Обнаружитель разрыва труб

 

Изобретение относится к области энергетики, в частности к устройствам обнаружения разрывов труб пароводяного тракта котлов. Техническим результатом изобретения является повышение надежности обнаружения разрывов труб. Обнаружитель разрыва труб, включающий электроакустический преобразователь, снабжен первым и вторым полосовыми усилителями и регулирующим усилителем, сигнальный вход которого связан с электроакустическим преобразователем, а выход подключен к входам первого и второго полосовых усилителей; первым и вторым детекторами, входы которых подсоединены соответственно к выходам первого и второго полосовых усилителей, при этом выход первого детектора подключен к входу схемы сравнения, выполненной в виде усилителя рассогласования, выходом соединенного с управляющим входом регулирующего усилителя, а выход второго детектора соединен с входом компаратора, к выходу которого подсоединен сигнализатор. 1 ил.

Заявляемое изобретение относится к устройствам технологической защиты и сигнализации энергетических установок, а именно, к устройствам обнаружения разрывов труб пароводяного тракта котлов.

При повреждении трубопровода, работающего под давлением, в нем возникают утечки, сопровождающиеся турбулентностью потока, распространяющейся по трубопроводу среды в месте повреждения и возникновением периодического акустического шума, вызванного взаимодействием выходящего наружу потока со стенками трубы и краями излома повреждения. Акустические шумовые излучения являются непрерывными квазигармоническими упругими волнами, распространяющимися в обе стороны от места утечки.

Как известно, в процессе работы пароводяного тракта котла, устанавливаемого на электростанции, в трубах тракта могут возникать разрывы, приводящие к разгерметизации труб, выходу из них под большим давлением пара (свищи), разрушению труб и в конечном итоге - к выходу котлоагрегата из строя и остановке его на ремонт.

Из уровня техники в данной области известен обнаружитель разрыва труб акустический, состоящий из последовательно соединенных электроакустического преобразователя, полосового усилителя, детектора, порогового устройства, реле и сигнализатора (1). Недостатками известного устройства являются невысокая надежность обнаружения разрывов труб, обусловленная обнаружением свищей на более позднем этапе их развития, и недостаточное удобство эксплуатации контролируемого оборудования, связанное с необходимостью принятия дополнительных мер для установления возникновения свища при возникновении ложных срабатываний устройства.

В качестве прототипа заявляемого устройства выбрано устройство для определения мест утечек в напорных трубопроводах, включающее акустические преобразователи, устанавливаемые на трубопроводе, полосовые фильтры по числу преобразователей, и средства обработки информации, получаемой от преобразователей (2). Недостатком известного устройства является невысокая надежность обнаружения разрывов труб, обусловленная низкой достоверностью определения шумового фона с помощью одного полосового фильтра.

Задача, решаемая заявляемым изобретением, - повышение надежности обнаружения разрывов труб.

Указанная задача решается тем, что обнаружитель разрыва труб, включающий электроакустический преобразователь, снабжен первым и вторым полосовыми усилителями и регулирующим усилителем, сигнальный вход которого связан с электроакустическим преобразователем, а выход подключен к входам первого и второго полосовых усилителей; первым и вторым детекторами, входы которых подсоединены соответственно к выходам первого и второго полосовых усилителей, при этом выход первого детектора подключен к входу схемы сравнения, выполненной в виде усилителя рассогласования, выходом соединенного с управляющим входом регулирующего усилителя, а выход второго детектора соединен с входом компаратора, к выходу которого подсоединен сигнализатор.

Изобретение иллюстрируется графическими материалами. На фиг.1 схематически представлена функциональная схема обнаружителя разрыва труб.

Обнаружитель разрыва труб включает электроакустический преобразователь 1, соединенный посредством кабеля с сигнальным входом регулирующего усилителя 2, выход которого подсоединен к входам первого и второго полосовых усилителей 3 и 4, выходы которых подключены соответственно к входам первого и второго детекторов 5 и 6, при этом выход детектора 5 связан с входом усилителя рассогласования 7, выход которого подсоединен к управляющему входу усилителя 2, а выход детектора 6 подключен к входу компаратора 8, к выходу которого подсоединен сигнализатор разрыва трубы 9, выполненный в виде электрической лампочки или звонка.

Заявляемый обнаружитель разрыва труб работает следующим образом. Возникающие в результате разрыва трубы и появления свища звуковые колебания, спектр частот которых лежит в диапазоне 600-3000 Гц, воспринимаются преобразователем 1, преобразуются в электрический сигнал и усиливаются в усилителе 2. Полосовой усилитель 3 выделяет из общего спектра полосу частот (600-1500-3000) Гц. Сигнал с выхода усилителя 3 детектируется детектором 5 и подается на вход усилителя рассогласования 7. В усилителе 7 осуществляется сравнение поступающего сигнала с амплитудой U_вx с опорным напряжением U_оп1 и вырабатывается сигнал ошибки U_вых, который с выхода усилителя 7 подается на управляющий вход усилителя 2, осуществляющего автоматическую регулировку усиления. Если разность U_вx -U_oп1 (U_вых) положительна, коэффициент усиления усилителя 2 возрастает, если отрицательна - уменьшается. Таким образом, канал устройства, образованный регулирующим усилителем 2, полосовым усилителем 3, детектором 5 и усилителем рассогласования 7, обеспечивает поддержание низкочастотного сигнала анализируемого шумового спектра на постоянном уровне.

Канал устройства, образованный усилителем 2, полосовым усилителем 4, детектором 6 и компаратором 8, осуществляет анализ высокочастотной области шумового спектра. Полосовой усилитель 4 выделяет из общего спектра полосу частот 1500-3000 Гц, где наиболее вероятно появление сигналов, соответствующих возникновению свищей. С выхода усилителя 4 сигнал поступает на вход детектора 6, с выхода которого детектированный сигнал поступает на вход компаратора 8. Когда входной сигнал превысит на величину U_оп2 порог срабатывания компаратора 8, последний вырабатывает выходной сигнал, поступающий на сигнализатор 9 и свидетельствующий о появлении свища. Так как при изменении амплитуды низкочастотного сигнала изменяется коэффициент усиления усилителя 2 и его выходной сигнал, поступающий одновременно на оба канала устройства, выходной сигнал компаратора 8 пропорционален отношению амплитуды высокочастотного сигнала U_вч к амплитуде низкочастотного сигнала U_нч.

Заявляемое устройство по сравнению с прототипом характеризуется более высокой надежностью обнаружения разрывов труб. Это позволяет выявлять дефекты пароводяного тракта на более ранних стадиях и, как следствие, снизить затраты на ремонт котлоагрегата.

Литература.

1. Обнаружитель разрыва труб акустический ОРТА. Техническое описание. 1974 г. 2. Патент РФ № 2053436, МКИ F 17 D 5/02, 1996 (прототип).

Формула изобретения

Обнаружитель разрыва труб, включающий электроакустический преобразователь, отличающийся тем, что снабжен первым и вторым полосовыми усилителями и регулирующим усилителем, сигнальный вход которого связан с электроакустическим преобразователем, а выход подключен в входам первого и второго полосовых усилителей; первым и вторым детекторами, входы которых подсоединены соответственно к выходам первого и второго полосовых усилителей, при этом выход первого детектора подключен к входу схемы сравнения, выполненной в виде усилителя рассогласования, выходом соединенного с управляющим входом регулирующего усилителя, а выход второго детектора соединен с входом компаратора, к выходу которого подсоединен сигнализатор.

РИСУНКИ