубопровода, которому приданы в соответствие два металлических провода, под трубопроводом для соленой воды.

Фигура 5 показывает расположение коллекторного трубопровода, которому приданы в соответствие два металлических провода, во впитывающем материале.

Фигуры 1 и 2 показывают трубопровод для соленой воды 1, на котором должна обнаруживаться утечка и определяться ее местоположение. Этому трубопроводу для соленой воды 1 придана в соответствие известная как таковая система обнаружения и определения местоположения утечки (LEOS). Система LEOS состоит из проницаемого коллекторного трубопровода 2, который проложен вдоль трубопровода для соленой воды 1. Коллекторный трубопровод 2 находится в соединении с насосом 3, которым через коллекторный трубопровод 2 через временные интервалы прокачивается объем транспортирующей среды, которой, как правило, является сухой воздух. На конце коллекторного трубопровода 2 расположен датчик 11. Коллекторный трубопровод 2 является проницаемым для подлежащих детектированию веществ. Если такое подлежащее детектированию вещество проникает в определенном месте в коллекторный трубопровод 2, то там образуется максимум концентрации вещества. При следующем процессе прокачки этот максимум концентрации транспортируется к датчику 11 и там регистрируется. Из разницы времени между началом процесса прокачки и регистрацией максимума в датчике 11 при известной скорости течения в коллекторном трубопроводе 2 определяют то место, в котором вещество проникло в коллекторный трубопровод 2.

Если в контролируемом трубопроводе транспортируют вещество, на которое срабатывает система LEOS, местоположение утечки может быть надежно определено.

Соленая вода не может быть обнаружена, однако, только одной системой LEOS. Устройство на фигуре 1 поэтому предусматривает, что снаружи коллекторного трубопровода 2 вдоль него расположен металлический провод 4, который находится в соединении с отрицательным полюсом источника постоянного напряжения 5. Положительный полюс этого источника постоянного напряжения 5 соединен с металлическим электродом 12, который может быть расположен в любом месте в земле. Например, металлический электрод 12 может быть просто воткнут в землю.

В случае, если из течи в трубопроводе для соленой воды 1 выступает соленая вода, в месте утечки металлический провод 4 приходит в соприкосновение с соленой водой. Тогда происходит электролиз, причем образуется водород.

Примененный коллекторный трубопровод 2 является проницаемым для водорода. Поэтому полученный за счет электролиза водород проникает в коллекторный трубопровод 2 и образует там максимум концентрации в положении течи в трубопроводе для соленой воды 1. При следующем процессе прокачки максимум концентрации водорода попадает к датчику 11, который является датчиком водорода. Затем уже описанным образом определяют место утечки.

За счет электролиза корродирует только связанный с положительным полюсом металлический электрод 12. Металлический электрод 12 может быть простым образом заменен при значительно продвинувшейся коррозии. Соединенный с отрицательным полюсом металлический провод 4, который является очень длинным и только трудно доступным, не корродирует. Следовательно, также при длительных временах эксплуатации замены металлического провода 4 не требуется.

Устройство на фигуре 2 предусматривает, что снаружи коллекторного трубопровода 2 вдоль него расположены два разнесенных друг от друга металлических провода 4 и 13, которые находятся в соединении с источником постоянного напряжения 5.

В случае, если из течи в трубопроводе для соленой воды 1 выступает соленая вода, в месте утечки оба провода 4 и 13 соединяются друг с другом через соленую воду. Тогда там происходит электролиз, причем образуется водород. В остальном устройство на фигуре 2 работает также, как устройство на фигуре 1.

В один из двух металлических проводов 4 введен, например, амперметр 6. Так как соленая вода является электрически проводящей, в области течи в трубопроводе для соленой воды 1 возникает проводящее соединение металлических проводов 4 и 13. Текущий за счет этого ток регистрируют амперметром 6. Прохождение тока указывает, следовательно, на то, что где-то на трубопроводе для соленой воды 1 имеется течь.

Определение местоположения течи затем происходит описанной системой (LEOS). Вследствие измерения тока можно отказаться от регулярных процессов прокачки. Только если наличие течи было обнаружено за счет прохождения тока, вводят процесс прокачки, чтобы определить место течи. Кроме того, однако, можно отключать трубопровод для соленой воды 1 сразу же после прохождения тока в амперметре 6, чтобы избежать дальнейшего вытекания соленой воды. Определение местоположения утечки тогда служит для того, чтобы определить место, где необходим ремонт.

В случае, если источник постоянного напряжения 5 является изменяемым, за счет этого можно согласовывать возникающее за счет электролиза количество водорода с чувствительностью системы (LEOS).

Фигура 3 показывает в поперечном сечении коллекторный трубопровод 2 в положении 8-часов относительно трубопровода для соленой воды 1. Как показывает фигура 1, коллекторному трубопроводу 2 придан в соответствие металлический провод 4. Этот металлический провод 4 закреплен на коллекторном трубопроводе 2 пластмассовыми лентами 7. Коллекторный трубопровод 2 заделан во впитывающий материал 10, например в песок, который доходит до трубопровода для соленой воды 1 и окружает его по меньшей мере снизу. Через слой песка дождевая вода просачивается без застоя в землю. Только в случае утечки в трубопроводе для соленой воды 1 выступающее тогда большое количество воды поднимается до чувствительного шланга, т. е. коллекторного трубопровода 2.

