Von einigen unserer Kunden wurde berichtet, dass Sie Schwierigkeiten bei der Druckabfallprüfung zur Überprüfung der Luftfreiheit bei PE-Leitungen haben. Die Ergebnisse der Druckabfallprüfung seien unplausibel, da ansonsten alle Anzeichen für eine ausreichende Luftfreiheit gegeben seien. Auch wir haben bereits mehrfach Kontraktionsverfahren an (üblicherweise) ausreichend luftfreien Leitungen durchgeführt und konnten die Druckabfallprüfung nicht bestehen, da zu viel Wasservolumen abgelassen werden musste, um den vorgegebenen Druckabfall zu erzeugen. Diese Unstimmigkeiten wurden uns hauptsächlich bei Druckprüfungen im Kontraktionsverfahren an PE-Leitungen mit kleinen Ablassvolumen (< 10 Liter) berichtet.
Wir haben uns intensiv mit dem Thema beschäftigt und möchten an dieser Stelle einige Dinge aufklären, Probleme beschreiben und Hilfestellung zur Durchführung der Druckabfallprüfung geben.
Wozu gibt es die Druckabfallprüfung überhaupt?
Die Druckabfallprüfung wird in Wasserdruckprüfungen zur Überprüfung der Luftfreiheit de bereits mit Wasser befüllten Prüfabschnitts verwendet. Eine unzureichende Luftfreiheit kann das Endergebnis des Prüfverfahrens verfälschen (siehe auch hier). Üblicherweise wird vom Regelwerk eine Vorgabe für den zu erzielenden Druckabfall gesetzt, z. B. 3,2 bar Druckabfall bei PE 100 SDR 11 im Kontraktionsverfahren nach DVGW W 400-2. Für das Wasservolumen V_ist, welches zur Erzeugung dieses Druckabfalls abgelassen wird, existiert eine Obergrenze: das zulässige Ablassvolumen V_zul. Falls bei der Druckabfallprüfung also zu viel Wasser abgelassen werden muss (V_ist > V_zul), befindet sich gemäß Regelwerk zu viel Luft in der Leitung, d. h. die Druckabfallprüfung ist nicht bestanden und das smart memo gibt die Bewertung „Prüfung nicht bestanden. Lufteinschluss zu groß!“.
Seit der Aktualisierung des Arbeitsblattes DVGW W 400-2 sind zur Durchführung der Druckabfallprüfung bei „ergebnisbewertenden Prüfgeräten“ zur Ermittlung des abgelassenen Wasservolumens nur noch digitale Wasserzähler/Durchflussmessgeräte erlaubt, welche den Messwert direkt an das Prüfgerät (z. B. das smart memo übertragen. Hier gibt es also keine Möglichkeit mehr, den Messwert des Wasservolumens zu ändern. Dies ist vermutlich der Grund dafür, dass folgende Problematik nicht bereits vor langer Zeit aufgetreten sind bzw. bemerkt wurden.
Welche Ursachen kann eine nicht bestandene Druckabfallprüfung haben?
Die Druckabfallprüfung ist kein einfacher Vorgang. Zudem ist sie manipulationsanfällig und fehleranfällig (dazu später mehr). Aus unserer Sicht ist sie keine gute Methode zur Überprüfung der Luftfreiheit, aber sie ist aktuell vom Regelwerk vorgeschrieben. Wir empfehlen die Verwendung der Luftmengenbestimmung mit smart memo und der Motorprüfpumpe MPP 30-30 als zuverlässige Methode zur Überprüfung der Luftfreiheit.
Wir listen Ihnen nachfolgend Gründe auf (sortiert nach Häufigkeit von „oft“ zu „selten“), die zu einer nicht bestandenen Druckabfallprüfung führen:
- Zu viel Luft in der Leitung: Tatsächlich kommt es in der Praxis häufig vor, dass sich zu viel Luft in der Leitung befindet. Die Luft kann sich z. B. in Abzweigen, T-Stücken, Dükern oder unebenen Leitungsverläufen sammeln. Bei ungünstigen Bedingungen kann sie nicht durch Spülen entfernt werden, sodass nur noch eine Molchung der Leitung hilft. Mehr dazu erfahren Sie hier.
