FUKT I FJÄRRVÄRMERÖR, LARMSYSTEM OCH DETEKTERING

Forskning och Utveckling FOU 2003:98 FUKT I FJÄRRVÄRMERÖR, LARMSYSTEM OCH DETEKTERING Inventering av mätmetoder och gränsvärden Henrik Bjurström, ÅF-Energi & Miljö AB Lars-Åke Cronholm, ÅF-Energi & Miljö AB Mats-Olov Edström, Statewiev AB

FUKT I FJÄRRVÄRMERÖR, LARMSYSTEM OCH DETEKTERING Inventering av mätmetoder och gränsvärden Henrik Bjurström, ÅF-Energi & Miljö AB Lars-Åke Cronholm, ÅF-Energi & Miljö AB Mats-Olov Edström, Statewiev AB ISSN 1402-5191

I rapportserien publicerar projektledaren resultaten från sitt projekt. Publiceringen innebär inte att Svenska Fjärrvärmeföreningens Service AB tagit ställning till slutsatserna och resultaten. 03-10-28 2003 Svenska Fjärrvärmeföreningens Service AB

Innehåll Sid 1 Sammanfattning 5 2 Summary 7 3 Inledning 9 4 Uppdraget målsättning och omfattning 10 5 Statusbedömning av fjärrvärmeledningar 12 5.1 Kontroll vid tillverkning av fjärrvärmerör och fjärrvärmedetaljer/armaturer. 13 5.2 Mottagningskontroll enskilda komponenter 13 5.3 Montagekontroll 14 5.4 Överlämning av anläggning 15 5.5 Driftövervakning 15 6 Marknadsöversikt 17 6.1 Översiktlig systembeskrivning 17 6.2 Fjärrvärmerör och larmtråd 19 6.3 Larm- och övervakningssystem 22 6.4 Mätinstrument för lokalisering av fukt 23 7 Fysikaliska förutsättningar 24 7.1 Slingresistansen 24 7.2 Isolationsresistans 25 7.3 Isoleringens resistans 25 7.4 Materialdata för isoleringen 26 7.5 Larm- och övervakningskrets 30 7.6 Mätningar med pulsekometer 32 7.6.1 Den karakteristiska impedansen 32 7.6.2 Vågutbredningshastighet 33 7.6.3 Signaler och reflexer 34 8 Försök, tester och gränsvärden 40 8.1 Försök och tester 41 8.1.1 Slingresistans 41 8.1.2 Fuktdetektering 42 8.1.3 Överslagspänning mellan koppartråd och stålrör i PUR-isoleringen 47 8.1.4 Fuktlokalisering 49 8.1.5 Erfarenhet i full skala och i fält 49 8.1.6 Hur står sig resultaten 51 8.2 Gränsvärden 52 9 Verklighet för larmtrådar och övervakningssystem 59 9.1 Användarens funktionskrav på fuktövervakning 59 9.2 Tillämpning av dagens mätmetoder och övervakningssystem 60 9.3 Exempel 62 9.4 Praktiska följder 67 10 Förslag till tester och försök 70 10.1 Genomslagshållfastheten för polyuretanisolering. 70 10.2 Kontroll vid tillverkning av rör- och rördetaljer med pulsekometermetod för att fastställa trådläge 70 10.3 Elektrisk konduktivitet i vatten och PUR-isolering 70 10.3.1 Förändrad konduktivitet i vatten som är exponerad mot polyuretanisolering. 70 10.3.2 Elektriska konduktiviteten för isoleringen 70 1

10.4 Simulering av fuktmängder och utbredning i försöksuppställning 70 11 Litteratur 70 11.1 Allmänt tillgänglig dokumentation, via branschorganisationer, bibliotek etc 70 11.2 Företagsdokumentation 70 11.3 Övrig Dokumentation 70 11.4 Projektdokument - frågeformulär 70 11.5 Personkontakter 70 2