Фигура 4 показывает в поперечном сечении коллекторный трубопровод 2 снизу трубопровода для соленой воды 1. Коллекторному трубопроводу 2, как показано на фигуре 2, приданы в соответствие два металлических провода 4 и 13. Они для этого закреплены на коллекторном трубопроводе 2 пластмассовыми лентами 7. Ниже коллекторного трубопровода 2 и металлических проводов 4 и 13 расположен улавливающий желоб 8, который имеет выпускное отверстие 9. Бели дождевая вода попадает в улавливающий желоб 8, то она сразу же стекает через выпускное отверстие 9. В случае течи в трубопроводе для соленой воды 1 в улавливающий желоб 8, однако, попадает так много соленой воды, что уровень воды в улавливающем желобе 8 относительно быстро достигает металлических проводов 4 и 13, так что получается водород. Таким образом исключаются искаженные за счет дождевой воды измерения.

Фигура 5 показывает расположение коллекторного трубопровода 2 и двух металлических проводов 4 и 13, которые окружены впитывающим материалом 10. Этот впитывающий материал 10 воспринимает вытекающую из течи соленую воду и обуславливает, как и улавливающий желоб 8, чтобы соленая вода, по возможности, долго была в контакте с металлическими проводами 4 и 13 для производства водорода.

Вариант фигуры 3 может, как показано на фигурах 2, 4 и 5, содержать коллекторный трубопровод 2, которому приданы в соответствие два металлических провода 4 и 13. Точно также варианты фигур 4 и 5, как показано на фигурах 1 и 3, могут содержать коллекторный трубопровод 2, которому придан в соответствие только один металлический провод 4.

Напряжение на источнике постоянного напряжения 5 может быть установлено так, что в случае дождевой воды производство водорода является недостаточным для измеримого максимума концентрации в коллекторном трубопроводе 2. Только если соленая вода из трубопровода для соленой воды 1, которая содержит значительно больше солей, достигает металлического провода 4, производится измеримое количество водорода.

Устройством согласно изобретению может быть надежно обнаружена течь в трубопроводе для соленой воды 1 и определено ее местоположение.

Формула изобретения

1. Устройство для обнаружения утечки и определения местоположения утечки на установке, в частности на трубопроводе 1, с коллекторным трубопроводом 2, который является проницаемым для вещества и который связан с насосом 3 и датчиком 11 для вещества, отличающееся тем, что снаружи коллекторного трубопровода 2 вдоль него расположен металлический провод 4, который находится в соединении с отрицательным полюсом источника постоянного напряжения 5.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что под коллекторным трубопроводом 2 и металлическим проводом 4 расположен улавливающий желоб 8.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что коллекторный трубопровод 2 и металлический провод 4 окружены впитывающим материалом 10.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что коллекторный трубопровод 2 вместе с металлическим проводом 4 расположены вдоль трубопровода для соленой воды 1 в положении 8 - 9 ч или в положении 3 - 4 ч.

5. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что коллекторный трубопровод 2 с металлическим проводом 4 расположены снизу трубопровода для соленой воды 1.

6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что источник постоянного напряжения 5 является изменяемым.

7. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что с положительным полюсом источника постоянного напряжения 5 соединен металлический электрод 12, который может располагаться в земле.

8. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что с положительным полюсом источника постоянного напряжения 5 соединен другой металлический провод 13, который с зазором от связанного с отрицательным полюсом металлического провода 4 расположен снаружи коллекторного трубопровода 2 вдоль него.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что оба металлических провода 4 и 13 выполнены из различных металлов.

10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что один из металлических проводов 4 выполнен из меди, а другой металлический провод 13 из оцинкованной меди.

11. Устройство по любому из пп.8-10, отличающееся тем, что в, по меньшей мере, один металлический провод 4, 13 введен амперметр 6.

12. Устройство по любому из пп.8-10, отличающееся тем, что к металлическим проводам 4, 13 друг за другом на обоих концах может подключаться источник постоянного напряжения 5, которому придан в соответствие амперметр 6.

13. Способ для обнаружения утечки и определения местоположения утечки на установке, в частности на трубопроводе 1, при котором детектируют и определяют местоположение максимума концентрации вещества, которое проникло в коллекторный трубопровод 2, отличающийся тем, что из раствора, который выступил из течи, с помощью электролиза получают газ, максимум концентрации которого в коллекторном трубопроводе 2 детектируют и определяют его местоположение.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5

PD4A - Изменение наименования обладателя патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

(73) Новое наименование патентообладателя:АРЕФА НП ГМБХ (DE)

Адрес для переписки:129090, Москва, ул. Б.Спасская, 25, стр. 3. ООО "Юридическая фирма Городисский и Партнеры"

Извещение опубликовано: 27.06.2007        БИ: 18/2007

---