Способ дистанционного определения места повреждения в напорной трубопроводной сети

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<») 7662I0

Союз Советских

Сааиалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 32.05.79 (21) 2764783/25-08 с присоединением заявкн— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.04.82. Бюллетень Й 16 (45) Дата опубликования описания 30.04.82 (51)М.Кл.з Г 17 D5/02

Государственный комитет (53) УДК 621.386.83 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения Г. А. Муравьев, Л. Б, Кублановский и О. А. Богданов (71) Заявитель Проектный институт «Коммуналпроект»

Министерства коммунального хозяйства Эстонской ССР (54) СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ

МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ В НАПОРНОЙ

ТРУБОПРОВОДНОЙ СЕТИ

Изобретение относится к технике обнаружения повреждений трубопроводов и может быть использовано, например, в системах водоснабжения.

Известен способ определения места, повреждения в трубопроводных системах, основанный на регистрации снижения давления, где с целью определения поврежденного участка задают последовательность опроса датчиков давления и допустимые скорости понижения давления, замеряют давление в контролируемых узлах, вычисляют скорость между замерами, сравнивают ее с допустимой и по превышению последней определяют поврежденный участок (1).

Этот способ сложен, его практическая реализация затруднена в условиях сложноразветвленной трубопроводной сети и его применение не позволяет точно определить место повреждения, а указывает лишь на поврежденный участок.

Из известных способов для обнаружения мест повреждения трубопроводов наиболее близким по технической сущности является акустический способ определения момента и места повреждения трубопровода, основанный на использовании волн спада давления, возникающих при повреждении трубопроводов, где место повреждения определяют по разности моментов прихода фронтов волн спада давления к концам контролируемого участка трубопровода 12).

Недостатком такого способа является то, что при применении данного способа для определения места повреждения, возникшего B сло>кноразветвленной и закольцованной трубопроводной системе, необхоь димо контролировать практически каждыи участок трубопровода этой системы, который можно представить как магистраль с минимальным количеством ответвлений, а в сложной сети таких участков может быть очень большое количество, и при этом на концах каждого участка необходимо поставить регистрирующий прибор (датчик), от которого будет идти канал связи на реализующее способ устройство. При этом система контроля становится громоздкой, сложнореализуемой и нерентабельной, а из-за большого количества каналов связи и регистрирующих устройств значительно падает надежность системы.

Цель изобретения — упрощение практи25 ческой реализации способа в сложной трубопроводной системе.

Это достигается тем, что по способу дистанционного определения места повреждения в напорной трубопроводной сети, осЗ0 нованному на использовании волн спада

766210

1О

l5

М = 2 — 1, х;= /2 VAtI, давления, от возникающих при повреждении трубопроводов, где место повреждения определяют по разности моментов прихода фронтов волн спада давления к концам контролируемого участка трубопровода, выбирают не менее трех узловых точек трубопроводной системы, затем определяют моменты прихода фронтов волн спада давления в месте повреждения по крайней мере в трех упомянутых контрольных точках, до которых фронты волн спада давления дойдут в первую очередь, далее по разностям между этими моментами определяют предполагаемые и действительные координаты места повреждения, причем действительные координаты определяют однозначно по совпавшим по крайней мере двум предполагаемым координатам.

На чертеже приведена схема „определения места повреждения по предлагаемому способу.

Предположим, что необходимо обеспечить контроль участка сложной трубопроводной системы, приведенной на чертеже.

Для этого выбираем первую контрольную точку в любой узловой точке трубопроводной системы, например в точке 1. Вторую контрольную точку выбираем на таком максимально возможном расстоянии от первой узловой точки, при котором волна спада давления, возниишая в первой точке при подходе к контрольной точке II no кратчайшему пути, имеет амплитуду достаточную для фиксации. Кратчайший путь следования волны спада давления по перекачиваемому продукту определяем, например, IIo методу Форда. Таким образом вторую контрольную точку выбираем, например, в точке II. Третью контрольную точку выбираем на таком максимально возможном удалении от контрольной точки 1 и контрольной точки II, при котором волна спада давления, возникшая в третьей контрольной точке при подходе к контрольным точкам 1 и II имеет амплитуду достаточную для фиксации. Получаем третью контрольную точку в узловой точке Ш. Четвертую контрольную точку выбираем на таком максимально возможном удалении от ближайших уже выбранных контрольных точек II и Ш, при котором амплитуда волны спада давления, возникшая в четвертой точке, при подходе к контрольным точкам II и Ш, по кратчайшим путям, определенным, например, по методу Форда, имеет величину достаточную для регистрации. Выбираем четвертую контрольную точку в узловой точке IV. Пятую контрольную точку выбираем в узловой точке на таком максимальном удалении от контрольных точек Ш и IV, при котором волна спада давления, возникшая в пятой точке, при подходе по .кратчайшим путям к кон-, трольным точкам III u IV имеет амплитуду

