Система для определения течи теплоносителя из трубопровода


 


Владельцы патента RU 2451915:

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ОРДЕНА ЛЕНИНА НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И КОНСТРУКТОРСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГОТЕХНИКИ ИМЕНИ Н.А. ДОЛЛЕЖАЛЯ" (RU)

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в системах для определения течи теплоносителя из трубопровода. Система для определения течи теплоносителя из трубопровода состоит из источника питания, устройства для обработки данных и соединенных между собой контрольно-измерительных каналов (1), каждый из которых содержит датчик (2), соединенный с усилителем (3), и устройство для передачи данных. В заявленном предложении в качестве устройства для обработки данных использован микроконтроллер (4), который введен в каждый контрольно-измерительный канал (1) и соединен с выходом усилителя (3). Устройство для передачи данных содержит упомянутый микроконтроллер (4) и подключенный к его выходу трансивер (5). Соединение контрольно-измерительных каналов (1) выполнено в виде радиосвязи, а источник питания выполнен локальным для каждого контрольно-измерительного канала (1) и представляет собой термоэлектрический преобразователь (7), установленный на контролируемом трубопроводе. Технический результат: повышение надежности, быстродействия и чувствительности системы для определения течи теплоносителя из трубопровода. 1 ил.

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в системах для определения течи теплоносителя из трубопровода, особенно в условиях ограниченного и затесненного пространства, например в рабочем помещении, где размещено оборудование контура принудительной циркуляции теплоносителя.

Известна система для определения течи теплоносителя из трубопровода, состоящая из источника питания, устройства для обработки данных и соединенных между собой контрольно-измерительных каналов, каждый из которых содержит датчик, соединенный с усилителем, и устройство для передачи данных (патент РФ №2232977, МПК G01D 21/02, опубл. 20.07.2004 г.).

В известной системе для определения течи из трубопровода выходы контрольно-измерительных каналов последовательно соединены общим проводом, источник питания подключен к одному из каналов и является общим для всех контрольно-измерительных каналов, устройство для передачи данных содержит инвертор, переключающий элемент, преобразователь напряжение-ток и общий провод, соединяющий каналы и выполняющий функцию суммирования их сигналов, а устройство для обработки данных выполнено в виде блока управления, подключенного к общему проводу.

Недостатками известной системы являются невысокие быстродействие и чувствительность, достаточно частые отказы в работе, а также затруднения при проведении ремонтно-восстановительных работ. Все перечисленные недостатки объясняются последовательным соединением каналов друг с другом и с общим источником тока, поэтому обрыв одного из соединительных проводов приводит к отключению системы от источника питания, а необходимость соблюдения жестко установленной последовательности в измерении приводит к невозможности ускоренной обработки сигналов с датчиков, кроме этого, множество проводов, уменьшающих свободное пространство в рабочем помещении, влечет за собой невозможность увеличения числа контрольно-измерительных каналов и, следовательно, чувствительности системы.

Задачей настоящего изобретения является создание надежно работающей системы для определения течи теплоносителя из трубопровода, обеспечивающей практически одновременное измерение и обработку сигналов с датчиков, возможность увеличения числа контрольно-измерительных каналов, а также упрощения монтажных и ремонтных работ.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение надежности, быстродействия и чувствительности системы определения течи теплоносителя из трубопровода.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной системе для определения течи теплоносителя из трубопровода, состоящей из источника питания, устройства для обработки данных и соединенных между собой контрольно-измерительных каналов, каждый из которых содержит датчик, соединенный с усилителем, и устройство для передачи данных,

в качестве устройства для обработки данных использован микроконтроллер, который введен в каждый контрольно-измерительный канал и соединен с выходом усилителя, причем устройство для передачи данных содержит упомянутый микроконтроллер и подключенный к его выходу трансивер, при этом соединение контрольно-измерительных каналов выполнено в виде радиосвязи, а источник питания выполнен локальным для каждого контрольно-измерительного канала и представляет собой термоэлектрический преобразователь, установленный на контролируемом трубопроводе.

