Устройство для определения течи в трубопроводах

 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения координат течей в трубопроводах в процессе их эксплуатации по вибрационным сигналам гидравлических ударов, которые генерируются в трубопроводе вытекающей под давлением жидкости или газом. Устройство содержит датчики предварительные усилители 2, полосно-пропускающие фильтры 3, цифроуправляемые сопротивления 4, регистры 5, преобразователи с фильтром низких частот б, устройства выборки-хранения 7, аналого-цифровые преобразователи 8, синхронизатор 9, микропроцессорный контроллер 10,оперативное запоминающее устройство прямого доступа 11, многоразрядный цифровой коррелятор 12, клавиатуру 13, блок индикатора 14. 2 ил. сл

СО!ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ6ЛИК (5!)5 G 01 М 3/24

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

olllAcAHNE изоБркткни

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4901122/28 (22) 09.01.91 (46) 23.12,92, Бюл. N 47 (71) Институт проблем моделирования в энергетике АН УССР (72) В.С.Годлевский, А,А.Владимирский, А,Н.Балясников, И.А,Владимирский, Г.С.Годлевская, А.Н.Дяченко, Г.П.Карась, А.А.Воскобойников, В, Н.Бабаков, П.И.Петимко, А.E,Ïàïàâ. В.В.Хомяков, А.П.Сорокин и А.Л.Береговой (56) Патент Франции N 2498325, кл, 6 01 М

3/24, 1982, Заявка Ф РГ М 3726585, кл. G 01 М 3/24, 1982, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕЧИ В ТРУБОПРОВОДАХ. Ж 17,83339 А1 (57) Изобретение относится к области контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения координат течей в трубопроводах в процессе их эксплуатации по вибрационным сигналам гидравлических ударов, которые генерируются в трубопроводе вытекающей под давлением жидкости или газом. Устройство содержит датчики 1,предварительные усилители 2, поласно-пропускающие фильтры 3, цифроуправляемые сопротивления 4, регистры 5, преобразователи с фильтромнизких частот 6, устройства выборки-хранения 7, аналого-цифровые преобразователи

8, синхронизатор 9, микропроцессорный контроллер 10,оперативное запоминающее устройство прямого доступа 11, многоразрядный цифровой коррелятор 12, клавиатуру 13, блок индикатора 14. 2 ил.

1783339

Изобретение относится к области контрольно-измерительной технике и может быть использовано при определении координат течей в трубопроводах в процессе их эксплуатации по вибрационным сигналам гидравлических ударов, которые генериру«отся в трубопроводе вытекающей под давлением жидкостью или газом.

Известен течеискатель, который основан на выделении фазовых характеристик вибрационных сигналов, т.е. на использовании свойств взаимокорреляционных функций вибрационных сигналов, содержащий два канала, два преобразователя, переключатель, блок регулируемой задержки, блок умножения, блок интегрирования, индика- тор.

Это устройство имеет недостаточную достоверность.

Наиболее близким к изобретению по.технической сущности и достигаемому положительному эффекту является устройство для определения течи в трубапрбводах, со-. держащее первый и второй каналы, каждый нь и усилитель и поласно-пропускающий фильтр, первый многоразрядный айалогацифровой преобразователь, микрбпроцессорный контроллер, первый вход которого соединен с выходом последнего, блок клавиатуры, соедине««ный со втарь1м входом микропроцессорного контролера и саединенный с первым выходом последнего, блок индикац«ли

Этому изобретению присущи недостатки: большие дисперсии для вычисления карреляционных функций зашумленных сигналов; существует влияние ложного истачника течи; используются выборки исходных сигналов небольшога обьема; возможны разрывы и всплески в корреляционной функции в момент изменения знака ее аргумента.