- Dynamische Effekte während des Ablassvorgangs: Durch umfangreiche Testmessungen konnten wir Beobachtungen machen, dass unvorhergesehene dynamische Prozesse in der Rohrleitung das Ergebnis der Druckabfallprüfung negativ beeinflussen können, d.h. es wird scheinbar zu viel Luft angezeigt. Die genauen physikalischen Ursachen hierfür werden von uns aktuell noch im Detail untersucht. Mehr dazu im nächsten Abschnitt.
- Wasserzähler/Durchflussmessgerät nicht gespült: Unsere Durchflussmessgeräte vom Typ EDS2-V Durchflussmesser 4-160l/min 5% für das smart memo und die verwendete MPP sowie die Druckschläuche sollten vor Beginn der Prüfung ausreichend gespült werden und vollständig mit Wasser gefüllt sein. Sofern sich Luft im Messrohr des EDS2-V befindet oder große Luftpolster beim Druckablassvorgang durch den EDS2-V gedrückt werden, kann ein Messfehler entstehen. Bei ausreichender Entlüftung des gesamten Systems treten derartige Messfehler nicht auf. Anleitungen zur Entlüftung des Zubehörs finden Sie hier .
- Wasserzähler/Durchflussmessgerät hat zu große Messabweichung: Unsere Durchflussmessgeräte vom Typ EDS2-V Durchflussmesser 4-160l/min 5% für das smart memo werden bei uns im Werk sorgfältig gegen ein Bezugsnormal (eine Referenz) kalibriert, welches gemäß ISO 9001 auf nationale Normale zurückzuführen ist. Die Messgenauigkeit der EDS2-V erfüllt die Anforderungen aus dem Arbeitsblatt W 400-2 und nach unserer eigenen Erfahrung sind die Ergebnisse zuverlässig. In Einzelfällen kann es auch bei größter Sorgfalt zu fehlerhaften Kalibrierungen oder zu einer De-Justage im Betrieb kommen. Dies ist aber nur sehr selten der Fall und kann durch eine erneute Kalibrierung im Werk behoben werden.
Was kann noch in der Druckabfallprüfung passieren und das Ergebnis verfälschen?
Wie im vorangegangenen Abschnitt in Punkt 2 bereits erwähnt, konnten wir in Testmessungen Effekte in der Druckabfallprüfung beobachten, die teilweise zu einer negativen Bewertung führen, d.h. es muss zu viel Wasservolumen abgelassen werden, obwohl die Luftfreiheit eigentlich ausreichend sein müsste.
Das Verhalten einer PE-Rohrleitung während der Druckabsenkung ist insgesamt äußerst komplex. Wir stellen fest, dass es bereits während der Wasserentnahme zu unklaren dynamischen Wechselwirkungen im Rohr zu kommen scheint, die den Druckabfall temporär beeinflussen und dem erwarteten Druckabbau entgegenwirken. Was genau in dieser Phase physikalisch im Rohr passiert, können wir aktuell noch nicht mit absoluter Sicherheit sagen – dies ist momentan Gegenstand unserer intensiven Forschungen.
Wir sind uns dieser Problematik jedoch vollauf bewusst. Aktuell arbeiten wir mit Hochdruck an neuen Verfahren und mathematischen Methoden, um diese Auswirkungen zukünftig besser in den Griff zu bekommen und entsprechende Effekte kompensieren zu können.
Bis wir hierzu detaillierte Lösungen präsentieren können, haben unsere Tests gezeigt, dass die Art und Weise der manuellen Wasserentnahme diese Störeffekte verstärken kann. Insbesondere bei kleinen Ablassvolumen und einer ungünstigen Bedienung des Kugelhahns (z. B. „langsames“ Schließen oder kurzzeitiges Reduzieren des Durchflusses) treten die beschriebenen Probleme gehäuft auf.
Zur Vermeidung bzw. Reduzierung dieser Effekte beachten Sie bitte unbedingt die folgenden Empfehlungen zur Durchführung der Druckabfallprüfung.
Handlungsempfehlung zur Durchführung der Druckabfallprüfung
Zur Vermeidung bzw. Reduzierung dieses Effektes beachten Sie bitte unbedingt die folgenden Empfehlungen zur Durchführung der Druckabfallprüfung:
- Kugelhahn einmalig aufdrehen, um ausreichend großen Durchfluss zu erzeugen.