Förord Från det att direktskummade fjärrvärmeledningar introducerades i Sverige för cirka 30 år sedan har den dominerande metoden för fuktdetektering i isolering och fjärrvärmerör grundats på att mäta de elektriska förändringar som uppstår när vatten tränger in i isolering och fjärrvärmerör, antingen genom yttre eller inre läckage. En drivkraft för att utveckla ett fuktövervakningssystem för fjärrvärmesystem har varit möjligheterna till förebyggande underhåll men även att försäkringspremien blev lägre om fjärrvärmenätet försågs med läckageövervakning. Det nordiska system som företrädesvis används i Sverige idag har sin grund i den utveckling som påbörjades under 1970-talet. Under åren har det förekommit ett antal olika typer av övervaknings- och inmätningssystem, men i grunden baseras alla på impedans- och signalteori. Genom den litteratursökning som genomförts i uppdraget har vi funnit att det fram till 1991 publicerats rapporter inom och i anslutning till ämnesområdet. Under senare tid har dock forskningsaktiviteten inom området varit låg. Tekniken har bedömts vara en kommersiell teknik trots att det fortfarande finns olika uppfattningar om larmnivåer, behov av pulsekometermätningar etc. Det material vår rapport grundas på har varit det historiska materialet men också kompletterad genom samtal med personer som varit eller fortfarande är verksamma inom branschen. Möjligheten till säkra fuktlarm och noggrann lokalisering av eventuella skador är inte bara avhängigt av den tekniska utformningen och prestandan av övervakningsutrustningen utan också av den omsorg som läggs på kontroller vid tillverkning av fjärrvärmerör och detaljer/armaturer, vid leverans/mottagning och läggning samt vid driftsättning av fjärrvärmeledningen. Av denna orsak har vi även i rapporten behandlat statuskontroller vid tillverkning och fram till färdig anläggning och inte bara tekniska aspekter på övervakningssystemet. Eftersom systemet övervakar stora investeringar, under hela dess livslängd, är det viktigt att alla parter lägger stor omsorg att med kontroller upptäcka felaktigheter både vid tillverkning och vid montage. Varje del i tillverkningsoch kontrollkedjan är avgörande för systemets funktion. Vi riktar ett stort tack till Er som tagit Er tid att svara på frågor, letat i gamla arkiv och bidragit med material till utredningen. 4

1 Sammanfattning 2003:98: Fukt i fjärrvärmerör, larmsystem och detektering Inventering av mätmetoder och gränsvärden Vid detektering och lokalisering av fukt i direktskummade fjärrvärmeledningar registreras förändringar i ledningens elektriska egenskaper som blir en konsekvens av inläckande vatten. De flesta övervakningssystemen ger ett larm när resistansen mellan övervakningssystemets koppartråd och medieröret underskrider ett på förhand bestämt värde. Det finns dock olika uppfattningar om vid vilket värde som är lämpligt för att ge ett larm som visar att det läckt in vatten i fjärrvärmeledningen. Det är även sparsamt med rekommendationer för de gränser som skall gälla vid kontroller. Syftet med utredningen var att sammanställa dagens samlade kunskap samt föreslå konkreta metoder och gränsvärden för de system som används i Sverige med 2 st 1,5 mm 2 koppartrådar som givare. För denna sammanställning har utnyttjats rapporter från FoUarbeten som utförts från och med slutet av 1970-talet, dokument från undersökningar som utförts av tillverkare samt erfarenheter som inhämtats genom personkontakter. Statusbedömningen av ledningar vid tillverkning, montage samt drift utförs emellertid med instrument baserade på flera elektriska mätmetoder med olika förutsättningar - mätning av slingresistans, isolationsprovning, bestämning av isoleringens resistans med växelspänning samt användning av pulsekometer. Dessa mätningar utförs i olika syften, vid olika tillfällen. För detektering används oftast isoleringens resistans och för lokalisering används oftast pulsekometer metoder som måste samverka för att erhålla ett godtagbart resultat. Dokumenten som kommit utredningen till del ger inget stöd för fastställandet av larmgränser för isoleringens resistans då undersökningarna gjorts i syfte att besvara enskilda frågor om vissa aspekter. Det systematiska underlaget som behövs saknas. Underlaget från tillverkare pekar på att det förekommer ett antal varianter med olika tekniska lösningar som kan försvåra valet av kriterium för förekomsten av fukt. Systemets funktion, detektera och tillåta lokalisering, beror i grunden på en uppsättning av värden (gränsvärden eller larmvärden) som påverkar varandra. Generellt kan sägas att larmtråden (givaren) måste vara förlagd i fjärrvärmerören på ett godtagbart sätt, så att det är möjligt att uppmäta, följa och lokalisera fuktindikationer på fjärrvärmerören, det vill säga att fjärrvärmerören är bevakningsbara. För att nå denna bevakningsbarhet måste de gränsvärden och nivåer som skall uppfyllas vara anpassade för respektive funktion, eftersom detektering och lokalisering av fukt innehåller skilda parametrar och är helt olika mätmetoder. Uppfylls bevakningsbarheten kan avläsning av förändringar på fjärrvärmerören utföras med hjälp av mätinstrument och övervakningssystem. Genom att tolka mätresultaten kan sedan larmnivåer och gränser väljas med tillräcklig 5