Цель изобретения — повышение достоверности определения координат течи, Указанная цель достигается TOM, что каждый из каналов дополнительно включает последовательно соединенные с выхо50 дом полосно-пропускающего фильтра цифрауправляемое сопротивление, преобразователь с фильтром нижних частот и блок выборки и хранения и регистр, вход которого соединен с соответствующим вторым выходом микропроцессорного контроллера, а выход — co вторым входом цифроуп равляемаго сопротивления этого же канала, первый вход первого многоразрядного аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом блока выборки из которых включает последовательно сое- 25 диненныедатчики вибраций, предвар««тельхранения первого канала, устройство снаб>кено вторым аналого-цифровым преобразователем, первый вход которого соединен с выходом блока выборки и хранения второго канала, синхронизатором, вход которого соединен со вторым выходом микропроцессорного контролйера, а выход — с управляющими входами блоков выборки и хранения и аналого-цифровых преобразователей, оперативным запоминающим блоком прямого доступа, вход которого соединен с третьим выходом микропроцессорного контроллера, и многоразрядным цифровым коррелятором, информационнь«й вход которого соединен с выходом оперативного запоминающего блока, а второй вход — с четверть«м выходом микропроцессорного контролера, На фиг,1 приведена структурная схема устройства течи в трубопроводах.

Устройство содер>кит датчики 1, предварительные усилители 2, полосно-пропускающие фильтры З,цифроуправляемые сопротивления (ЦУС) 4, регистры 5, преобразователь с филь ром нижних частот (ПФНЧ) 6; устройства выборки-хранения (УВХ) 7, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8, сйнхранизатор 9, микропроцессорный контроллер 10, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) прямого доступа 11, многоразряднь«й цифровой коррелятор 12, блок клавиатуры 13, блок индикатора 14. Устройство работает следующим образам.

Устанавливаемые на оба конца диагностируемой трубы датчики преобразуют в электрические сигналы вибрации стенок трубы, которь«е (вибрации) созда«атся вытекаемой под давлением водой (средай) из искомого отверстия в трубе. Эти вибрации распространя«отся вдоль трубы со скорость«а; которая зависит от геометрических и физических параметров стенок трубы, а так>ке ат физических параметров воды (среды).

Сигналы с выхода датчиков 1 поступают на входы предварительных усилителей 2, где усилива«отся и усиленные поступают на полосно-пропускающие фильтры 3. В этих фильтрах сигналы отфильтровыва«атся от низкочастотных и высокочастотных электромагнитных акустических помех.

Отфильтрованнь«е сигналы поступают на вход LIYC 4, которое преобразуют напряжение в ток, величина которого пропорциональна коду, установленному на цифровом регистре 5 с помощью микропроцессорного контроллера с целью а >таматического регулирования усиленйя, Этот ток преобразуется в напряжение с помощью ПФНЧб. причем величина выходного напряжения

1783339 где С = С++ С2

20

25 ют на сигнальные входы на сигнальные вхо- 30 ды УВХ7. На управляющие входы обоих УВХ

40 по одному из известных алгоритмов цифрового ПРУ. После определения требуемых ко- 50 эффициентов усиления для блока ЦУС 4 эти

ПФНЧ 6 определяется согласно выражению . - Рых(Р) 8х("R2 (I + РС1 1) (I + PC2R2)R

R1 R2 R3 1 2 + 1 3 + Л2 т,е. ПФНЧ кроме преобразования входного тока, равного выходному току ЦУС4, и отфильтровывают свой выходной сигнал от высокочастотных импульсных помех, через цепи (ключи) управления ЦУС4 от буферного регистра 5.

Схема ПФНЧ (фиг.2) позволяет использовать в качестве ЦУС4 интегральные умно>кающие ЦАП P-2P, например, типа 572ПА1, при обеспечении большого коэффициента преобразования (усиления) (до 50 — 100) за счет выбора малой величины резистора Вз.

В интегральных умножающих ЦАП вел ич и на резистора К2 (этот резистор следует из микросхемы, имеет большой абсолютный разброс, но согласован с высокой точностью с остальными токозадающими резисторами сетки R — 2R микросхемы ЦАП..

