NO803441L - Fremgangsmaate og innretning for maaling av lekkasjer i roerledninger - Google Patents

Abstract

For å oppdage lekkasjer fra rørledninger fom fører væsker, særlig olje, sendes lys gjennom en fiber-optikk som holdes i nærheten av rørledningen. Fiber-optikken er omgitt av et medium,. hvis brytningsindeks endres ved påvirkning av den lekkende væske. Ved et foretrukket utførelses-eksempel er mediet en silikongummi (4), hvis brytningsindeks normalt er lavere enn brytningsindeks for en kvarts fiber-optikk (3), men hvis brytningsindeks øker til samme som kvartsens eller en høyere verdi, når olje (7) trenger inn i det gjennom et gjennomtrengelig dekke (1) og et beskyttende elastomerlag (2), slik at fiber-optikkens innvendige reflektivitet svekkes eller slukkes og lys blir absorbert. Kontrollorganer som er forbundet med en lysmottaker, registrerer denne endring og lekkasjens posisjon bestemmes til innenfor fiber-optikkens lengde.Ved et annet utførelseseksempel er mediet en væske som fjernes fra området rundt fiber-optikken som følge av en lekkende væske.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører registrering av lekkasjer fra rørledninger.

Det blir etterhvert mor og mer viktig, ikke bare

fra et økonomisk, men også fra et miljømessig synspunkt, at lekkasjer i olje-, gass- eller andre kjemiske rørledninger oppdages i løpet av forholdsvis kort tid. Skjønt katastro-fale brudd raskt vil bli åpenlyse, har registrering av små lekkasjer hittil vært meget vanskelig, særlig når rørled-ningene er utilgjengelige, f.eks. fordi de er lagt under jord eller under vann.

Foreliggende oppfinnelse går ut på å registrere slike lekkasjer ved å bringe det medium som lekker ut fra. rørledningen til å endre omgivelsene rundt en lys-ledende kjerne, som en fiber-optikk, som er anordnet inntil rørled-ningen .

Funksjonen av slike kjerner er å lede lys så effektivt som mulig, og de er derfor omgitt av et medium, som har lavere brytningsindeks enn kjernens materiale og derfor forårsaker total innvendig refleksjon i kjernens grense, slik.. at lys ikke går tapt fra den.

Oppfinnelsen baserer seg på den erkjennelse at,

hvis det omgivende mediet endret til et som har like høy eller fortrinnsvis høyere brytningsindeks enn kjernemateri-alet, vil lys som faller på kjernens vegg kunne unnslippe fra den og en detektor som er anbragt langs kjernen, vil reagere som om lyset er slukket eller i det minste svekket.

I en utførelsesform av oppfinnelsen er kjernen omgitt av et elastomer-hylster, som i prinsippet er konvensjonelt og normalt har lavere brytningsindeks enn kjernen. Denne elastomer er vanligvis en gummi på basis av silikon. Kjernen er anbragt på siden av rørledningen, fortrinnsvis parallelt med denne og festet til den. Hvis olje eller et annet flytende kjemikalium unnslipper fra rørledningen, vil væsken trenge inn i silikongummien, som er gjennomtrengelig for slike materialer, og vil komme i kontakt med kjernen og forårsake en endring av dens indre reflektivitet og dermed av kjernens lys-ledeevne. Med hensiktsmessige mellomrom langs rørledningen er det anordnet lyssendere og detektorer, slik at tap i lys-ledeevne i et bestemt parti av kjernen registreres og signaliseres til en kontrollstasjon.

Ved en annen utførelsesform av oppfinnelsen som særlig er hensiktsmessig når rørledningen befinner seg under vann og når materialet i rørledningen har lavere brytningsindeks enn kjernen, er kjernen omgitt av et flytende hylster som har lavere brytningsindeks enn kjernen. Hylsteret er innelukket i en kanal som også inneholder en forholdsvis tett væske, som vann (eller er åpen mot omgivende vann utenfor rørledningen), og som har et lukket kammer ovenfor kjernen. Materiale som trenger ut fra rørledningen blir fanget i det lukkede kammer og tenderer derfor til å fortrenge det flytende hylster fra,kjernens omkrets. Når det har fortrengt hylsteret slik, vil kjernens reflektivitet endres. Hvis brytningsindeks av materialet fra rørledningen er lavere enn kjernens, slik at fortrengning av hylsteret fortsatt ville gi innvendig refleksjon, omfatter kanalsystemet også en tredje væske. Denne tredje væske har lavere spesifikk vekt enn hylsterets væske, men høyere brytningsindeks enn kjernen, slik at det når det flytende hylster og den tredje væske er fortrengt av materiale som lekker fra rørledningen og er innesperret i kanalen, bringes den tredje væske i kontakt med kjernen og reduserer dens ledeevne som før nevnt, idet den har høyere brytningsindeks.