känslighet för att en fuktskada skall ge ett larm och att lokalisering av fuktskadan är möjlig. Frågeställningens struktur är komplex och fortsatt arbete mot tekniskt väl underbyggda larmgränser inleds lämpligen med åtgärder som underlättar tolkningen av mätresultaten. Följande undersökningar föreslås: Genomslagshållfastheten för PUR-isoleringen, som ett led för bestämningen av avståndet mellan larmtråd och rör Kontroll av trådläge med pulsekometer vid tillverkningen av fjärrvärmerör och rördetaljer Bestämning av grundläggande data, elektrisk konduktivitet för PUR-isolering och förändring av konduktiviteten för aktuella vattenkvaliteter vid exponering mot isolering Bestämning av elektriska egenskaper hos fuktig isolering Dessa undersökningar kan senare efterföljas med att studera betydelsen av skademekanism i försöksuppställningar för att bestämma känsligheten med avseende på fuktmängd, utbredning, tidsaspekter etc. 6

2 Summary 2003:98: Moist in district heating pipes, detection systems and detection Inventory of measuring methods and limit values When detecting moisture and finding its position in district heating systems where preinsulated pipes are being used, one monitors those changes in the electrical properties of the insulating material that are caused by water leakage into the insulation. In the majority of surveillance systems, an alarm is triggered when the resistance between the copper wire of the system and the steel pipe decreases below a value set beforehand. However, opinions diverge on whether the trigger value that may be chosen actually reflects a water leakage into the insulation. Advice is also scarce on the resistance values that should be used when checking that a system is operational. The purpose of this study was to collect all knowledge that can be gathered on these topics and to suggest practical methods as well as limit values for the systems used in Sweden, i.e. two copper wires with a 1.5 mm 2 cross-section as measuring wires. Reports from R&D work performed from the end of the 1970 s and onward, documents from studies performed by manufacturers as well as field experience by practitioners are summarized in the present report. Assessments of the condition of surveillance systems during production, assembly and operation are actually performed using several measuring methods: loop tests, highvoltage tests, determining the electrical insulation resistance using AC current and TDR techniques. These measurements are performed to different purposes at different occasions. The insulation resistance is most often used to detect moisture and TDR to locate it. Both methods must interact properly for a satisfactory result. The documents that could be collected do not form any basis on which trigger values for the insulation resistance could be determined with confidence. These documents describe investigations preformed in order to answer specific questions on details of such systems. The variety of technical choices by the manufacturers of surveillance systems may make difficult the choice of trigger value for the presence of moisture. The general requirement is that a surveillance system must be operational, i.e. it is possible to use the system to measure insulation resistance and changes in resistance, to detect moisture and to locate moist spots in the pre-insulated bonded pipes. When detecting moisture and then locating it one utilizes different techniques to measure different parameters, involving not one value but a set of values (limit values or trigger values) that depend on each other. After performing tests and interpreting the results, one may choose these limit values according to the situation, with a satisfactory accuracy, for moisture to be detectable and the moist spot to be locatable. This topic is quite complex, and work aiming at formulating a technical basis for the limit values should start with tasks that aid interpretation of results from measurements. 7

We recommend that the following investigations be performed: Determining the break down voltage for insulation as a function of the gap between measuring wire and steel pipe Means to check the position of the measuring wire using TDR during manufacturing pre-insulated pipes and components Determining basic data for the PUR insulation, i.e. electrical conductivity and its changes as a consequence of the presence of water with different salt contents Determining the electrical properties of moist insulation At a later stage, these investigations may be followed by studies of mechanisms for damage in test rigs in order to determine the sensitivity of the systems to quantity of moisture, its geographical distribution, time delays to response, etc 8

