Способ определения утечки из труб транспортируемой среды

 

Изобретение относится к области испытаний на герметичность, в частности к области способов контроля систем трубопроводов, преимущественно кольцевых, и может быть использовало при контроле магистральных трубопроводов, а также трубопроводов отопительной системы, холодного и горячего водоснабжения, а также газоснабжения. Согласно способу непрерывно измеряют подаваемое в единицу времени в трубопровод количество транспортируемой среды. Также непрерывно измеряют количество потребляемой среды потребителями, обладающими средствами измерения потребляемого количества транспортируемой среды с определением количества остатков подаваемой среды. Строят зависимость объема остатков от времени суток и сравнивают текущее измерение остатков с количеством остатков, характерным по ранее полученной зависимости для времени измерения. При увеличении объема остатков выносят суждение о наличии утечки в трубопроводе. Это позволяет уменьшить потери транспортируемых сред, а также уменьшить опасность вследствие аварийных ситуаций. 5 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к области испытаний на герметичность, в частности к области способов контроля систем трубопроводов, преимущественно кольцевых, и может быть использовано при контроле магистральных трубопроводов, а также трубопроводов отопительной системы, холодного и горячего водоснабжения, а также газоснабжения.

Известен способ контроля места утечки из заглубленного трубопровода (RU, патент 2040783 G 01 M 3/00, 1995) путем облета его трассы летательным аппаратом, содержащим датчики транспортируемой жидкости. Способ может быть применен только к магистральным трубопроводам со значительной по объему утечкой, поскольку датчики, установленные на борту летательного аппарата, способны обнаруживать жидкость или газ только при отсутствии помех в виде строений и других объектов жизнедеятельности людей.

Известен также способ герметичности тепловой трубы (RU, заявка 94016923 G 01 M 3/02, 1996), включающий подведение тепла (в том числе и в виде теплой воды) к одному из участков контролируемой тепловой трубы, выведение контролируемого участка в стационарный режим и измерение посредством тензодатчиков градиента давления насыщенных паров, причем датчики включены в мостовую схему. Недостатком известного решения следует признать ограниченную область применения - только ограниченный участок тепловой трубы.

Известен способ контроля целостности, а также определения места негерметичности двух и более параллельно работающих труб (SU, авторское свидетельство 1728698 G 01 M 3/28, 1992), включающий установку на трубопроводы измерителей расхода, соединенных с блоком сравнения. Сигналы, поступающие от измерителей расхода, сравнивают и при их несовпадении выносят суждение о наличии протечки. При расположении на трубопроводе множества измерителей судят о месте протечки. Известный способ имеет достаточно ограниченное применение - только наличие двух и более трубопроводов. Кроме того, точность известного способа невелика, поскольку условием реализации способа является равенство расхода в трубопроводах, что практически не реализуемо на практике.

Наиболее близким аналогом заявленного решения можно признать способ определения места скрытой утечки воды из водопроводных труб (SU, авторское свидетельство 76251 G 01 M 3/00, 1948). Согласно известному способу в участок трубопровода, предположительно имеющий утечку воды и предварительно закрытый вентилем ниже предполагаемого места утечки, вводят резиновый шар, после подхода которого к месту утечки открывают запорный вентиль, измеряют объем воды, выпущенный из трубопровода до появления шара, и по измеренному объему определяют расстояние от вентиля до места утечки. Недостатком известного способа следует признать необходимость ввода в трубопровод постороннего тела, а также длительность определения.

Техническая задача, решаемая посредством настоящего изобретения, состоит в разработке оперативного способа контроля диспетчерской службой наличия и месторасположения утечек трубопроводов.

Технический результат, получаемый при реализации изобретения, состоит в уменьшении потерь транспортируемых сред, а также уменьшении опасности вследствие аварийных ситуаций.

Указанный технический результат достигается при использовании следующей технологии. Непрерывно измеряют подаваемое в единицу времени в трубопровод количество транспортируемой среды и количество среды, потребляемой в единицу времени потребителями, обладающими средствами измерения потребляемого количества транспортируемой среды с определением количества остатков подаваемой среды. Строят зависимость объема остатков от времени суток и сравнивают текущее измерение остатков с количеством остатков, характерным по ранее полученной зависимости, для времени измерения. При увеличении объема остатков выносят суждение о наличии утечки в трубопроводе. Предпочтительно, дополнительно измеряют потери давления в различных участках трубопровода, причем на основании измерения ориентировочно судят о месте утечки. При контроле работы водопровода в жилом массиве возможно дополнительно при оценке остатков водопотребления вносить поправку на объем водопотребления единичным жителем и количество жителей в жилом массиве. Способ применим при определении наличия утечки в водопроводной сети, нефтепроводе, сети газоснабжения, а также транспортировки любой текучей среды потребителю.

