184175. lajstromszámú szabadalom • Berendezés tartályok és csővezetékek tömörségének ellenőrzésére hőkompenzált differenciál nyomásmérés útján
1 ISI 175 2 A jelen találmány tárgya olyan berendezés, amely lehetővé teszi folyadékok szállítására és,/vagy tárolására szolgáló tartályok, csővezetékek és más hasonló, különösen szabadban felállított nagyméretű technológiai berendezések tömörségének vizsgálatát oly módon, hogy a környezeti hőmérséklet és a légköri nyomás mérés közbeni változásának zavaró hatásait kiküszöböli, ezáltal a mérés pontosságát és megbízhatóságát jelentős mértékben növeli. Találmányunk szerinti berendezés segítségével zárt nyomásterek nyomásváltozásait észleljük és mérjük úgy, hogy a külső környezeti (nyílttéri) hőmérséklet- és légköri nyomásváltozások mérést zavaró hatásait kiküszöböljük és így pontos.és megbízható kiértékelést biztosítunk. Gáz vagy folyadék halmazállapotú közegek (különösen nyomás alatti) tárolására szolgáló tartályok, szállítását végző vezetékek, vagy ilyen folyadékokkal működtetett technológiai berendezések esetében az ún. vizsgáló közeget (gáz v. folyadékhalmazállapotú közegek) magában foglaló rendszer létesítését követő tömörségi vizsgálata, valamint időközönként történő tömörségi felülvizsgálata nemcsak műszakilag szükséges, hanem azt a legtöbb esetben hatósági rendelkezések elő is írják. Az ilyen tömörségi vizsgálatok elvégzésére több módszert ismerünk. Viszonylag kisméretű berendezések esetén, amelyek laboratóriumi körülmények között vizsgálhatók, az ismert vizsgálati eljárások viszonylag nagy pontosságú méréseket tesznek lehetővé. Nagyméretű, szabadban elhelyezett, helyhez kötött létesítmények esetén ezek a különleges eljárások nem alkalmazhatók, és ilyenkor a tömörség ellenőrzésére kizárólag az ún. „nyomáspróba” szolgál. Ennek során a vizsgálandó berendezést vizsgáló közeggel töltik ki, nyomás alá helyezik, és mérik a nyomás időbeli változását. Ha az üzemnyomás, és ennek megfelelően a szabályzatokban előírt próbanyomás nem túl magas, ez a mérési módszer, tehát a nyomás tényleges értékének mérése, gyakorlatilag elfogadható eredményre vezethet, magasabb nyomások esetén azonban a nyomás értékének, illetve ezen nyomásérték változásának mérésére a mérőműszerek nem rendelkeznek megfelelő pontossággal. Megkísérelték ilyen esetben nyomáspróba helyett a berendezést valamely jellegzetes, és műszerekkel jól kimutatható gázzal feltölteni, és az esetleges szivárgást megfelelő műszerekkel (pl. TGS /= Tagushi Gas Sensor/) érzékelőkkel felszerelt szivárgásvizsgálóval) felderíteni, ez a módszer azonban nagyméretű tartályoknál, vagy részben föld alatt elhelyezett vezetékeknél a műszerrel történő megközelítés nehézsége vagy lehetetlensége miatt nem alkalmazható. Viszonylag nagyobb próbanyomások esetén a nyomásesés megfelelő pontosságú mérésére differenciálmanométer alkalmazása jelenthet megoldást. Ilyen esetben a vizsgálandó berendezésen kívül egy — azonos nyomásra méretezett — ún. „tömörzárású referencia-tartályt” is feltöltenek vizsgáló közeggel, mindkettőt azonos nyomás alá helyezik, majd a vizsgálandó berendezés, és a referencia-tartály közé kapcsolt differenciálmanométerrel mérik a nyomás változását. A mérés jelentős időt vesz igénybe, azt a nyomásesést, amelyet (az idő függvényében) még minőségileg „megfelelőnek” lehet tekinteni, rendszerint szabályzatok állapítják meg. Ez a mérési eljárás csak abban az