3 Inledning Från det att direktskummade fjärrvärmeledningar introducerats i Sverige för cirka 30 år sedan har, med få undantag, 2 st 1,5 mm 2 oisolerade mjukglödgade koppartrådar placerade i fjärrvärmeledningens isolering parallellt med stålröret varit de dominerande mätgivarna i fuktindikeringssystem. Under åren har det också förekommit olika typer av stationärt installerade övervakningsutrustningar som kopplas till koppartråden, alla med sina egna specifikationer avseende mätspänning, larmnivå etc. Systemet med oisolerade koppartrådar är även marknadsledande i de skandinaviska länderna Fukt i direktskummade fjärrvärmeledningar är en konsekvens av inläckande vatten, antingen yttre eller inre läckage. För att påvisa fukten utnyttjas ändringar i elektriska egenskaper i ett system som består av koppartråd, PUR-isolering, aktivator 1 samt medierör. Mätningar kan i princip utföras med två metoder. I den ena metoden mäts resistansen av mediet mellan koppartråd och medierör och följs kontinuerligt. När resistansen underskrider ett gränsvärde ger systemet larm. I den andra metoden skickas en elektrisk puls genom koppartråden och svaret registreras med ett instrument (pulsekometer). Variationer av trådens karakteristiska impedans, vilken är beroende av bland annat isoleringens och vattnets dielektricitetskonstanter, ger karakteristiska spegelbilder av pulsen. Genom att granska dessa svarskurvor kan man dra slutsatser om isoleringen är fuktig eller inte. Det finns fortfarande olika uppfattningar i branschen om vilken larmnivå som är lämplig för de övervakningssystem som i dagligt tal baseras på resistansmätning. Det är även ytterst sparsamt med rekommendationer för de gränsvärden som skall gälla vid kontroller. Mestadels hänvisas till leverantörens uppgifter. I det standardarbete som pågår i CEN/TC107/WG 11 2 hänvisas inte heller till några oberoende tester eller utredningar som motiverar vilken nivå som är lämplig. I CEN/TC107/WG 11 gruppens arbete pågår för närvarande inte några tester för att klarlägga dessa förhållanden. Synpunkter finns också att pulsekometer skall komplettera övervakningssystemet vid statusbedömning. 1 Distans konstruerad för att förstärka känsligheten för larm och lokalisering av fukt. Detta görs genom att öka koppartrådens våta area, det vill säga den yta som kan bli exponerad mot vatten. 2 Technical Committee 107, Working Group 11, CEN-standardiseringen. 9

4 Uppdraget målsättning och omfattning Det övergripande syftet med utredningen har varit att sammanställa dagens kunskap, föreslå konkreta metoder och gränsvärden som skall kunna användas vid statusbedömning och övervakning av fjärrvärmeledningar, eventuellt i kombination med praktiska försök som initieras inom ramen för uppdraget. Med statusbedömning av fjärrvärmeledningar avses: larmtrådskontroll vid tillverkning, vid mottagning och vid installation i fält referensmätningar och driftkontroll. Den långsiktiga målsättningen är att fastställa funktionskrav för fuktövervakningssystem för fjärrvärmeledningar genom att redovisa mätmetoder och gränsvärde/en resistansvärden eller annat elektriskt värde som säkerställer funktionen av larmsystem, optimal larmtrådsplacering i fabrik samt indikation av skadlig mängd fukt 3 vid montage och drift. Uppdraget har bestått av en insamling och sammanställning av information om och erfarenhet från larm- och övervakningssystem. Dessa har hämtats från tillverkare av såväl fjärrvärmeledningar som larm- och övervakningssystem, från installatörer samt från användare. De erfarenheter som inhämtats avser både för montage i fält som övriga försök och tester, både från FoU vid universitet, högskolor och från kommersiell forskning genomförd av företag som välvilligt ställt denna information till förfogande. Vidare har i uppdraget genomförts en litteraturstudie som har omfattat en sökning i ett antal databaser. Information har också hämtats vid teknikmöten med tillverkare och leverantörer av larm- och övervakningssystem, genom telefonsamtal och direkta kontakter med fjärrvärmeföretag samt utskick av ett frågeformulär som har sammanställts inom uppdraget och distribuerats till tillverkare och leverantörer av fjärrvärmerör, rördetaljer och övervakningssystem samt entreprenad och energiföretag. Det skall påpekas att det finns andra system som arbetar med andra typer av larmtrådar, till exempel Brandes och HDW. Dessa system ingår inte i föreliggande uppdrag, som är strikt avgränsad till system med 2 st 1,5 mm 2 oisolerade koppartrådar integrerade i fjärrvärmeledningarna som givare. Fastställandet av funktionskrav har inte ingått i uppdra- 3 Det finns två problemstrukturer avseende skadlig fukt, dels vad som skall definieras som skadlig fukt, dels den noggrannhet varmed en övervakningsutrustning skall kunna indikera fukt. Båda dessa omfattar ett antal frågeställningar. Det förra med frågor som: Var fukten är lokaliserad? I vilka mängder? Är miljön syresatt? Den senare med frågor som: På vilket sätt påverkas larmnivån av olika vattenkvaliteter? Vid vilken fukthalt utlöses ett larm? Den senare frågan ger en indikation på noggrannheten och upplösningen av utrustningen vid övervakning och statusbedömning. 10

