Способ обнаружения утечки водопровода

 

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и позволяет повысить достоверность обнаружения утечки путем выделения шума, обусловленного нестационарностью процесса, т.е. шума, который обусловлен не только наличием дефектов, но и их развитием. Он связан с расширением области, насыщенной жидкостью. Это позволяет селектировать места течей от других, содержащих естественные дефекты. Пропускают ток через грунт и последовательно включенный с сопротивлением грунта резистр нагрузки, измеряют дисперсии флуктуаций напряжения на резисторе нагрузки, изменяют величину сопротивления резистора до выделения на нем максимальной дисперсии флуктуаций напряжения, измеряют производную разности дисперсий напряжения на резисторе нагрузки и введенных в грунт электродах, а о наличии утечки судят по превышению измеренной производной порогового значения. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„,Я0„„161034 (51)5 С 01 M 3 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬП ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4634226/25-28 (22) 09.01.89 (46) 30.11.90. Бюл, Р 44 (72) В.В. Воинов, И.С. Ледовской, В.В. Кругликов и А.Ф. Касабуцкий (53) 620. 165. 29 (088.8), (56) Заявка Японии N - 60-245900, кл. F 17,D 5/06, 1985. (54) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧКИ ВОДОПРОВОДА

I (57). Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и позволяетт повысить достовер нос ть об нар ужения утечки путем выделения шума, обусловленного нестационарностью процесса, т. е. шума, который обусловлен не только наличием дефектов, но и их

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и может быть использовано для обнаружения утечки водопровода.

Цель изобретения — повышение достоверности путем снижения помех от . неоднородности грунта.

На фиг. 1 показана схема реализа.ции способа; на фиг. 2 — зависимость удельного сопротивления грунта от времени в месте утечки; на фиг.3- зависимости производной разности дисперсий напряжений на резисторе и грунте от времени а — при наличии утечки; Ь вЂ” в отсутствии утечки); на фиг. 4 — блок-схема для расчета производной и сравнения ее с пороговой величиной.

2 развитием. Он связан с расширением области, насыщенной жидкостью. Это позволяет селектировать места течей от др угих, с од ержащих ест ест венные дефекты. Пропускают ток через грунт и последовательно включенный с сопротивлением грунта резистор нагрузки, измеряют дисперсии флюктуаций напряжения на резисторе нагрузки, изменяют величину сопротивления резистора до выделения на нем максимальной дисперсии флюктуаций напряжения, измеряют производную разности дисперсий напряжения на резисторе нагрузки и введенных в грунт электродах, а о наличий утечки судят по превышению измеренной производной порогового значения. 4 ил.

Источник 1 питания соединен с резистором 2 нагрузки и с введенными в грунт электродами 3, 4 вблизи водопровода 5. Выходы 6, 7, 8 резистора 2 соединены с входами широкополосного усилителя 9, последовательно соединенного с регулируемым

< усилителем 10, квадратичным детектором 11, интегратором 12 и иццикатором 13. Выходы 6 и 8 соединены с квадратичным вольтметром 14, последовательно соединенным с устройством

15 вычитания, дифференцирующим устройством 16 и индикатором 17, второй выход интегратора 13 соединен с вторым входом устройства t5 вычитания.

Источник t питания создает в измерительной цепи, состоящей из резисто1610347 4

Из выражения (9) при R>= К„следует

40 (7) ра 2 нагрузки (величина сопротивления которого Кн) и сопротивления грунта К„:, ток величиной

I

Вн+ Г+r где U — напряженйе источника питания;

r — его внутреннее сопротивление.

Пренебрегая сопротивлением источника питания (r ((R„), определяют дисперсию флюктуаций тока выражением

Ц2 2р

Р= — — =- ., (2)

®н М где I, R дисперсии флюктуаций то- 15 ка и сопротивления грунта с о от в етств ен но, R< — среднее значение сопротивления грунта.

Дисперсия флюктуаций напряжения на 20 резисторе нагрузки равна р у ° у (3)

Подстановка формулы (2) в (3) дает

Ц R У

UÐ = — —.- - -"" . (4) и (R+ R<)4

Исследуем выражение (4) на экстремумм

d(U ) = „, -, 1 «2RgRp-2 (я и - ((RÄ+ Kã) .

Экстремум достигается при сопротивлении нагрузки R = R . Это означает, что при приведенном условии 35 выражение (5) равно нулю, т.е.

2 R2 — Û- " - лт Q (6)

Решение уравнения (6) дает

Следовательно, максимальная дисперсия флюктуаций реализуется на 45 сопротивлении нагрузки, равном сопро" тивлению грунта.

