Erfolgreiche Trunk Main Korrelationen in Australien, dem Land der langen Hauptleitungen

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The AQUASCAN TM korreliert erfolgreich Lecks auf Hauptleitungen mit Distanzen von über 1km in Sydney.

Der GUTERMANN AQUASCAN TM Korrelator für Hauptleitungen lieferte vor einiger Zeit Hochleistungskorrelationen in Kunden-Tests in Sidney, Australien. Dazu hat Sydney Water eine 600mm Stahl-Hauptleitung mit 1,2 km Länge bereit gestellt um eine Testreihe zur Ermittlung der Leistungsfähigkeit zu erstellen. Der Test wurde von Veolia und Sydney Water durchgeführt mit Unterstützung durch ADS Environmental.

Die Leistungsfähigkeit sowohl der Accelerometersensoren als auch der Hydrophone wurden in diesem Test Überprüft. Die Installation der Sensoren ist bei weitem einfacher und stets die bevorzugte Variante, wenn das Abhören nicht möglich ist. Um einen Accelerometersensor einzusetzen benötigt man Kontakt zur Rohrleitung, so dass eine magnetische Verbindung aufgebaut ist. Um die Hydrophone zu nutzen, muss ein Abhörpunk auf der Hauptleitung gefunden werden, damit direkter Kontakt mit dem Fließwasser entstehen kann. 

Einsatzgebiet
Messung 1

Auf der Karte in Abbildung 1 sieht man, wie der Sensor auf Position „A“ positioniert ist, direkt in der Nähe einer der meist befahrenen Autobahnen mit einer ganzen Menge lauter Hintergrundstörgeräusche. Mit hoher Wahrscheinlichkeit werden die Hintergrundgeräusche während der Verkehrs-Stosszeiten das Leckgeräusch überlagern und Korrelationen unmöglich machen. In diesem Fall sollten die Versuche während der Nachtzeit abgehalten werden.

Das Leck wurde simuliert, indem man bei Punkt „B“ einen Aufsatz über das Ventil platzierte und ein kleines Loch von 1 mm Durchmesser in den Aufsatz bohrte. Der Schieber wurde als Leck-Simulation bei Punkt „D“ benutzt: Um ein Leck von 1 l/Sek zu simulieren, wurde es zweimal geöffnet, und um ein 0,3 l/Sek  Leck zu schaffen wurde es eine halbe Drehung geöffnet. 

Messung 1 ist ein simuliertes 1 l/sek-Leck auf einer 600mm Stahl-Leitung auf einer Länge von 746 Metern und wurde erzeugt durch einen Schieber. In dieser Messung wurden Hydrophone eingesetzt, und der Korrelator gab das Leck postwendend auf der Position 428,3m von Sensor A und 317,7m von Sensor B an. Der Korrelator identifizierte dieses Leck und lieferte das Ergebnis nach nur 15 Sekunden. Die eigentliche Leckposition befand sich 426m von Sensor A und 310m von Sensor B. Die genaue Distanz musste noch bestätigt werden. Das Ergebnis ergibt eine Entfernung von 736m, obwohl die eingegebene Distanz im Korrelator 746m betrug, eine Abweichung von 10m.

Messung 2

Messung 2 ist ein simuliertes Leck auf einer 600mm Stahl Leitung auf einer Länge von 746m, und durch eine Öffnung einer Schieberkappe um ein Leck von 1 l/sec zu erzeugen. Beschleunigungssensoren wurden während dieser Korrelation genutzt und die anschliessende Korrelation identifizierte die Position des Lecks 428,3m von Sensor A und 317,7 m von Sensor B. Die tatsächliche Position war 426m von A und 310m von entfernt. Der Unterschied der beiden Messungen 1 und 2 besteht darin, dass bei der Messung 1 Hydrophone und in Messung 2 Beschleunigungssensoren verwendet wurden. 

Um Hydrophone benutzen zu können, ist ein Anbohren an der Leitung erforderlich, da sie direkt die tatsächlichen Geräusch- und Druckwellen in der Wassersäule messen, während die Beschleunigungssensoren eine magnetische Verbindung nutzen um das Leckgeräusch, das als Vibration entlang der Rohrwand wandert, zu messen.

Mit dem nochmaligen Aufnahmeerfolg von Messung 1 und 2 wurde die Entfernung auf 1226m erweitert und das Leck reduziert auf 0,3 Liter/s.

Messung 3
Messung 4

Messung 3 zeigt die Korrelation mit Hydrophonen und Messung 4 mit Accelerometersensoren. Das Leck wurde mit den Hydrophonen sofort gefunden in Messung 3, und eine sehr deutliche Leckspitze zeigte ganz genau die Position des Lecks an. Das Leck wurde simuliert mit offenem Ventil bei einem Wasserverlust von 0,3 Liter/s.

Messung 4 zeigt die Leckposition, die mit den Accelerometersensoren ermittelt wurde. Filter wurden eingeschaltet, um die Form der Spitze, die die Leckposition anzeigt, zu verdeutlichen, und die Spitze ist weit weniger dominant als bei der Korrelation mit den Hydrophonen. Die Sensoren nahmen eine signifikante Bandbreite der Geräusche auf, und diese Hintergrundgeräusche verdeckten etwas das Geräusch des Lecks. Die Tatsache, dass Sensor A nahe der „Liverpool Road“, eine der belebtesten Straßen von Sydney, gemacht wurde, hat zu verstärkten Hintergrundgeräuschen geführt. Wäre die Korrelation nachts durchgeführt worden, hätte eine wesentlich bessere Messspitze erwartet werden können.