Выходные сигналы с ПНФЧ 6 поступапоступают одновременно синхроимпульсы с выхода синхронизатора 9. Эти импульсы переводят синхронно оба УВХ в режим хранения, Поэтому несмотря на разные времени работы обоих АЦП 8, их выходные коды соответствуют одинаковым временным моментам отсчетов. Т.о. введение УВХ позволило практически устрани ь фазовый разбаланс каналов из-за разности времен работы АЦП с выхода АЦП 8 цифровые коды поступают на входы микропроцессорного контроллера 10, выполняющего следующие операции.

1. Сначала происходит запись в МПК, сигналов с АЦП 8, с помощью этих сигналов

МПК10 вырабатывает коды для регистров 5 коэффициенты фиксируются в регистрах 5.

2, После установки коэффициентов усиления производится запись в собственное

ОЗУ МПК (через общую шину) выборки Сигнала для каждого канала на постоянных кодах на резистор 5. При этом обьем выборки определяется в МПК1о с учетом длины трубы и скорости распространения гидравлического удара, задаваемых с помощью блока клавиатуры 13, а также частоты запуска

АЦП, устанавливаемый МПК с помощью синхронизатора 9, 3. После окончания записи выборок сиг5 налов происходит перезапись выборок сигналов из собственного ОЗУ МПК в ОЗУ прямого доступа 11.

4. После окончания записи выборок сигналов в 03У прямого доступа 11, коррелятор 12 начинает вычисление корреляционных интервалов для каждого временного сдвига опорной выборки, в качестве которой берется часть выборки одного из сигналов относительно сигнала

5 второго канала. После вычисления каждого корреляционного интеграла происходит запись его цифрового значения в МПК 10— собственное ОЗУ МПК.

5. Во время совместной работы коррелятора 12 и ОЗУ прямого доступа 11, МПК

10 производит уточнение коэффициентов

АРУ, запись очереднОй выборки в собственное ОЗУ МПК, формирование сигналов для индикатора 14. опрос выходов коррелятора

12, усреднение корреляционных функций (набора значений корреляционных интегралов для ряда временнblx сдвигов) Ilo нескольким предыдущим вычисленным наборам функций.

При этом за счет прямого обращения коррелятора 12 к ОЗУ прямого доступа 11 (то есть не через общую шину МПК) увеличивается общая производительность всего устройстза, поскольку это дает возможность применения быстрых цифровых корреляторов, а так><е организация принципа совмещения операции, т.е. повышается достоверность определения координат течи.

Фоомула изобретения

Устройство для определения течи в трубопроводах, содержаще первый и второй каналы. ка>кдый из которых включает последовательно соединенные датчик вибраций, 5 предварительный усилитель и полосно-пропускающий фильтр, первый многоразрядный аналого-цифровой преобразователь, микропроцессорный контроллер, первый вход которого соединен с выходом последнего, блок клавиатуры, соединенный с вторым входом микропроцессорного контроллера, и соединенный с первым выходом последнего блок индикации, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что, с целью повышения

5 достоверности; каждый из каналов дополнительно включает последовательно соединенные с выходом полосно-поопускающего фильтра цифроуп равляемое сопротивление, г1реобразователь с фильтром нижних частот и блок выборки и хранения и регистр, 1783339 жал

Составитель И.Кривошей

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Ю. СеРгеев.

Редактор A,Êoýëoâà

Заказ 4507 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 вход которого соединен с соответствующим вторым выходом микропроцессорного контроллера, а выход — с вторым входом цифроуправляемого сопротивления этого же канала, первый вход первого многоразряд- 5 ного аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом блока выборки хранения первого канала, устройство снабжено вторым аналого-цифровым преобразователем, первый вход которого соединен с выхо- 10 дом блока выборки и хранения второго канала, синхронизатором, вход которого соединен с вторым выходом микропроцессорного контроллера, а выход — с управляющими входами блоков выборки и хранения и аналого-цифровых преобразователей; оперативным запоминающим блоком прямого доступа, вход которого соединен с третьим выходом микропроцессорного контроллера, и многоразрядным цифровым коррелятором, информационный вход которого соединен с выходом оперативного запоминающего блока, а второй вход — с четвертым выходом микропроцессорного контроллера.