Способ диагностики герметичности магистрального трубопровода

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для обнаружения негерметичности стенки трубы магистрального трубопровода. В качестве передающего канала информации используют среду, которая заполняет трубу. Регистрируют импульс давления, возникающий при появлении утечки, и дальнейшее возникновение в составе спектра акустических шумов дополнительной высокочастотной компоненты. Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы линейной части магистрального трубопровода за счет оперативного и достоверного обнаружения его негерметичности, способной привести к серьезной аварии. 1 ил.

 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для обнаружения негерметичности стенки магистрального трубопровода.

Известен способ обнаружения утечек газа (нефтепродукта) из трубопровода, основанный на регистрации акустических колебаний, вызванных появлением негерметичности («свища») его стенки [Ионин Д.А., Яковлев Е.И. Современные методы диагностики магистральных трубопроводов. - Л.: Недра, 1987, с.70; А.с. 1590824 СССР, МКИ F17D 5/06. Опубл. 07.09.90; Пат. 1715212 РФ, МКИ F17D 5/00. Опубл. 23.02.92; А.с. 1651016 СССР, МКИ F17D 5/06. Опубл. 23.05.91]. В числе причин, которые приводят к появлению «свища», назовем коррозию, низкое качество сварных соединений, наличие трещин и каверн материала стенки магистрального трубопровода и т.д.

Наиболее близким по существенным признакам к заявленному решению является способ определения местоположения негерметичности, основанный на регистрации спектра акустических шумов среды, заполняющей магистральный трубопровод, в области его высокочастотных компонент, который позволяет определить расстояние до возникшей негерметичности и ее геометрические размеры [Пат. 2241174 РФ: 7 F17D 5/05. Опубл. 27.11.04].

Однако данный способ определения негерметичности обладает недостатком, не позволяющим в полной мере достичь требуемого технического результата. Суть недостатка данного способа заключается в том, что он не дает однозначного ответа на вопрос о взаимосвязи высокочастотных компонент в составе спектра акустических шумов с фактом возникновения «свища» в стенке магистрального трубопровода. Появление высокочастотных компонент может иметь иные причины, к примеру, изменение технологического режима прокачки среды или ее свойств.

Задачей, на решение которой направленно изобретение, является оперативная ликвидация возможных аварийных и, как следствие, экологических ситуаций, возникающих при эксплуатации трубопроводного транспорта.

При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении надежности работы линейной части магистрального трубопровода за счет оперативного и достоверного обнаружения его негерметичности, способной привести к серьезной аварии.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения местоположения негерметичности в магистральном трубопроводе, основанном на регистрации спектра акустических шумов среды, заполняющей трубопровод, в области его высокочастотных компонент, особенностью является то, что регистрируют дополнительную высокочастотную компоненту, возникшую после однократного импульса давления, вызванного нарушением герметичности стенки магистрального трубопровода, при этом по амплитудному уровню дополнительной высокочастотной компоненты и разности времени прихода импульса давления и акустических колебаний к датчикам, расположенным на двух соседних перекачивающих станциях магистрального трубопровода, определяют местонахождение и геометрические размеры негерметичности.

Поставленный технический результат достигается следующим образом. В способе обнаружения негерметичности магистрального трубопровода проводится одновременная регистрация акустических шумов и давления среды (газ, пар, жидкость), которая его заполняет, к примеру, тензометрическими датчиками. При этом импульс давления свидетельствует о факте возникновения негерметичности, а амплитудный уровень дополнительной высокочастотной компоненты, возникающей следом за ним, и разность времени прихода импульса давления и акустических колебаний к датчикам, расположенным на двух соседних перекачивающих станциях, дают сведения о местонахождении и геометрических размерах возникшей негерметичности.

Между техническим результатом и существенными признаками изобретения существует следующая причинно-следственная связь.

Именно совместная регистрация акустических шумов, вызванных движением среды по магистральному трубопроводу, и давления, оказываемого этой средой на стенки трубопровода, позволяет достичь требуемого технического результата. Известно, что в герметичном трубопроводе имеет место стационарный режим движения среды, который характеризуется устойчивым составом спектра частот акустических колебаний. Факторами, влияющими на амплитудно-частотную характеристику такого стационарного режима, выступают изменение технологического режима движения среды, ее состав и свойства, а также непосредственно, появление утечки на данном участке магистрального трубопровода. При возникновении негерметичности стенки, возникает импульс давления, который распространяется в обе стороны от места негерметичности, что нарушает существующий стационарный режим. Далее, вследствие возникновения и развития переходного процесса, длительностью не превышающего доли секунды, устанавливается новый стационарный режим. При этом, в новом составе спектра акустических шумов появляется высокочастотная компонента, отсутствовавшая до момента возникновения негерметичности. Таким образом, факт возникновения однократного импульса давления и последовавшее за ним появление ранее отсутствовавшей высокочастотной компоненты свидетельствуют о высокой степени достоверности регистрации факта возникновения негерметичности.

Способ поясняется чертежом, где на фигуре цифрами обозначено следующее: 1 - линейная часть магистрального трубопровода; 2 - соседние перекачивающие станции; 3 - направление движения среды; 4 - среда, заполняющая трубопровод; 5 - датчики давления; 6 - возникшая негерметичность («свищ»); 7 - импульс давления; 8 - направление распространения импульса давления;

Способ реализуется следующим образом. На линейном участке магистрального трубопровода 1, по которому между двумя перекачивающими станциями 2 осуществляется направленное движение 3 перекачиваемой среды 4, производится одновременная регистрация акустических шумов и давления с помощью датчиков 5, расположенных по краям линейного участка магистрального трубопровода на двух соседних перекачивающих станциях. В качестве датчиков давления могут быть использованы тензометрические датчики. В момент возникновения негерметичности 6 в трубопроводе появляется импульс давления 7, распространяющийся по обе стороны от негерметичности в направлении 8. Являясь по существу «спусковым крючком», импульс давления запускает процесс возникновения дополнительной высокочастотной компоненты в составе акустического спектра шумов. По совокупности этих двух факторов можно с высокой степенью достоверности говорить о нарушении герметичности стенки магистрального трубопровода. При этом о факте возникновения негерметичности будет свидетельствовать последовательность следующих друг за другом процессов - однократного импульса давления и появления дополнительной высокочастотной компоненты в спектре акустических шумов.

Способ определения местоположения негерметичности в магистральном трубопроводе, основанный на регистрации спектра акустических шумов среды, заполняющей трубопровод, в области его высокочастотных компонент, отличающийся тем, что регистрируют дополнительную высокочастотную компоненту, возникшую после возникновения однократного импульса давления, вызванного нарушением герметичности стенки магистрального трубопровода, при этом по амплитудному уровню дополнительной высокочастотной компоненты и разности времени прихода импульса давления и акустических колебаний к датчикам, расположенным на двух соседних перекачивающих станциях магистрального трубопровода, определяют местонахождение и геометрические размеры негерметичности.