get, även om det är ett långsiktigt mål för det fortsatta arbetet. Ingen bedömning görs av mängden fukt som är skadlig utan uppdraget har fokuserats på konstaterandet av närvaro av fukt. Likaså ifrågasätts ej den praxis som etablerats avseende koppartrådens placering i fjärrvärmeledningen. De efterföljande avsnitten i rapporten har följande innehåll: Avsnitt 5 behandlar statusbedömning av fjärrvärmerör och detaljer/armaturer vid tillverkning och fram till färdig fjärrvärmeledning och kontroll av larmtrådar i synnerhet. Avsnitt 6 redovisar en sammanställning av fuktlarmsystem som finns på den svenska marknaden. Avsnitt 7 behandlar vilka mätmetoder som finns för att genomföra de statuskontroller som anförs ovan samt beskriver i en idealiserad form metodernas funktion och de fysikaliska förutsättningarna, det vill säga en teoretisk betraktelse av metoderna utifrån en perfekt omgivning. Avsnitt 8 redovisar de försök och tester har legat till grund för den kunskap och erfarenhet som utgjort utgångspunkt för de gränsvärden som idag används vid statuskontroll av larm och larmtrådar. Beroende vid vilken tidsperiod försöken genomförts ingår indirekt olika blåsmedel till exempel CO 2, Pentan, CFC i inventeringen av försök och tester. Avsnittet innefattar även resultatet av en översiktlig inventering av kvaliteten på fjärrvärmevatten och grundvatten. Avsnitt 9 behandlar den verklighet som larmtrådarna och övervakningssystem arbetar i. I avsnittet diskuteras de parametrar som inverkar vid en bedömning av bedömning av fukt i fjärrvärmekulvert med avsikt att begränsa antalet osäkra parametrar. Avsnitt 10 ger förslag till inriktning av tester och försök inom ämnesområdet. Avsnitt 11 utgörs av en litteraturlista som utgjort underlag för rapporten. Listan innehåller också en sammanställning av svenska och internationella publikationer och FoU rapporter som behandlar fuktdetektering av fjärrvärmerör. Vidare redovisas de kontakter som tagits under uppdraget. Uppdraget har utförts av följande arbetsgrupp: Henrik Bjurström, ÅF-Energi & Miljö AB Lars-Åke Cronholm, ÅF-Energi & Miljö AB Mats-Olov Edström, Stateview AB Referensgruppen för uppdraget har utgjorts av: Göran Engvall, Drefviken Vattenfall AB Göran Johansson, Powerpipe Systems AB Karl-Erik Johansson, Göteborg Energi AB Claes Almqvist, Växjö Energi AB 11

5 Statusbedömning av fjärrvärmeledningar Larm- och övervakningssystemet består inte enbart av utrustningen (koppartrådar och mätutrustning) utan även av de procedurer som syftar till att kvalitetssäkra systemets senare funktion. Eftersom systemet övervakar stora investeringar, är det viktigt att alla parter lägger stor omsorg att med kontroller upptäcka felaktigheter både vid tillverkning och vid montage. Varje del i tillverknings- och kontrollkedjan är avgörande för att upprätthålla systemets funktion under hela dess livslängd, för att i ett tidigt skede få ett larm när isoleringen har blivit blöt och för att en noggrann lokalisering av felstället skall var möjlig. Åtgärderna som är nödvändiga för att ett larm- och övervakningssystem skall kunna användas för att bestämma status på en fjärrvärmeledning börjar således redan vid tillverkningen av fjärrvärmeröret och/eller fjärrvärmearmaturer. I Figur 1 nedan åskådliggörs schematiskt de olika momenten. De första åtgärderna ingår i den kontroll 4 som bör ske eller sker vid tillverkning och då varorna levereras från fabrik. Nästa kontroll vidtas då beställaren med en mottagningskontroll tillförsäkrar sig om att den levererade varan är den som är beställd och att det inte har uppstått skador under leveransen. I samband med montage och efter montage görs även kontroller, samt vid överlämnande av anläggningen till beställaren. Resultatet från dess kontroll skall överensstämma med specifikationer i tillverkarens information samt i refererade dokument i leveranskontraktet. Kontroller vid fabrik Kontroll vid tillverkning Kontroll vid leverans Mottagningskontroll av enskilda komponenter, rör och detaljer Montagekontroll av monterade komponenter Överlämnande av anläggning/installation Driftövervakning Figur 1 Figure 1 Statuskontroller från tillverkning till färdig anläggning. Checks performed in the different stages from the manufacture of District Heating pipes to the operation of section of a network. 4 Statuskontrollen innefattar även kontroll av den utrustning varmed kontrollen sker. 12