Заявленная совокупность существенных признаков позволяет за счет образования локальной беспроводной «ячеистой» сети датчиков выполнять такие функции обработки сигналов, которые недоступны устройствам, работающим по принципу последовательной обработки сигналов. Это свойство сети позволяет увеличить чувствительность, быстродействие системы, а также повысить надежность. Кроме этого, заявленная совокупность существенных признаков позволяет обеспечить соединение каналов между собой в любом сочетании, что сохраняет работоспособность системы при нарушении связи между отдельными каналами или с источником питания за счет обхода нарушенной связи путем использования другого тракта для прохода сигнала. Кроме этого, заявленная совокупность существенных признаков позволяет за счет исключения проводной связи упростить технологию ремонтно-монтажных работ и при необходимости дополнительно повысить чувствительность системы за счет увеличения в ней числа каналов.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена функциональная схема системы для определения течи теплоносителя из трубопровода.

Система для определения течи теплоносителя из трубопровода содержит контрольно-измерительные каналы 1, каждый из которых содержит датчик 2, подключенный к усилителю 3, который соединен с микроконтроллером 4, выполняющим функцию устройства для обработки данных, выход которого подключен к трансиверу 5 (радиоприемник и передатчик). Микроконтроллер 4 и трансивер 5 образуют устройство для передачи данных. Выходы каналов 1 соединены линиями 6 радиосвязи. Система для определения течи трубопровода содержит локальные источники питания, каждый из которых выполнен в виде термоэлектрического преобразователя 7, установленного на контролируемом трубопроводе (на схеме не показан) с теплоносителем, нагревающим трубопровод до температуры, достаточной для функционирования термоэлектрического преобразователя 7. Каждый из термоэлектрических преобразователей 7 подключен своим выходом к соответствующему каналу 1, а именно к усилителю 3, микроконтроллеру 4 и трансиверу 5. Для информирования оператора о параметрах течи система содержит терминал 8 оператора.

Система для определения течи работает следующим образом.

Перед началом работы регистрируются геометрические координаты относительно осей помещения, в котором размещена система для определения течи, каждого из каналов 1 и вводятся в терминал 8 оператора. Затем с терминала 8 оператора на каналы 1 подается команда включения, сигнал которой принимают трансиверы 5. Встроенное в микроконтроллер 4 программное обеспечение дает команду трансиверам 5 на поиск и установку информационных соединений с помощью линий 6 радиосвязи между соседними (близлежащими) каналами 1 для формирования сети. Линии 6 радиосвязи позволяют каждому каналу 1 передавать как свою информацию соседнему каналу 1, так и информацию, полученную от другого соседнего канала 1. В случае выхода из строя какого-либо из каналов 1 соседние каналы 1 устанавливают новые маршруты для передачи сообщений. После установления всех соединений формирование сети заканчивается образованием структуры "ячеистая сеть", в которой каждый канал 1 связан с соседними каналами 1, при этом из всех каналов 1 лишь некоторые каналы 1 связаны с терминалом 8 оператора (фактически запоминаются адреса-номера соседних каналов). Далее в каждый канал 1 с терминала 8 оператора передаются измеренные ранее их геометрические координаты для записи в памяти микроконтроллеров 4.

Затем осуществляется процесс поиска течи. Сигнал с датчика 2, пропорциональный уровню измеряемого диагностического параметра (в качестве которого могут быть звуковое давление, радиационный фон, температура и т.п.) и сформированный усилителем 3, поступает на микроконтроллер 4. Микроконтроллер 4 преобразует сигнал в цифровую форму и сохраняет его в своей внутренней памяти. Преобразование сигналов всех каналов 1 выполняется микроконтроллерами 4 строго синхронно, чем обеспечивается одновременность фиксации показаний датчиков 2. Наличие в памяти микроконтроллера 4 каждого канала 1 одного или нескольких последовательно зафиксированных синхронных значений измеряемого параметра, а также, при необходимости, параметров, измеренных соседними датчиками 2, позволяет реализовать множество алгоритмов определения наличия течи, места и расхода течи. Например, если в качестве измеряемого диагностического параметра используется акустический шум, то:

