Способ обнаружения места разрыва трубопровода

 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту жидкостей и газов и может быть использовано для наблюдения за целостностью трубопровода. Технической задачей изобретения является повышение точности определения места разрыва трубопровода. Обследуют трубопровод приемной аппаратурой с диаграммой направленности в виде кардиоиды, обнаруживают электромагнитные волны, прошедшие через разрыв в трубопроводе, поворачивают приемную аппаратуру до тех пор, пока направление нулевого приема не совпадет с направлением на место разрыва трубопровода и по минимуму диаграммы направленности определяют место разрыва трубопровода. 3 ил.

Предлагаемый способ относится к трубопроводной транспортировке жидкостей или газов и может быть использован для наблюдения за целостностью трубопроводов.

Известны способы обнаружения места нарушения герметичности трубопроводов (авт. свид. СССР 380.909, 411.268, 642.575, 934.269, 1.216.550, 1.283.566, 1.610.347, 1.657.988, 1.672.105, 1.679.232, 1.705.709, 1.733.837, 1.777.014, 1.778.597, 1.812.386; патенты США 4.289.019, 4.570.477; патент Великобритании 1.349.1200; патент Франции 2.498.325; патенты Японии 59-38537, 60-245900, 63-22531; Трубопроводный транспорт нефти и газа. - М., 1988; Яковлев Е.И. и др. Трубопроводный транспорт жидкости и газа. - М., 1993 и другие).

Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является "Способ обнаружения места разрыва трубопровода" (авт. свид. 1.733.837, F 17 D 5/06, 1989), который и выбран в качестве прототипа.

Данный способ обеспечивает снижение трудоемкости и ускорение процесса обнаружения места разрыва трубопровода. Это достигается тем, что пропускают электромагнитные волны через трубопровод, электромагнитные волны с длиной волны менее критической для данного диаметра трубопровода возбуждают в начале трубопровода или в атмосфере, а прием электромагнитных волн ведут соответственно в атмосфере или в начале трубопровода, при этом место совпадения излучения улавливаемых электромагнитных волн с местом расположения трубопровода считают местом разрыва трубопровода.

Однако указанный способ имеет низкую точность определения места разрыва трубопровода.

Технической задачей изобретения является повышение точности определения места разрыва трубопровода.

Поставленная задача решается тем, что согласно способу обнаружения места разрыва трубопровода, заключающемуся в возбуждении в начале трубопровода электромагнитных волн с длиной волны менее критической для данного диаметра трубопровода и пропускании их через трубопровод, обследуют трубопровод приемной аппаратурой с диаграммой направленности в виде кардиоиды, обнаруживают электромагнитные волны, прошедшие через разрыв в трубопроводе, поворачивают приемную аппаратуру до тех пор, пока направление нулевого приема не совпадет с направлением на место разрыва трубопровода и по минимуму диаграммы направленности определяют место разрыва трубопровода.

Структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, представлена на фиг.1. Антенна, состоящая из рамки и вибратора и формирующая диаграмму направленности в виде кардиоиды, изображена на фиг.2. Пеленгационная характеристика приемной аппаратуры при пеленгации по минимуму показана на фиг.3.

Устройство содержит насосную станцию 1, трубопровод 2, передающую антенну 3, передатчик 4, приемник 5 и приемную антенну 6. При этом приемная антенна 6 состоит из рамки и вибратора, сочетание которых позволяет сформировать диаграмму направленности в виде кардиоиды.

Способ обнаружения разрыва трубопровода реализуется следующим образом.

Передающая антенна 3 передатчика 4 размещается в трубопроводе 2, в частности в начале трубопровода 2 и насосной станции 1. При включении передатчика 4 в трубопроводе 2 возбуждаются электромагнитные волны (радиоволны). Причем длина волны λ радиоволн выбирается меньше критической для данного диаметра D трубопровода. Для выбора длины волны электромагнитных волн при заданном диаметре D трубопровода используется следующее соотношение: λ_кр = 1,25D, при котором происходит переход от экспоненциального затухания излучения в трубопроводе к свободному распространению основной волны в волновом канале трубопровода.

Если трубопровод заполнен средой с относительной диэлектрической проницаемостью ε, то соответствующая λ_кр частота излучения f_кр определяется из выражения где с - скорость света в вакууме.

Трубопровод в этом случае для радиоволн служит волноводом. Радиоволны распространяются по трубопроводу 2 и в случае разрыва проникают в атмосферу или грунт, окружающие трубопровод.

Приемник 5 с приемной антенной 6 перемещается вдоль трубопровода 2. При этом для перемещения могут быть использованы оператор, автомобиль или любое другое транспортное средство. Появление сигнала в приемнике 5 свидетельствует о появлении разрыва в трубопроводе 2. При обнаружении электромагнитных волн, прошедших в атмосферу или грунт через разрыв в трубопроводе 2, осуществляется пеленгация разрыва по методу минимума.

Следует отметить, что пеленгация по методу минимума основывается на использовании антенны с явно выраженным минимумом диаграммы направленности. Такой диаграммой направленности может быть, например, кардиоида, получаемая с помощью рамки и вибратора (фиг.2).

Для определения угловой координаты места разрыва трубопровода 2 антенну 6 поворачивают до тех пор, пока направление нулевого приема не совпадет с направлением на место разрыва трубопровода (α = α_p). В тот момент времени, когда выходное напряжение U_вых(α) приемника становится равным нулю, производится отсчет угловой координаты α_P по положению приемной антенны 6.

Зависимость выходного напряжения приемника 5 U_вых(α) от направления прихода электромагнитных волн представляют собой пеленгационную характеристику (фиг.3).

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом и другими аналогичными техническими решениями обеспечивают повышение точности определения места разрыва трубопровода. Это достигается использованием приемной антенны с высокой пеленгационной чувствительностью, которая представляет собой крутизну пеленгационной характеристики в направлении пеленга места разрыва трубопровода α_P у

Формула изобретения

Способ обнаружения места разрыва трубопровода, заключающийся в возбуждении в начале трубопровода электромагнитных волн с длиной волны менее критической для данного диаметра трубопровода и пропускании их через трубопровод, отличающийся тем, что обследуют трубопровод приемной аппаратурой с диаграммой направленности в виде кардиоиды, обнаруживают электромагнитные волны, прошедшие через разрыв в трубопроводе, поворачивают приемную аппаратуру до тех пор, пока направление нулевого приема не совпадет с направлением на место разрыва трубопровода, и по минимуму диаграммы направленности определяют место разрыва трубопровода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3