Um die Ausrüstung zu an seine Grenzen zu bringen wurde eine neue Versuchsmessung durchgeführt mit einer Kontaktbohrung auf einer 600mm Stahlleitung mit einem Kunststoffmantel, auf der ein Leck von 5 Litern/s simuliert wurde. Auf einer Länge von 1226m konnte das Leck weder mit Hydrofonen noch mit den Accelerometersensoren entdeckt werden.

 

Messung 5 zeigt die qualitativ schlechte Korrelation etwa 50m von der tatsächlichen Leckposition. Diese Messung wurde mit Hydrophonen gemacht. Sensor B wurde umgesetzt, um die Gesamtdistanz auf 220m zu bringen mit einem Lochleck (Durchmesser 1mm) einem Verlust von 8 Liter/Minute zu simulieren. Das erfolgreiche Resultat dieser Korrelation sieht man in Messung 6. Es wurde ein wenig gefiltert während der Korrelation, und das Leck wurde innerhalb von 30 Sekunden angezeigt. Die Leckposition wurde 100,1m von A und 113,9 von B angezeigt, mit einer Genauigkeit von 0,1m.

 

Messung 5
Messung 6
Messung 7

Messung 7 zeigt die gleiche Leck-Korrelation mit Hydrophonen. Die Hydrophone nahmen das extreme Verkehrsgeräusch nahe Sensor A auf, bis die Funktion "Spitzenunterdrückung" aktiviert wurde. Danach wurde eine schwache Korrelation 5 Meter von der wahren Leckposition angezeigt. Hydrophone sind auf niedrigere Frequenzen als Beschleunigungssensoren eingestellt und ziehen daher die tieffrequenten Verkehrsgeräusche den hochfrequenten Leckgeräuschen vor. Die Spitze, die unterdrückt werden muss, glaubt man sei ein tatsächliches Leck sehr nahe zu Sensor A. Zunächst dachte man dies dem Verkehrslärm zuordnen zu können, aber nach einer Überprüfung mit dem AQUASCOPE 3 Leckortungsset sah es tatsächlich nach einem echten Leck aus. 

Das Leck bei B wurde ausgeschaltet und mehr Korrelationen gemessen, und die Ergebnisse brachten ein weiteres Leck zwischen 4 und 6 m von Sensor A in Richtung von B (siehe Schaubild). Die Hauptleitung wurde nun überprüft und das AQUASCOPE 3 wurde benutzt,  um dort abzuhören, wo die Korrelation das Leck angezeigt hatte. Und tatsächlich - Ein Leck konnte gehört werden. Die Bestätigung des Lecks würde nun beim Aufgraben geschehen. Die Korrelation war in der Länge reduziert und der Sensor B wurde umgesetzt an die Position B, wo das Leck ursprünglich erzeugt worden war. Die Korrelation wurde nun durchgeführt und das Ergebnis 6m von Sensor A ist unten angezeigt. Es wurde als "OUT OF BRACKET" Korrelation angesehen wegen seiner Nähe zum Sensor, jedoch nach der Bestätigung durch das AQUASCOPE 3 deutet alles auf das Leck hin.

Schlussfolgerung

Der Trunk Main Korrelator hat das Leck mit einem offenen Ventil und einem Verlust von 1l/s und 0,3l/s über eine Distanz vo 746m und 1226m sowohl mit Hydrophonen als auch Beschleunigungssensoren erfolgreich gefunden, auch während des Tages. Man konnte feststellen, dass Hydrophone bei simuliertem tropfendem Leck besser waren und Beschleunigungssensoren besser bei simuliertem Lochleck (Punktleck). Ebenso wurde festgestellt, dass die Hydrophone mehr von den Interferenzen des laufenden Verkehrs beeinflußt wurden als die Beschleunigungssensoren. Das war allerdings erwartet worden, da die Hydrophone mit niedrigeren Frequenzen arbeiten, einschliesslich der Frequenzen des Verkehrslärms, und die Beschleunigungssensoren arbeiten letztendlich mit einem wesentlich breiteren Frequenzspektrum, daher auch der bessere Bezug zum hochfrequenten Punktleck. Beide waren auf jeden Fall sehr effektiv, um simulierte Lecks an einem Ventil über eine Distanz von 1226m zu finden, obwohl technische Verbesserungen erforderlich sind, um Punktlecks wirklich zu finden. Wir sind der Ansicht, dass der Korrelator solche Lecks bei Nacht gefunden hätte, ohne den entsprechenden Verkehrslärm. 

Leckortungskorrelatoren zeigen eine Position des Lecks üblicherweise innerhalb von 2m an. Unterschiedliche Schweißnähte und Variationen in der Rohrfertigung werden immer kleine Abweichungen in der Geschwindigkeit, die zur Ermittlung der Leckposition errechnet wird, ergeben. Das Ergebnis wird dann genauer, wenn das Leck mehr in der Mittelposition ist. Wenn das Leck mit dem Trunk Main Korrelator erst mal ermittelt ist, sollte es unbedingt mit dem AQUASCOPE 3 Bodenmikrofon oder einem Horchstab genau lokalisiert werden. Das Bodenmikrofon wird besser bei tieffrequenten Lecks arbeiten, während bei hochfrequenteren Lecks besser der Horchstab eigesetzt wird. Wenn man dem Pfad der akustischen Rohrbetrachtung folgt, sollte man 10m auf beiden Seiten des Lecks in 75cm-Intervallen folgen um die Position mit dem höchsten Geräuschlevel zu identifizieren. Dort befindet sich üblicherweise die exakte Position des Lecks. 

Es war sehr interessant festzustellen, dass der GUTERMANN Standardkorrelator AQUASCAN 610 ebenso in der Lage war, eine stattliche Anzahl von Lecks - inklusive der Korrelation bei 1226m - zu finden, was wiederum zeigt, warum viele Menschen denke, dies sei der beste Standard-Korrelator der Welt.