Устройство для поиска мест утечек магистральных трубопроводов

 

Использование: определение места утечки жидкости в трубопроводах. Сущность изобретения: на концах диагностируемой секции трубопровода установлены два датчика вибрации, последовательно соединенные с усилителями, фильтрами и первым и вторым аналого-цифровыми преобразователями . Передатчик соединен с выходом шифратора, выход которого соединен с выходом второго АЦП. Приемник последовательно соединен с дешифратором, цифровым коррелятором, первый вход которого соединен с выходом первого АЦП, и с дисплеем, Дешифратор восстанавливает двоичный код из циклического с обнаружением и исправлением ошибок, возникающих в радиоканале из-за помех. В цифровом корреляторе проводится расчет коэффициентов корреляции между сигналами датчиков для различных величин задержек между ними. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК Ы 1778597 Al тя)я 6 01 M 3/24

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) Жщ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ й","л„" ам, й

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 ними. 1 ил. (21) 4917410/28 (22) 07.03.91 (46) 30.11.92, Бюл. ¹ 44 (71) Институт проблем моделирования в энергетике АН УССР (72) А,А.Владимирский и В.С,Годлевский (73) Малое предприятие "Дисит" (56) Патент Великобритании № 1349120, кл. G 01 М 3/24, 1971, Заявка Франции ¹ 2498325, кл, G 01 МЗ/24,,1981.

Патент США ¹ 4289019, 73-40.5, кл, G 01 М 3/24, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ПОИСКА МЕСТ УТЕЧЕК

МАГИ СТРАД Ь Н ЫХ ТРУ БОП РО ВОДО В (57) Использование: определение места утечки жидкости в трубопроводах, Сущность изобретения: на концах диагностируИзобретение относится к устройствам определения места утечки жидкости в трубопроводах и предназначено для определения координат течи в газо-и нефтепроводах.

Известно устройство для определения координат течи обьекта, содержащее два первичных датчика вибрации, устанавливаемых на обследуемый объект, два усилителя, блок измерения отношения принятых сигналов, блок вычисления координат и индикатор.

Однако это устройство имеет низкую точность и достоверность при использовании его на протяженных подземных коммуникациях, обусловленную тем, что закон затухания сигналов от течи вдоль трубопроводов значительно зависит от условий проемой секции трубопровода установлены два датчика вибрации, последовательно соединенные с усилителями, фильтрами и первым и вторым аналого-цифровыми преобразователями. Передатчик соединен с выходом шифратора, выход которого соединен с выходом второго АЦП. Приемник последовательно соединен с дешифратором, цифровым коррелятором, первый вход которого соединен с выходом первого АЦП, и с дисплеем. Дешифратор восстанавливает двоичный код из циклического с обнаружением и исправлением ошибок, возникающих в радиоканале из-за помех, В цифровом корреляторе проводится расчет коэффициентов корреляции между сигналами датчиков для различных величин задержек между кладки, наличия подвижных и неподвижных опор. Определение координат течей данными устройствами возможно только при отсутствии помех.

Наиболее высокую точность и достоверность определения координат течи обеспечивают корреляционные течеискатели с

АЦП в обоих каналах и многоразрядным цифровым коррелятором.

Известно также устройство, в котором сигналы от первичных вибропреобразователей, установленных на концах обследуемого трубопровода, после усиления поступают в блок корреляционной обработки по кабелям.

Недостатком устройства является низкая производительность, обусловленная не1778597 обходимостью на каждом обследуемом обьекте прокладывать кабель, и невозможность применения его в ряде ситуаций, например на переходах через транспортные магистрали. Практически применение кабельной связи возможно лишь на участках трубопроводов длиной до 400 м, Наиболее близким к изобретению является устройство для обнаружения течи в закрытых трубах пассивным способом. Это устройство характеризуется тем, что оно со.держит первичные вибропреобразователи, устанавливаемые на концах обследуемого трубопровода, два усилителя, радиопередатчик и радиоприемник по одному из каналов, фильтры, коррелятор и дисплей.

Применение радиоканала позволяет значительно повысить мобильность устройства, расширить его функциональные возможности, Однако устройству-прототипу присущ недостаток, заключающийся в том, что радиоканал ограничивает динамический диапазон аналоговых сигналов на уровне

40...60 дБ, что, с учетом сильного затухания, сигналов течей вдоль трубопроводов и наличия сильных акустических и электромагнитных помех, делае возможным его работоспособность только на секциях трубопроводов длиной менее двух километров.

Целью изобретения является расширение диапазона размеров регистрируемых течей и увеличение длин надежно диагностируемых секций трубопроводов.

Поставленная цель достигается тем, что устройство поиска мест утечек магистраль. ных трубопроводов, содержащее первый и второй датчики вибрации, устанавливаемые на концах диагностируемой секции трубопровода, первый и второй усилители, входы которых подключены к выходам первого и второго датчиков вибрации соответственно, первый и второй фильтры, входы которых подключены к выходам первого и второго усилителей соответственно, цифровой коррелятор, дисплей, вход которого подключен к выходу цифрового коррелятора, передатчик и приемник, дополнительно содержит . первый АЦП, вход которого подключен к выходу первого фильтра, а выход — к первому входу цифрового коррелятора, второй

АЦП, вход которого подключен к выходу второго фильтра, шифратор, вход которого подключен к выходу второго АЦП, а выход — ко входу передатчика, дешифратор, вход которого подключен к выходу приемника, а выход — к второму входу цифрового коррелятора.