I det följande begränsas beskrivningen av dessa kontrollrutiner till de elektriska kontrollerna och till de indirekta kontrollerna som utförs i anslutning till dessa. Med indirekta kontroller menas kontroll och kalibrering av utrustning samt materialspecifikationer av delkomponenter i larmsystemet. 5.1 Kontroll vid tillverkning av fjärrvärmerör och fjärrvärmedetaljer/armaturer. Vid tillverkningen kontrolleras fjärrvärmerör- och rördetaljer enligt företagens kvalitetssystem enligt till exempel ISO 9001 eller motsvarande. Vidare kan tillverkningen av fjärrvärmerören certifieras enligt Svensk Fjärrvärmes program för provning och kontroll. Företagen kan då förse de certifierade produkterna med ett certifieringsmärke, P-märkning, som visar att företaget genomför kvalitetskontroller i nivå med Svensk Standard och Svensk Fjärrvärmes Tekniska bestämmelser. Genom till exempel fabriksbundna märkningssystem är det även möjligt att vid leverans identifiera att enskilda rör och komponenter har genomgått de kontroller som specificerats i företagets kvalitetssystem, till exempel elektriska kontroller för att försäkra sig om att rör och rördetaljer inte innehåller några dolda fel. Enligt Svensk Fjärrvärmes Tekniska bestämmelser 5 skall tillverkaren av fjärrvärmeledningar, i samband med tillverkningen av rör och detaljer, kontrollera att larmtrådarna är obrutna samt att de placerats parallellt med stålröret. Tillverkaren väljer själv metod med vilken larmtrådarnas placering i fjärrvärmeröret kontrolleras. Tidigare rekommenderades en kontroll att isolationsresistansen var minst 1000 MΩ vid provning med en 5 kv isolationsprovare. Eftersom man med denna kontroll enbart kan kontrollera kortslutning och ej avstånd mellan koppartråd och stålrör är denna kontroll ej längre föreskriven i de tekniska bestämmelserna. Det var enbart i de fall som larmtråden låg mycket nära stålröret som provningen gav som ett överslag mellan koppartråd och stålrör. Den höga spänningen bröt då igenom isoleringen och en kortslutning uppstod. 5.2 Mottagningskontroll enskilda komponenter Beställaren kontrollerar rör och rördetaljer vid mottagningen. Vid mottagningskontrollen kontrolleras att levererade varor är enligt tillverkarens eller beställarens uppgift, speciellt T-stycken, övergångsrör och ventilenheter samt att inget har hänt med leveransen mellan fabrik till montageplats eller lager hos beställaren. På samma sätt som elektriska kontroller genomförs vid tillverkningen kan dessa genomföras vid en mottagningskontroll. Några sådana kontroller föreskrivs inte i några anvis- 5 Svensk Fjärrvärme, FVF D:207 Fuktövervakning, Tekniska bestämmelser för fuktövervakning i fjärrvärmekulvert, februari 2002. 13