Et par spesielle utførelseseksempler av oppfinnelsen skal i det følgende beskrives under henvisning til teg-ningen, hvor

fig. 1 og 2 viser et første utførelseseksempel av detektoren, som har et fast, gjennomtrengelig hylster, sett i radialsnitt og i to tilstander,

fig. 3 viser et annet utførelseseksempel i tverr-snitt, hvor det ikke forekommer lekkasje,

fig. 4 viser det andre utførelseseksempel med lekkasje,

fig. 5 er et snitt gjennom en rørledning med

første utførelseseksempel anordnet på siden av rørledningen og fig. 6 viser et skjematisk sideriss av en lengde av rørledningen ifølge fig. 5.

I det første utførelseseksemplet, som for tiden er foretrukket, har en lekkasje-detektor formen av en sylindrisk gjenstand med ubestemt lengde, hvor ytterveggen er en kled-ning 1 som er perforert eller på annen måte gjennomtrengelig og som på innsiden har et beskyttende lag 2 av gummi eller en lignende elastomer, som har åpne celler eller på annen måte er gjennomtrengelig. I sylinderens sentrum er en lys-ledende kjerne 3, f.eks. en fiber-optikk-kjerne av kvarts, opptatt og omgitt av sitt konvensjonelt faste hylster 4 av gjennomtrengelig materiale, som silikongummi. Hylsterets 4 brytningsindeks er normalt lavere enn kvartsens, slik at lys, antydet ved 5, blir fullstendig innvendig reflektert hver gang det faller på kjernens vegg og blir effektivt sendt langs denne kjerne. I fig. 6 ses lys sendt inn i kjernen av en av lyskildene 17, som er anordnet med passende avstander langs kjernen. En passende avstand betyr i denne forbindelse en avstand som passer til intensiteten av lyset som be-nyttes og til den ønskede presisjon av lekkasje-lokalisering. Nær hver lyskilde 17, men rettet mot en fjern lyskilde 17 av samme type, er en detektor 18 for lyset som ledes av kjernen anordnet, og detektorene er fjernstyrt.

Anordningen kan betjenes kontinuerlig eller inter-mitterende. Detektoren er anordnet i sidestilling til en rørledning 8, som fører olje eller et annet flytende materiale med høyere brytningsindeks enn kvartsens. Det er svært enkelt å feste detektoren til rørledningen, f.eks. med strop-per 9 eller legge den slik at den berører rørledningen. To eller flere slike detektorer kan anordnes i forbindelse med en enkelt rørledning i forskjellige posisjoner rundt ledning-ens omkrets. Enhver væske, som olje 7, som måtte lekke fra rørledningen, kan tre inn gjennom perforeringene i kledningen 1. Som det fremgår av fig. 2, vil væsken trenge gjennom det beskyttende skumstofflag 2 og tre inn i hylsteret 3, hvor det (tilfeldig) forårsaker en svelling av hylsteret. Men når materialet kommer i kontakt med kvartskjernens yttervegg, vil det endre denne kjernes refleksjon, og når lys, som antydet ved pilene 6, faller innvendig på kjernens vegger, vil det i stedet for total innvendig refleksjon oppstå et partielt eller fullstendig tap av lys til kjernens utside. Et slikt tap blir registrert av detektoren som en svekkelse eller slukking av lyskilden og dermed er eksistensen og lokaliseringen av lekkasjen gjennomført.

Responstiden er ved dette utførelseseksempel en funksjon av hylsterets gjennomtrengelighet for den lekkende væske (i stor utstrekning bestemt av dets kryss-bindingsgrad) og kan reguleres ved et passende valg eller modifikasjon av hylstermaterialet, under hensyntagen til det materiale som skal registreres.

Når væsken er råolje, er det ønskelig å benytte partikkelformet silikongummimateriale i hylsteret eller å benytte partikkelformet kvartsmateriale som ledende fibre.

Råolje sveller ikke silikongummi like mye som

andre væsker og det later også til at det skjer en viss fraksjonering av råoljen mens denne absorberes i gummien.

Konvensjonell kvarts har en brytningsindeks på

ca. 1,46 og silikongummi en brytningsindeks på ca. 1,41. Antagelig av de ovennevnte årsaker vil råolje som absorberes av et silikongummihylster ikke nødvendigvis få den virk-ning at den innvendige refleks i fibrene slukkes.

For at slukking skal sikres, når det er råolje som er svellemidlet, må forskjellen mellom brytningsindeks for gummimaterialet og kvartsen i normal tilstand være mindre enn ovenfor angitt, og en silikongummi med brytningsindeks mellom 1,42 og 1,44 bør tas i bruk. Slikt gummimateriale er handelsført, ett eksempel er "Grade OF-8" fra Shinetsu Chemical Company, 6-1 2-chome, Ohtemachi, Kyoda-ku, Tokyo, Japan. Alternativt (eller i tillegg) kan brytningsindeks av den benyttede kvarts være noe lavere enn vanlig.

