Устройство контроля герметичности конструкций

 

Изобретение служит для автоматизированного определения наличия, местоположения и величины протечек на участках, труднодоступных для технического осмотра, в частности, в ядерных энергетических установках, системах обработки высокоактивных отходов, газопроводах, нефтепроводах и т.п. Техническим результатом изобретения является повышение информативности и надежности работы устройства при снижении трудозатрат на его реализацию. Устройство содержит электронно-вычислительную машину (ЭВМ), интерфейс, порт цифрового вывода, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), дешифраторы, аналоговые коммутаторы, аналоговые усилители и датчики. Интерфейс обеспечивает управление портом и АЦП от ЭВМ. Дешифраторы управляют аналоговыми коммутаторами, к входам которых подключены измерительные каналы в виде последовательно соединенных датчика и аналогового усилителя. Порт цифрового вывода подключен к входам управления дешифраторов, а выходы аналоговых коммутаторов подключены к входу АЦП. 1 ил.

Изобретение относится к системам и устройствам контроля герметичности конструкций и может быть использовано для определения наличия, местоположения и величины протечек на участках, труднодоступных для технического осмотра, в частности, в ядерных энергетических установках, системах обработки высокоактивных отходов, газопроводах, нефтепроводах и т.п.

Известны различные устройства, позволяющие с различной разрешающей способностью контролировать герметичность конструкций путем регистрации электрического сигнала с одного или нескольких датчиков физических факторов - давления (1), расхода (2), электромагнитного излучения (3), электрического сопротивления (4), концентрации газа (5).

Ни одно из них не является универсальным - каждое предназначено для использования только в тех конструкциях, в которых течь вызывает заметное изменение соответствующих факторов. По этой причине их практически невозможно использовать, например, в контурах охлаждения ядерных энергетических установок для контроля небольших течей на фоне большого потока воды.

Для контроля течей в подобных условиях обычно используются более универсальные устройства, основанные на приеме акустических сигналов (механических колебаний, волн разрежения, звуковых волн), возбуждаемых в конструкции при истечении среды из места повреждения (6-8).

Устройства (6, 7) предназначены для регистрации и спектральной обработки электрического сигнала с одного или нескольких датчиков. При этом факт появления течи фиксируется по резкому повышению уровня высокочастотных составляющих спектра. Недостатком этих способов является их малая чувствительность в условиях шума, возникающего при работе промышленного оборудования.

Устройство (8) обладает более высокой помехозащищенностью, чем (6, 7). Оно наиболее близко по технической сущности и достигаемому результату к объекту изобретения, и поэтому принято в качестве прототипа. Это устройство снабжено аналоговым коммутатором, к входам которого подключены измерительные каналы, состоящие из датчика и усилителя. Выход коммутатора подключен к входу аналого-цифрового преобразователи (АЦП), соединенному через интерфейс с ЭВМ. Однако эта система обладает существенным недостатком - в ней единственный коммутатор соединен с каждым датчиком отдельной линией связи, что при большом количестве далеко расположенных друг от друга датчиков обуславливает необходимость трудоемкой прокладки большого числа длинных кабелей. Это приводит к снижению надежности работы устройства и уменьшению числа каналов (т.е. информативности).

Технической задачей изобретения является повышение информативности и надежности работы устройства при снижении трудозатрат путем введения средств, позволяющих уменьшить общую длину линий связи.

Для решения данной задачи предлагается использовать несколько аналоговых коммутаторов, каждый из которых располагается вблизи места установки соответствующих групп датчиков. При этом выходы измерительных каналов в виде последовательно соединенных датчика и аналогового усилителя подключаются к аналоговым входам коммутаторов, выходы которых подключаются к входу аналого-цифрового преобразователя. Входы управления аналоговыми коммутаторами подключены к выходам дешифраторов, а входы управления дешифраторов подключены к порту цифрового вывода. Управление портом и АЦП через интерфейс осуществляет ЭВМ по заданной программе.

На чертеже представлена блок-схема устройства для диагностики течи.

Устройство содержит дешифраторы 4, аналоговые коммутаторы 3 и Z аналоговых усилителей 2-1...2-Z (Z≥1), к входам которых последовательно подключены датчики 1-1...1-Z. Выходы дешифраторов 4 соединены с входами управления аналоговых коммутаторов 3. Входы управления дешифраторов 4 через кабельные линии 5 соединены с портом цифрового вывода 6, а выходы аналоговых коммутаторов через кабельные линии 5 соединены с входом АЦП 7. ЭВМ 9 через интерфейс 8 управляет по заданной программе портом цифрового вывода 6 и АЦП 7.

Устройство для диагностирования течи работает следующим образом.

Сигналы с датчиков 1-1...1-Z после усиления аналоговыми усилителями 2-1. . . 2-Z поступают на входы аналоговых коммутаторов 3, которые по команде с дешифраторов 4 подключают соответствующий канал к кабельным линиям 5, соединенным с входом АЦП 7. Сигналы на входы управления дешифраторами 4 поступают через кабельные линии 5 с порта цифрового вывода 6. Управление портом цифрового вывода 6 и АЦП 7 осуществляет ЭВМ 9 через интерфейс 8 по заданной программе, по которой также проводится анализ поступающих от АЦП 7 в ЭВМ 9 данных.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что в него дополнительно введены порт цифрового вывода и дешифраторы. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна".

Возможность достижения положительного эффекта подтверждается следующим: наличие порта цифрового вывода позволяет расположить дешифраторы, аналоговые коммутаторы и аналоговые усилители вдоль кабельных линий вблизи соответствующих групп датчиков и уменьшить общую длину линий связи за счет уменьшения числа длинных кабелей.

Анализ объекта изобретения по критерию "изобретательский уровень" выявил, что известно использование аналоговых коммутаторов, однако не было выявлено технических решений, где бы эти элементы переключались от дешифраторов, управляемых от порта цифрового вывода.

Таким образом, использование в предлагаемом объекте его отличительных признаков обеспечивает наличие у объекта новых свойств, а именно, за счет введения в известное устройство управляемого по программе от ЭВМ порта цифрового вывода и дешифраторов достигается суммарный эффект, позволяющий уменьшить общую длину линий связи за счет уменьшения числа длинных кабелей. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию "изобретательский уровень".

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает, благодаря своим новым признакам, уменьшение общей длины линий связи. Вследствие этого происходит повышение информативности и надежности работы устройства при снижении трудозатрат на его реализацию.

Источники информации 1. SU 1511515 А1, кл. F 17 D 5/02, 1987.

2. SU 1800218 А1, кл. F 17 D 5/02, 1991.

3. SU 1812386 А1, кл. F 17 D5/02, 1990.

4. SU 1763795 А1, кл. F 17 D 5/02, 1990.

5. SU 1815467 А1, кл. F 17 D 5/02, 1990.

6. SU 2047815 А1, кл. F 17 D 5/02, 1995.

7. Ф.М. Митенков и др. Разработка средств контроля и диагностики оборудования ядерных энергетических установок. - Приборы и системы управления, 1995, N 11, c. 7-11.

8. RU 2132510 С1, кл. F 17 D 5/02, 1997.

Формула изобретения

Устройство контроля герметичности конструкций, содержащее аналого-цифровой преобразователь, подключенный через интерфейс к ЭВМ, и измерительные каналы в виде последовательно соединенных датчика и аналогового усилителя, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит подключенный через интерфейс к ЭВМ порт цифрового вывода, соединенный с входами управления дешифраторов, выходы которых подключены к входам управления аналоговых коммутаторов, к аналоговым входам которых подключены выходы измерительных каналов.

РИСУНКИ

Рисунок 1