- для определения наличия течи трубопровода производится вычисление среднего уровня шума по помещению. Микроконтроллер 4 одного из каналов 1 передает измеренное значение соседнему каналу 1, который суммирует его со своим измеренным значением и передает следующему каналу 1. В микроконтроллере 4 последнего канала 1 формируется сумма показаний всех датчиков 2, которая при делении на число каналов 1 определяет среднее значение уровня шума в помещении. Величина полученного среднего значения уровня шума передается каждому микроконтроллеру 4 каждого канала 1, что позволяет выполнять последующие измерения относительно полученного среднего значения и, следовательно, увеличить чувствительность системы к изменению показаний датчиков 2. Увеличение показаний одного датчика 2 или группы соседних датчиков 2 может свидетельствовать о возможном появлении течи;

- для определения места течи производится вычисление ВКФ (взаимно-корреляционной функции) по показаниям каждой пары соседних датчиков 2, увеличивших свои показания относительно среднего уровня, который может быть вычислен предварительно по показаниям всех датчиков 2 или отдельной группы. Положение максимума ВКФ соответствует величине разности путей акустических сигналов от течи до каждого из датчиков выбранной пары. По предварительно определенным геометрическим координатам датчиков 2 определяется место источника акустического сигнала, т.е. течи. Если места течи, рассчитанные по нескольким близлежащим парам датчиков, совпадают, то проведенное определение места течи считается достоверным;

- для определения расхода течи предварительно определяется место возникшей течи, а затем вычисляется расстояние от места течи до каждого из окружающих датчиков 2. По сигналу каждого датчика 2 и расстоянию от него до места течи вычисляется величина акустического сигнала течи и его среднее значение. По предварительно полученной экспериментальным путем зависимости акустического сигнала от расхода теплоносителя вычисляется расход теплоносителя через течь. Периодические вычисления расхода течи позволяют получить информацию о темпе роста трещины стенки трубопровода и приближении ее размера к критическому, после которого возможно разрушение трубопровода в целом;

- для определения места и расхода течи в сложной шумовой обстановке применяется алгоритм адаптивной фильтрации (отдаления сигнала от шума), при котором по сигналам соседних датчиков 2 и геометрическим координатам их нахождения выделяется наиболее вероятная шумовая составляющая, которая компенсируется в сигнале одного или нескольких датчиков 2, что значительно повышает величину отношения сигнала к шуму.

Система для определения течи теплоносителя из трубопровода, состоящая из источника питания, устройства для обработки данных и соединенных между собой контрольно-измерительных каналов, каждый из которых содержит датчик, соединенный с усилителем, и устройство для передачи данных, отличающаяся тем, что в качестве устройства для обработки данных использован микроконтроллер, который введен в каждый контрольно-измерительный канал и соединен с выходом усилителя, причем устройство для передачи данных содержит упомянутый микроконтроллер и подключенный к его выходу трансивер, при этом соединение контрольно-измерительных каналов выполнено в виде радиосвязи, а источник питания выполнен локальным для каждого контрольно-измерительного канала и представляет собой термоэлектрический преобразователь, установленный на контролируемом трубопроводе.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области контрольно-испытательной техники и направлено на повышение надежности контроля герметичности закрытых емкостей, что обеспечивается за счет того, что оптически сканируют при помощи оптического сканирующего устройства по меньшей мере одно отверстие емкости в отношении возможного выхода веществ, находящихся в емкости.

Изобретение относится к области измерительной техники. .

Изобретение относится к области испытаний, в частности гидравлических испытаний труб. .

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и направлено на повышение безопасности эксплуатации морских нефтегазовых терминалов, что обеспечивается за счет того, что достигается за счет того, что внешнюю поверхность трубопровода, уложенного на дно, зондируют гидроакустическими сигналами, концентрацию метана в газовом облаке определяют посредством датчика метана, путем измерения величины изменения активного слоя датчика метана при диффузии молекул углеводородов из морской воды через силиконовую мембрану, определяют закономерности распределения плотности скопления пузырьков газа по глубине, путем распределения диапазона на слои с вычислением плотности скопления пузырьков газа для каждого слоя по глубине, выполняют оценку количественных характеристик разреженных газовых скоплений.