ningar av leverantören av fjärrvärmerör och komponenter utan denna kontroll utförs om de ingår i de anvisningar som beställaren har upprättat för mottagningskontroll. De elektriska kontroller som rekommenderas i förekommande fall är mätning av isolationsresistans och slingresistans. Avsikten med dessa kontroller är att kontrollera att det inte finns fukt i rör och detaljer, att tråden inte ligger för nära medieröret med risk för kortslutning vid senare hantering av fjärrvärmeröret eller att tråden inte gått av under transporten från tillverkaren. Isolationsresistansen kontrolleras med hjälp av isolationsprovaren genom att mäta mellan respektive larmtråd och medieröret. Isolationen kan också mätas mellan trådarna. Samtliga mätvärden skall vara enligt Svensk Fjärrvärmes Tekniska bestämmelser om tillåtna värden vid montage, se nedan. Om inte det är fallet bör ytterligare kontroll utföras för att hitta orsaken till förändringen. När test med isolationsprovare utförs kan fjärrvärmeröret laddas upp som en kondensator. Efter genomfört test bör tråden därför kortslutas mot medieröret på föreskrivet sätt för att ta bort spänningen mellan tråd och medierör. I mottagningskontrollen kan också ingå att kontrollera att larmtråden inte är korsad eller att tråden inte är av. Detta kan göras genom att koppla en summer mellan respektive tråd och stålröret. När motsvarande tråd i andra änden på rördelen kortsluts mot stålröret skall summern ljuda. Man har därmed även kontrollerat att trådarna inte har avbrott i rördelen. Om kontrollen inte genomförs med en separat summer eller om instrumentet inte innehåller summerfunktion, kan man kortsluta den ena tråden mot stålröret och därefter kontrollera resistansen i andra änden på rördelen med hjälp av isolationsprovarens ohmmeter eller annan separat ohmmeter. Då ser man dessutom slingresistansen. Godkänt värde skall vara 1,1-1,4 ohm per 100 meter koppartråd. I standard, pr EN 14419, som utarbetats av CEN/TC107/WG11 innehåller avsnittet Allmänna punkter vilka tester som skall göras men i denna skrift är det ytterst sparsamt med gränsvärden. 5.3 Montagekontroll Med montagekontroll 6 menas de kontroller som genomförs vid montage. I regel genomförs dessa efter att medieröret svetsats ihop. I Svensk Fjärrvärmes Tekniska bestämmelser rekommenderas mätning av isolationsresistansen av varje enskilt rör och rördel samt efter färdigt rörmontage. Mätningen genomförs med isolationsprovare Rekommenderad mätspänning är 1 kv och godkänt värde är 1000 per detalj och efter montering är godkänt värde minst 10 MΩ per 1000 meter larmtråd. Även slingresistansen skall kontrolleras regelbundet. 6 Med montagekontroll menas de kontroller som görs av enskilda och monterade komponenter, två eller flera rör eller rördetaljer som testas vid förläggning, färdigmonterad anläggning (slinga) både ny som gammal. 14

I montagekontrollen skall upptäckas om larmtrådarna kopplats felaktigt i samband med montaget. Denna kontroll skall alltid utföras av montören som egenkontroll, och av kontrollanten med jämna mellanrum under montagetiden. 5.4 Överlämning av anläggning När anläggningen är klar för slutbesiktning kontrolleras larmtråden enligt Svensk Fjärrvärmes Tekniska bestämmelser gällande mätning av isolationsresistans (10 Mohm per 1000 meter tråd), slingresistans (1,1-1,4 ohm per 100 meter koppartråd). I kontrollen bör även kompletterande mätningar utföras med pulsekometer för att kontrollera att driftövervakning och lokalisering av skador är möjlig samt att larmtrådens geografiska sträckning överensstämmer med larmritning. För att öka möjligheten att utläsa eventuella framtida förändringar rekommenderas att pulsekometermätningens grafer/kurvor (bilder) som analyseras för att bedöma anläggningens, larmtrådens, elektriska egenskaper före idrifttagning dokumenteras och referenslagras. Likaså skall tillhörande resistansvärden referenslagras. Dessa dokument bildar tillsammans med larmtrådsritningen underlag för den fortsatta driftövervakningen. Även kontroll att larmtrådarna är åtkomliga och att anslutningspunkter på medieröret för att ansluta ledningen som jord så kallat jordtag är placerade i anslutning till larmtrådarna på de platser elektriska kontroller/mätningar kommer att utföras. 5.5 Driftövervakning Driftövervakning av anläggningen sker med automatiska övervakningssystem och manuella tillståndskontroller. Vanligtvis sker driftövervakningen med en något enklare larm- eller mätutrustning ofta baserad på impedansmätning (lågfrekvent växelspänning) som kompletteras med manuella tillståndskontroller, som utförs med jämna mellanrum och kontroller för att lokalisera skador i samband med larm. Övervakningen kan även ske med mer avancerade övervakningsenheter som både detekterar och lokaliserar skador. Det är dock vanligt att driftövervakningen är helt baserat på manuella tillståndskontroller som utförs med jämna mellanrum. Det är viktigt att redan vid projektering anpassa anläggningen för framtida driftövervakning. Hänsyn bör tas för till exempel överordnad kommunikation vid fjärrövervakning. Dock skall anläggningen alltid vara anpassad för åtkomlighet av larmtrådar eftersom lokalisering av skador oftast sker med manuella mätningar med pulsekometer som utförs från olika mätpunkter i anläggningen. Åtkomlighet kan vara avgörande om en skada kan lokaliseras. 15