Дисперсия флюктуаций напряжения на сопротивлении грунта равна

U2R R2

Ц2 Т2 Я2 (8) ®н Rr) Разность дисперсий флюктуаций на. пряжения на резисторе нагрузки и грунте на основании выражений (4) и .(8) равна — — — Пад.(У - Rg) ца ут (а = и, (9) ц r (1 +В )о о

dhU U R 2Rp dRt U R <Щг г с, г.

dt (R„+ R„) dt 8R н dt (10)

Кроме того, на основании зависимости (9) максимальное значение дисперсии флюктуаций напряжения на резисторе нагрузке при R = R T равно у д цз ит 16R (11) н

Из выражений (10) и (11) следует .

d(dU ) 2U dR„

« т»

Ф (12)

В- И

Таким образом, производная разности дисперсий флюктуаций на сопротивлении нагрузки равна нулю при возрастании дисперсии за счет усиления мощности стационарной составляющей

d(Rã ) и отлична от нуля при наличии

dt

dP. . нестационарного процесса ††. Это

dt позволяет выделять неоднородности среды, которые имеют тенденцию к увеличению своего объема.

В связи с неустойчивостью удельного сопротивления грунта для выделения нестационарной составляющей процесса требуются значительное время измерения и специальная обработка результатов измерения. Приведенная на фиг. 2 зависимость удельного сопротивления грунта от времени в месте утечки не позволяет установить изменения среднего значения 0 с течением времени по внешним признакам.

На фиг. 3 показан пример реализации предлагаемого способа зависимосйЬП2 ти от времени производной — --. Заdt висимость Q соответствует полученной на фиг. 2 зависимости P(t) и выявляd g 2 ет наличие утечки, так как . > 0 и на всем интервале измерения. Полоса пропускания аппаратуры 5 Гц — 5 кГц.

Зависимость соответствует отсутствию утечки йа исследуемом участке. Среднее значение измеряемой производной на всем участке (фиг. 2) равно нулю, т.е. пороговое значение прогнозирующей величины для селекции утечки равно нулю.

Таким образом, достоверность предлагаемого способа значительно выше достоверности известного.

161034

Измерит ел ьная схема (фиг, 4) работает следующим образом.

Ток, создаваемый в измерительной цепи источником 1 питания, флюктуирует

5 в результате изменения парам тров . Рунта, через который он пропускает- ся с помощью введенных электродов 3 и 4. Флюктуации напряжения на резисторе 2 подаются на усилитель 9 и затем на регулируемый усилитель 10.

Регулировкой усиления усилителя 10 добиваются нормальной работы квадратичного детектора 11. После детектирования сигнал интегрируется интегра- 15 тором 12 и индицируется индикатором

19. Время интегрирования определяется нижней граничной частотой полосы пр опускания, которая выбирается из необходимости достаточной оператив- 20 ности измерений. Одновременно флюктуации напряжения на сопротивлении грунта измеряются квадратичным вольтметром 14. Затем с квадратичного вольтметра 14 и интегратора 12 сиг- 25 налы подаются на устройство 15 вычитания. Разность сигналов дифференцируется устройством 16, а индикатор

17 индицирует величину производной разности дисперсий напряжения. 30

Способ осуществляется следующим образом.

Формируют измерительную цепь, причем электроды 3, 4 устанавливают перпендикулярно линии трассы, симметрич35 но ее оси на расстоянии друг от друга, равном глубине залегания водопровода 5. Регулировкой напряжения источника 1 питания устанавливают в цепи питания ток, при котоРом диспер- 40 сия флюктуаций напряжения, регистрируемая индикатором 13, превышает собственный уровень шума измерительного устройства.

Изменяя величину ревиста. а ? нагрузки, устанавливают максимум показаний индикатора 13. При этом величина сопротивления нагрузки соответствует сопротивлению грунта.

При аномальном для трассы показании индикатора 13, свидетельствующем о наличии существенных нсодноРодностей, регистрируют показания индикатора 17. В случае, если н течение

3-4 мин показания индикатора 17 ос— таются положительными, принимают решени е о наличии ут еч ки .

Пороговое значение дисперсии флюктуаций тока устанавливают путем ее измерения в стороне от трассы. Пер".носят измерительную цепь на 5-6 м вдоль трассы и повторяют измерение.

Применение способа позволяет существенно повысить достоверность определения утечки. При этом существенная экономия обеспечивается снижением объема работ по вскрытию трассы.

Ф ор мул а и з о бр е т е ни я

Способ обнаружения утечки водопровода, включающий введение в грунт вблизи трубопровода электродов пропускания электрического тока через грунт и измерение параметра, характеризующего электрическое сопротивление грунта, о т л и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью повышения достоверности, в качестве параметра, характеризующего электрическое сопротивление, используют производную разности дисперсий напряжений на резисторе, включенном последовательно с электродами, и на электродах, а о наличии утечки судят по превышению измеренной производной порогового значения.

1б1034 7

2 5

Фиг. 2

161034 7

Составитель Л. Пилишкина

Техред M.Õoäàíè÷ Корректор Л. Бескид

Редактор M. Келемеш

Заказ 3732 Тираж 448 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101