I det andre utførelseseksempel som er vist i fig.

3 og 4, ses en anordning som er særlig hensiktsmessig til bruk når rørledningen befinner seg under vann og/eller til bruk når det materiale som føres i rørledningen har en brytningsindeks som er lavere enn kvartsens.

Ved denne anordning er rørledningen 8, i det minste rundt sitt øvre parti, forsynt med et dekke 11, som omfatter en kanal 12, i hvilken kvartskjernen 3 forløper. Kanalen 12 er åpen nedad, men er lukket oppad. Kanalen er fylt med vann, bortsett fra øvre del av kanalen 12, hvor kjernen 3 normalt er omgitt av et hylster av silikonolje 13. Dette er en olje med lavere brytningsindeks enn kjernematerialets, slik at kjernen forblir innvendig reflekterende.

Hvis oljen eller en annen væske i rørledningen

har høyere brytningsindeks enn kvartskjernens, vil lekkasje av væsken registreres idet den unnslippende væske fanges opp av dekslet 11 og stiger i kanalen 12, slik at den fortrenger silikonoljen nedad, inntil kjernen 3 er omgitt av den lekkende væske. I dette stadium vil lys i kjernen slutte å bli fullstendig innvendig reflektert og endringen kan registreres som i førstnevnte eksempel.

Hvis materialet i rørledningen derimot er en gass eller en væske med lavere brytningsindeks enn kjernen, vil ytterligere en væske 14 som ikke er blandbar med silikonoljen, fanges ovenfor sistnevnte i kanalen, idet denne tredje væske 14 har en spesiell spesifikk vekt mellom silikon-oljens og det unnslippende materiales. Væsken 14 inneholder et fargestoff eller et annet lysabsorberende materiale. Når materiale unnslipper fra en lekkasje 10 i rørledningen 8'

og fanges i kanalen, som antydet i fig. 4, blir den tredje væske 14 fortrengt nedover, inntil den omgir kjernen 3. Det fangede materiale opptar da volumet 15 og silikonoljen ses under kjernen ved 13. Igjen blir virkningen en endring av brytningsindeks av det materiale som omgir kjernen 3 og dermed av kjernens lysledeevne-

Det er åpenbart mulig innenfor rammen for dette andre utførelseseksempel å forårsake en endring av kjernens ledeevne ved at et væskesjikt med høyere brytningsindeks som omgir kjernen blir fortrengt av et unnslippende materiale med lavere brytningsindeks, slik at lekkasjen registreres ved begynnelsen av lys-ledning langs kjernen i stedet for ved avslutningen eller svekkelsen av slik lys-ledning.

Claims (10)

1. Anordning for registrering av væskelekkasjer fra en rørledning nær anordningen, karakterisert ved at anordningen omfatter en fiber-optikk-kjerne (3) med en første brytningsindeks og normalt er omgitt av et medium (4, 13) med en andre brytningsindeks og organer (1, 12) som tillater adkomst av lekkende væske (7, 10) til anordningen for å fremkalle en endring i brytningsindeks av det eller et medium som omgir kjernen, slik at forskjellen mellom første og andre brytningsindeks i det minste tenderer til å oppheves.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakter i-, s'e r t ved at mediet (4) er et faststoff, og at virkningen av lekkende væske (7) er å endre brytningsindeks av det faste stoff.

3. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at organene for å tillate adkomst omfatter et gjennomtrengelig elastomersjikt (2) som omgir det faste medium (4) og en gjennomtrengelig mantel (1) rundt elastomer sj ik tet (2) .

4. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at mediet er en væske (13), som fjernes fra området rundt kjernen (3) som følge av den lekkende væske (10) og erstattes av en annen væske (10, 14).

5. Anordning som angitt i et av foranstående krav, karakterisert ved at første brytningsindeks er høyere enn andre brytningsindeks.

6. Fremgangsmåte for registrering av lekkasje av væske fra en rørledning, karakterisert ved at væsken som lekker (7, 10) bringes i nærheten av en fiber-optikk-k jerne (3) med en første brytningsindeks for å endre brytningsindeks av et medium (4, 13) som omgir kjernen (3) og derved endre kjernens lys-ledeevneog at nevnte endring registreres for å angi en lekkasje.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, karakterisert ved at den endring somregistreres er en svekkelse eller slukking av lys fra en lyskilde (17) som mottas via den fiber-optiske kjerne (3) av en mottaker (18).

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, k a r a k- erisert ved at endringen forårsakes av at en væske (7) som lekker fra rørledningen trenger gjennom et fast medium (4) som omgir kjernen (3).

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 8, karakterisert ved at væsken (7) er olje.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at endringen forårsakes ved at den lekkende væske (10) støter ut et flytende medium (13) fra området rundt kjernen (3) og erstatter dette med et avvik-ende materiale (14, 10).