Изобретение относится к устройствам для внутритрубного неразрушающего контроля трубопроводов. .

Изобретение относится к области испытательной техники по проверке герметичности полых изделий и направлено на повышение качества их испытаний для повышения надежности при эксплуатации.
Изобретение относится к области испытательной техники и предназначено для применения в космической отрасли при испытании космических аппаратов (КА), а также может быть использовано в атомной, химической промышленности, в различных отраслях машиностроения.

Изобретение относится к области контрольно-испытательной техники и направлено на упрощение возможности обнаружения и идентификации повреждений в канализационной и вентиляционной системах зданий, что обеспечивается за счет того, что подают импульс давления воздуха с малой амплитудой в канализационную и вентиляционную систему здания, чтобы волна давления проходила через соединительный патрубок в стояк и канализационную сеть, производят запись прохождения упомянутого импульса датчиком давления воздуха, расположенным вблизи патрубка или места подачи импульса, производят запись давления последовательных отраженных импульсов от каждой отводной трубы канализационной сети, создают сигнатуры изменения давления во времени и передают эти сигналы в центральную систему сбора данных.

Изобретение относится к области измерительной и испытательной техники и используется для контроля хранилищ опасных материалов, например топлива в виде жидкости или газа.

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано при испытаниях на герметичность систем ракетно-космической техники, содержащих в процессе штатной эксплуатации в ампулизированном состоянии рабочие жидкости, а также может найти применение в тех областях техники, где предъявляются высокие требования к надежности изделий по параметру «герметичность»

Изобретение относится к устройству для заправки топливом системы топливных баков воздушного судна и к способу заправки, в частности, во время проведения испытания топливных баков на герметичность

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано во многих отраслях промышленности, связанных с использованием газообразных материалов, таких как газ или пар
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при опрессовке колонны насосно-компрессорных труб (НКТ)

Изобретение относится к области неразрушающего контроля неповоротных цилиндрических деталей, в частности трубопроводов, и направлено на упрощение конструкции устройства, увеличение скорости сканирования при сохранении точности и надежности контроля, что обеспечивается за счет того, что устройство содержит блок контрольно-измерительной аппаратуры, дистанционного управления и обмена данными и механизм перемещения по винтовой траектории, обеспечивающий возможность изменения направления движения

Изобретение относится к области испытательной техники и направлено на уменьшение времени и трудоемкости испытаний трубопроводного участка, что позволит сократить затраты на его строительство, реконструкцию и ремонт

Изобретение относится к области испытательной техники и предназначено для испытаний изделий космической техники на герметичность, кроме того, может найти применение в таких областях техники, как газовое и атомное машиностроение, авиационная промышленность

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано при испытании затворов запорных арматур нефтепроводов на герметичность

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для испытаний герметичности шаровых кранов запорно-регулирующей арматуры магистральных газопроводов в трассовых условиях

Изобретение относится к области контроля за эксплуатацией технологического или иного оборудования, установленных в помещениях с притоком воздуха, например на АЭС, и направлено на повышение надежности и информативности измерений, что обеспечивается за счет того, что устройство для детектирования течей пароводяной смеси из трубопровода, установленного в помещении, снабженного притоком воздуха, включает датчик, регистрирующий значение относительной влажности в контролируемом помещении, соединенный с устройством обработки информации, при этом устройство дополнительно содержит лазерный датчик аэрозолей субмикронного размера, регистрирующий счетную концентрацию и размеры частиц аэрозолей, снабженный пробоотборной трубкой, входной конец которой установлен в точке выхода воздуха из контролируемого помещения, выход лазерного датчика аэрозолей соединен со входом устройства обработки информации, причем устройство обработки информации дополнительно содержит блок сравнения величины текущего сигнала лазерного датчика аэрозолей с базой данных и блок вычисления корреляций между значениями относительной влажности, счетной концентрации и размерами частиц аэрозолей в воздухе контролируемого помещения, также соединенный с блоком сигнализации
Наверх