Предпочтительно способ реализуют следующим образом. Непрерывно измеряют количество подаваемой в трубопровод в единицу времени транспортируемой среды (Q_сеть) и непрерывно измеряют количество потребляемой в единицу времени подаваемой среды потребителями (Q_потр) с определением количества остатков подаваемой среды (Q_ост) по формуле Q_ост = Q_сеть - Q_потр.

Затем проводят построение зависимости количества указанных остатков от времени суток и сравнение текущих измерений остатков с количеством остатков, характерным по ранее полученной зависимости для времени измерения, причем при увеличении объема остатков выносят суждение о наличии утечки. Дополнительно возможно непрерывное проведение измерения давления в различных участках трубопровода с определением динамики изменения давления за тот же отрезок времени, что и при определении остатков, по сравнению с предыдущим равным по величине отрезком времени. По измеренной динамике изменения давления определяют изменения расхода воды в трубопроводе. Это позволяет ориентировочно определить место утечки воды.

При регулярном сравнении зависимости соответствия количества подаваемой среды в трубопровод и количества среды, использованной потребителями в каждый фиксированный интервал времени в течение суток, было выяснено, что количество среды, потребляемое пользователями, обладающими средствами измерения потребляемой среды, отличается от количества подаваемой в трубопровод среды на фактически постоянное количество (остаток), изменяющееся в пределах ошибки измерения. Это позволило сделать вывод о практической неизменности количеств потребляемой среды в каждый фиксированный отрезок времени в течение суток. Остаток обычно включает потребление текучей среды частным сектором, мелкими предприятиями коммунального и промышленного хозяйства, а также предприятиями, на которых указанная текучая среда является второстепенной по объему потребления, а также утечки текучей среды В случае наличия разветвленных участков трубопровода, различные точки которого соединены между собой, проводят, при наличии несоответствия измеренного количества остатков количеству, обычно соответствующему времени измерения, что свидетельствует о наличии утечки, анализ соответствия давления в различных точках контроля известным из опыта, с использованием результатов анализа, а также сведений о работе системы трубопровода и выносят суждение о месте утечки. Пределы обнаружения утечки зависят от точности измерительного оборудования, а также от количества и мест расположения точек контроля давления и количеств потребителей текучей среды.

Изобретение может быть иллюстрировано следующими примерами.

1. При контроле кольцевого трубопровода подачи холодной воды в населенном пункте было обнаружено, что в 17.00 при объеме подачи 880 м³/мин контролируемый расход составил 835 м³/мин, а остаток 45 м³/мин, в то время как согласно зависимости в 17.00 остаток должен составлять 28 м³/мин. Следовательно, был сделан вывод о наличии утечки в трубопроводе. Проверка давления в трубопроводе в точках контроля в населенном пункте показал, что в некоторых из них в различной степени уменьшилось давление. Анализ ситуации показал, что уменьшение давления в трубопроводе расходится по концентрическим окружностям от одной из точек трубопровода. Проверка показала, что именно в районе центра концентрических окружностей находится точка утечки. В то же время наличие уменьшения давления в различных точках контроля, также расходящихся по концентрическим окружностям, но без изменения объема остатков, свидетельствует о вышедшем из строя питательном насосе.

2. При контроле кольцевого трубопровода подачи горячей воды в том же населенном пункте в 23.45 было определено, что при объеме подачи горячей воды 430 м³/мин контролируемый расход составил 270 м³/мин, а остаток соответственно - 160 м³/мин, в то время как остаток должен был составить 90 м³/мин. Был сделан вывод о наличии утечки. Анализ уменьшения давления в точках контроля позволил практически локализовать точку утечки.

3. При контроле газопровода при подаче природного газа в объеме 400 м³/мин контролируемый расход составил 280 м³/мин при остатке 120 м³/мин, в то время как остаток должен был составить 95 м³/мин. На основе измерений был сделан вывод о наличии утечки в трубопроводе.

Использование изобретения позволяет дежурному диспетчерской службы определять наличие утечки нефте-, газо- и водопроводов.

Формула изобретения

1. Способ определения места утечки из труб транспортируемой среды, включающий измерение объема транспортируемой среды, отличающийся тем, что непрерывно измеряют подаваемое в единицу времени в трубопровод количество транспортируемой среды, а также непрерывно измеряют количество потребляемой среды потребителями, обладающими средствами измерения потребляемого количества транспортируемой среды с определением количества остатков подаваемой среды, строят зависимость объема остатков от времени суток и сравнивают текущее измерение остатков с количеством остатков, характерным по ранее полученной зависимости, для времени измерения, причем при увеличении объема остатков выносят суждение о наличии утечки в трубопроводе.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно измеряют потери давления в различных участках трубопровода, причем на основании измерения судят о месте утечки.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно при оценке остатков водопотребления в жилом массиве вносят поправку на объем водопотребления единичным жителем и количество жителей в жилом массиве.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют утечку в водопроводной сети.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют утечку в сети газоснабжения.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют утечку в нефтепроводе.