Введение новых блоков и связей позволяет расширить динамический диапазон сигналов, поступающих на коррелятор от датчиков, установленных на трубе.

Так, при использовании 12...14 разрядных АЦП динамический диапазон сигналов

5 составляет 72...84 дБ. Благодаря этому становится возможным и целесообразным в качестве коррелятора использовать многоразрядный цифровой вычислитель, что позволяет регистрировать более слабые течи

10 при большем уровне внешних шумов, чем в устройстве прототипе.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит первый 1 и второй

15 2 датчики вибрации, предназначенные для преобразования виброакустических сигналов в электрические, первый 3 и второй 4 усилители для усиления электрических сигналов, первый 5 и второй 6 фильтры для

20 выделения требуемой полосы частот, цифровой коррелятор 7 для измерения взаимной корреляции двух сигналов, дисплей 8, предназначенный для отображения цифровой и графической информации, передатчик

25 9 для создания электрических колебаний высокой частоты и управления ими с целью передачи информации на расстояние при помощи электромагнитных волн, приемник 10 для приема, преобразования и ис30- пользования энергии электромагнитных волн, излученных антенной передающего . устройства, первый 11 и второй 12 АЦП, предназначенные для дискретизации во времени и квантования по уровню входных

35 аналоговых сигналов, шифратор 13 для преобразования двоичного кода в циклический и дешифратор 14, предназначенный для преобразования циклического кода в двоичный c,îáíàðóæåíèåì и исправлением

40 ошибок. Первый и второй датчики установлены на концах диагностируемой секции трубопровода.

Устройство работает следующим образом, 45 П рвый и второй датчики вибрации устанавливаются на концах обследуемого участка трубопровода. Виброакустические сигналы, возбуждаемые течью, распространяются вдоль трубопровода в обоих направ50 лениях и воспринимаются первым и вторым датчиками, с выходов которых электрические сигналы поступают на первый и вто; рой усилители соответственно. С помощью первого и второго фильтров

55 производится выделение рабочей полосы частот, оптимальное значение которой определяется параметрами трубопровода и помеховой обстановкой. Первый и второй

АЦП преобразуют входные сигналы в цифровые коды. С выхода первого АЦП цифро1778597 вые коды поступают на первый вход цифрового коррелятора 7 непосредственно. Из-за большого пространственного удаления второго АЦП от цифрового коррелятора для передачи кодов с выхода второго АЦП на которой вход цифрового коррелятора используется радиоканал.

Коды с выхода второго АЦП поступают на шифратор 13, с помощью которого формируется циклический код, Сигнал с выхода шифратора поСтупает на вход передатчика

9, излучающего радиосигнал. Этот радиосигнал принимается приемником 10 и поступает на дешифратор 14, с помощью которого производится восстановление двоичного кода из циклического с обнаружением и исправлением ошибок, возникающих в радиоканале из-за воздействия различных помех. С выхода дешифратора

14 цифровые коды поступают на второй вход цифрового коррелятора 7, в котором производится расчет массива коэффициентов корреляции между сигналами, принятыми первым и вторым датчиками, для различных величин задержек между ними.

Результаты расчетов выводятся на дисплей

8.

По величине задержки, при которой наблюдается максимум коэффициента корреляции, определяется положение течи

1 =(D-UT)/2, где L — расстояние вдоль трубы от места установки первого датчика до места течи;

0 — длина трубы между первым и втоpblM датчиками; U — скорость распространения виброакустического сигнала от течи вдоль трубопровода;

Т вЂ” величина задержки сигнала с первого датчика относительно сигнала с второго датчика, при которой наблюдается максимум коэффициента корреляций, 5 Использование предлагаемого изобретения позволит расширить диапазон размеров регистрируемых течей и увеличит длину диагностируемых секций трубопровода.

Формула изобретения

10 Устройство для поиска мест утечек магистральных трубопроводов. содержащее первый и второй датчики вибрации. устанавливаемые на концах диагностируеМой секции трубопровода, первый и второй

15 усилители, входы которых подключены к выходам первого и второго датчиков вибрации соответственно, первый и второй фильтры, вход первого из которых подключен к выходу первого усилителя, цифровой корреля20 тор, дисплей, вход которого подключен к выходу цифрового коррелятора, передатчик и приемник, отл и ч а ю ще ес я тем, что, с целью расширения диапазона размеров регистрируемых течей и увеличения длин

25 надежно диагностируемых секций трубопроводов, оно снабжено первым аналогоцифровым преобразователем, вход которого подклю .ен к выходу первого фильтра, а выход — к первому входу цифрового

30 коррелятора, вторым аналого-цифровым преобразователем, вход которого подключен к выходу второго фильтра, шифратором, вход которого подключен к выходу второго аналого-цифрового преобразова35 теля, а выход — к входу передатчика, и дешифратором, вход которого подключен к выходу приемнйка, выход — к второму входу цифрового коррелятора, а вход второго фильтра подключен к выходу второгб

40 усилителя.

1778597

Составитель B. Годлевский

Редактор Л. Купрякова Техред M,Моргентал Корректор И. Шулла

Заказ 4186 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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