- Kugelhahn nicht „nachjustieren“, eine Reduzierung des Durchflusses unbedingt vermeiden. Keine weitere Änderung am Kugelhahn vornehmen.
- Warten, bis das smart memo durch das akustische Signal und Textmeldung das Erreichen des Druckabfalls signalisiert.
- Kugelhahn zügig und „schlagartig“ schließen.
Der „Zieldruck“ darf überfahren werden, d. h. Sie dürfen einen größeren Druckabfall erzeugen. Das zulässige Ablassvolumen wird vom smart memo immer anhand des tatsächlichen Druckabfalls erneut berechnet und anschließend mit dem tatsächlichen Ablassvolumen verglichen. Es ist also kein Problem, auf das Piepen des smart memo zu warten.
Diese Handlungsempfehlung gilt nicht für große Leitungsvolumen und dementsprechend große Ablassvolumen (V_zul > 50 Liter). Hier besteht bei einem schlagartigen Schließen des Kugelhahns die Gefahr eines Druckstoßes in der Leitung, welcher sich anschließend als Druckwelle ausbreiten kann.
Unabhängig vom Leitungsvolumen sollte das gesamte System vor Beginn der Prüfung luftfrei sein, damit spätere Probleme in der Druckabfallprüfung vermieden werden. Dazu sind bereits beim Anschließen der einzelnen, wasserführenden Komponenten (MPP, EDS2-V, Schläuche) einige Punkte zu beachten, die wir kurz erläutern möchten.
Die MPP sollte an ein mit Wasser gefülltes Fass oder an einen Hydranten angeschlossen werden. Anschließend wird der Druckschlauch zwischen MPP und Prüfkörper/Standrohr mit der MPP verbunden, jedoch noch nicht am Prüfkörper angebracht. Vorher wird der Hydrant geöffnet, die MPP im manuellen Betrieb bei ca. 20 % laufen gelassen (diesen Vorgang gerne über einen längeren Zeitraum betreiben).
Erst wenn sichergestellt werden kann, dass sich keine Rest-Luft im System befindet, wird der Druckschlauch an den Prüfkörper angebracht und beide Kugelhähne am Prüfkörper werden geöffnet. Auch die Turbine (EDS2-V) muss am Prüfkörper angeschlossen sein. Jetzt kann das Prüfstandrohr über das zuvor gespülte System befüllt werden. Hierzu wird die MPP wieder im manuellen Betrieb bei geringer Leistung (max. 20 %) betrieben, bis aus der Turbine Wasser strömt (auch dieser Vorgang kann gerne über einen längeren Zeitraum durchgeführt werden). Sobald das Wasser blasenfrei aus der Turbine strömt, sollte die Pumpe für 10-20 Sek. abgeschaltet werden, da sich in diesem Zeitraum verwirbeltes Wasser im Standrohr nach oben zur Turbine bewegen kann. Dann sollte die Pumpe erneut für ein paar Sekunden mit max. 20 % Leistung betrieben werden, um die Restluft aus dem System zu führen.
EDS2 Ablassautomatik
Wie bereits beschrieben, kann eine manuelle und ungleichmäßige Bedienung des Kugelhahns zu Schwankungen und ungünstigen Einflüssen bei der Druckabfallprüfung führen. Um diese Fehlerquelle zu minimieren und einen standardisierten, reproduzierbaren Ablauf zu gewährleisten, empfehlen wir die Verwendung der EDS2 Ablassautomatik.
Die Ablassautomatik steuert den Schließvorgang kontrolliert und materialschonend. Dadurch werden bedienerabhängige Einflüsse beim Ablassen des Wassers weitestgehend ausgeschlossen und Sie erzielen konstantere Prüfergebnisse.
Stoßen Sie auf Schwierigkeiten bei der Druckabfallprüfung von PE-Leitungen?
Unsere Experten können Ihnen dabei helfen, die Probleme zu lösen und eine effiziente Durchführung der Druckabfallprüfung zu gewährleisten. Zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren! Wir finden eine passende Lösung für Ihre Herausforderungen, fordern Sie eine Beratung an.
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