esetben vezethet megfelelő eredményre, ha a mérés ideje alatt a környezni hőmérséklet számottevően nem változik, és a mérés ideje alatt sem a vizsgált technológiai berendezés, sem pedig a referencia-tartály nincs hőátadásnak kitéve. Ez a követelmény még működő üzemben felszerelt tartály, vagy csővezeték esetén sem elégíthető ki, szabadtéren létesített helyhez kötött létesítmények esetében pedig ennek a követelménynek a felállítása teljesen illuzórikus. Nyilvánvaló, hogy a referencia-tartály térfogata csak töredéke lehet a vizsgált berendezés térfogatának, különösen, ha nagyobb tartályról, vagy hosszabb vezetékről van szó. A hőmérséklet emelkedése esetén a vizsgáló közeg nyomása - adott térfogatról lévén szó — ismert fizikai törvényeknek megfelelően növekszik. Ha a vizsgálandó technológiai berendezést a vizsgálat ideje alatt pl. süti a nap, a referencia-tartályt pedig nem, illetve az előbbit jóval nagyobb felületen, álékor a differenciálmanométer nyomásemelkedést mutat, illetve nem mutat ki szivárgást, holott a rendszerből jelentős mennyiségű „vizsgáló közeg” szivárog. Ellenkező esetben, pl. ha a vizsgált technológiai berendezést hirtelen támadt zápor, vagy erősebb szél lehűti, a differenciái manométer szivárgást mutat akkor is, ha a berendezés teljesen hibátlan. -Közismert a folyadék- és gázhalmazállapotú közegek eltérő viselkedése. Az összenyomható gázközegek többváltozós állapotfüggvénynek megfelelően alakítják ki mindenkori termodinamikai egyensúlyi állapotukat. A nyomás-hőmérséklet-térfogat egymással szoros kapcsolatban álló állapotjelzők. Nyomásváltozás jöhet létre hőmérsékletváltozás és térfogatváltozás, ill. szivárgás hatására is. A gyakorlatban a mindenkori légköri nyomáshoz viszonyított „abszolút” nyomásváltozást vagy egy előre megválasztott, rendszerint a vizsgált nyomással azonos nyomású differenciál nyomásváltozást mérhetünk. Az „abszolút” nyomásmérők pl. a rugalmas elemű vagy a folyadéktöltésű manométerek alapjelét a mindenkori légköri nyomás és a rugalmas alapjelképző (rugalmas elem, folyadékoszlop) együttes hatása alakítja ki. A légköri nyomásváltozás nyomás-alapjei megváltoztató hatása nem mindig hanyagolható el. Méréskor figyelembe kell vennük a légköri nyomás változását, ha a mérendő nyomás a légköri nyomáshoz közeli értékű, vagy ha nagypontosságú (érzékenységű) nyomásváltozást akarunk észlelni. Miután a légköri nyomásváltozás csak igen pontatlanul mérhető, célszerű olyan mérési módszert választani, ahol ez a zavaró hatás csökkentett, vagy teljesen kiszűrt. Állandó alapjelű, összehasonlító nyomásjel előállítása bonyolult szabályozási feladat. A differenciál nyomásmérés kedvezően használható a műszaki gyakorlatban pl. gáz- vagy folyadék halmazállapotú közegek tárolására és szállítására szolgáló nyílttéri tartályok és csővezetékek, valamint technológiai berendezések ún. tömörségvizsgálatához, amikor egyetlen kis nyomásváltozás-mérés útján kell meggyőződni a vizsgált zárttér szivárgásmentességéről. A laboratóriumi körülmények között nem vizsgálható berendezések tömörségvizsgálatára szolgálhat a nyomáspróba (MSZ 11413). Ennek során rendszerint — légtelenítési és ürítési problémák miatt - csak gázközeggel a vizsgált berendezés egészét vagy egy zárt térrészét nyomás alá helyezik, és a mérésidő alatti nyomásváltozás mérése útján keresik a létező szivárgás nyomáscsökkentő hatását. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