Oavsett med vilken metod anläggningen övervakas är det av stor betydelse med bra jordförbindelse. Detta gäller såväl stationär övervakning som vid temporära mätningar (manuella kontroller). För att mätningen skall fungera skall det finns möjligheter för anslutning till rörjord anslutning till medieröret helst via svetsade bultar/öglor eller ett för ändamålet avsedda jordklamrar. Utan bra jordförbindelse ökar risken för att en skada inte upptäcks. Det är även viktigt att utstickande larmtrådar/slingor är monterade och skyddade mot yttre påverkan för att förhindra att kortslutning och/eller avbrott uppstår, samt att de i förekommande fall är inkopplade mot larmutrustningen på ett ändamålsenligt sätt. Larmtrådens längd måste även vara anpassad för larmövervakning. Om larmtråden är längre än vad som är angivet som maximalt tillåten längd på larmenheten, kan det larma utan att det är dåliga värden på fjärrvärmesektionen. Vid inställning av larmgränser bör dessa sättas så högt som möjligt för att största känslighet ska uppnås. 16

6 Marknadsöversikt Under perioden 1981 1982 (Rundström, 1983) samt under 1986 (Bodin m fl, 1987) och 1993 (ÅF-SIFU, 1995) har det gjorts översikter över de larmsystem som då fanns på den svenska marknaden. En ny marknadsutredning har gjorts i denna utredning dels genom att samla in skriftlig produktinformation, dels genom direkta kontakter med tillverkare av larmsystem. Den öppna produktinformationen med tekniska data har sammanställts nedan, medan uppgifter av mera konfidentiell natur redovisas fabriksanonymt eller utnyttjas som arbetsunderlag till utredningen. Sammanställningen avser förhållandena våren 2002, varvid nedan angivna företag har identifierats som tillverkare av produkter och system med komponenter avsedda för fuktdetektering. Företagen nedan bedöms ha en geografisk spridning i Sverige. Vi reserverar oss för att företag med en lokal marknad ej kommit med i översikten. 6.1 Översiktlig systembeskrivning Koppartråden som utgör givare i övervakningssystemet gjuts in i PUR-isoleringen vid tillverkningen av prefabricerade fjärrvärmerör och vid tillverkningen av detaljer som rörböjar, T-stycken etc. Två koppartrådar, ibland flera, gjuts in i isoleringen. Placeringen av koppartrådarna kan variera beroende av fabrikat men oftast placeras trådarna med jämn delning. Komponenterna, fjärrvärmerör, rörböjar, avgreningar med flera svetsas ihop till ett ledningsnät och larmtrådarna i dessa komponenter skarvas ihop genom lödning och/eller pressning. Det område som skall övervakas sektioneras i lämpliga längder och koppartråden kopplas ihop till sektionsvisa 7 mätsystem. Sektioneringens längd avgränsas av praktiska skäl men styrs också av frekvensen på övervakningsutrustningens växelspänning. Det innebär att den i elektrisk mening obrutna larmtråden i en ledning alltid består av jämförelsevis korta längder. I varje sektion går koppartråden från övervakningsutrustningen till den längst belägna punkten, vänder och går i tillbaka till utrustningen. Larmtrådens fram och retur är placerad i fjärrvärmeledningen och det finns två sätt för detta: Slutet system eller tvåtrådssystem, där fram och retur ligger i samma fjärrvärmerör. Vid den längst bort belägna punkten av slingan kopplas de två trådarna i fjärrvärmeröret ihop med varandra. Det betyder att hela slingan ligger i ett och samma mantelrör. Fjärrvärmeledningen har därför en slinga i framledningen och en andra slinga i returledningen. 7 För att den oisolerade koppartråden skall kunna fungera som givare för övervakningssystemet i en sektion bör det inte finnas några avbrott eller dåliga kontakt i skarvarna mellan varje rörlängd eller detaljs koppartrådar. Av detta skäl bestämmer man en så kallad slingresistans för att kontrollera att den sammansatta larmtråden i sektionen är hel. 17

Larmcentral Kanal 1 Kanal 2 Larmtråd Figur 2 Figure 2 Principskiss av ett slutet system eller tvåtrådssystem. Illustration of the connecting principle in a so-called closed or two-wires system. Öppet system eller entrådssystem, en koppartråd i fjärrvärmens framledning kopplas ihop med en koppartråd i fjärrvärmens returledning. Öppet betyder i detta sammanhang att man måste gå utanför manteln på fjärrvärmeledningarna och i mark för att koppla ihop slingan. Systemlösningen innebär att övervakning kan ske på i princip dubbelt så lång sträcka med dubbelt fjärrvärmerör jämfört med ett slutet system eller tvåtrådsystem. 18