65 достаточную для ее регистрации в этих контрольных точках. Пятую контрольну;о точку выбираем в узловой точке V. iHpoцесс выбора контрольных точек продолжается до тех пор, пока вся трубопроводная система не будет обеспечена узловыми контрольными точками, количество которых достаточно для контроля всей трубопроводной системы. Причем контрольные точки выбираются, как правило, только в узловых точках трубопроводной системы.

Предположим, что в точке А произошло повреждение трубопровода. При возникновении поврегкдения по сети труоопровода от места повреждения начинает распространяться с известной скоростью волна спада давления. Определяем моменты времени прихода волны спада давления по крайней мере к трем ближайшим от места повреждения контрольным точкам I, II u

Ш, до которых эта волна дойдет в первую очередь. Получаем значения этих моментов времени tI, t2 и t3. После чего определяем разность между полученными моментами времени и получаем их значения: где AtI и At2 — разность моментов времени прихода волны спада давления в соответствующие контрольные точки;

tI, t2 и t3 — моменты времени прихода волны спада давления к контрольным точкам 1, II, I I I.

Далее по полученным разностям определяем предполагаемые места повреждения, количество, которых будет зависеть от конфигурации и сложности трубопроводной системы между контрольными точками.

Расстояние от середины i-того пути между контрольными точками 1 и II до места повреждения находим по зависимости: где х; — расстояние от середины i-того пути между узловыми контрольными точками 1 и II до места повреждения трубопроводной системы, где i = 1,2,3... n, в зависимости от конкретного расположения места повреждения;

V — скорость распространения волны спада давления в данной трубопроводной системе, которая заранее известна и периодически ее значение корректируется;

Л/1 — разность .моментов времени прихода волны спада давления .к контрольным точкам 1 и П, расположенным на концах i-того пути.

766210

g /2 1 2т

SJ — — У;, 55

После чего определяем предполагаемые координаты места повреждения: где а — предполагаемая координата места повреждения;

S; — расстояния между узловыми точками 1 и П по -тому пути; х; — расстояние от середины i-того пути между узловыми точками

1 и II до места повреждения трубопроводной системы.

Так как мы еще не знаем на каком из .i-тых путей, соединяющих по трубопроводной сети узловые контрольные точки 1 и II, находится место повреждения, то соответственно получим а значений предполагаемой координаты места повреждения а, а, a>...à„, количество которых будет зависеть от сложности и конфигурации трубопроводной системы между этими узловыми

ZOHTpOJIbHbIMH точками.

Аналогично найдем расстояние от середины 1-того пути между узловыми контрольными точками II и Ш до места повреждения: где у; — расстояние от середины -того пути между узловыми контрольными точками II и Ш до места повреждения трубопроводной системы, где =1,2,3... т, в зависимости от конкретного расположения места повреждения;

V — скорость распространения волны спада давления в данной трубопроводной системе, которая заранее известна и ее значение периодически корректируется;

Л1 — разность моментов времени прихода волны спада давления к контрольным точкам II и III, расположенным на концах j-того пути;

Отсюда находим т значений координаты предполагаемого места повреждения. где В,„— предполагаемая координата места повреждения;

S — расстояние между узловыми точками II и Ш по (тому пути; у, — расстояние от середины j-того пути между узловыми контрольными точками II u III до места повреждения трубопроводной системы.

Так как мы еще не знаем на каком из -тых путей, соединяющих узловые конт5

15

50 рольные точки трубопроводной системы II и III, находится место повреждения, соответственно получим т значений предполагаемой координаты места повреждения—

В, Â, Вз... В„„количество которых будет зависеть от конфигурации и сложности трубопроводной системы между узловыми контрольными точками II u III. Таким образом мы имеем ряд значений предполагаемых координат места повреждения.

Координату действительного места повреждения определяем однозначно по совпадению, по,крайней мере двух предполагаемых координат.

Совпадение (с допустимой погрешностью) пары точек а„и В„, даст нам действительное место повреждения трубопроводной системы. Значение а1 в данном случае совпадает со значением В, что и однозначно определяет точку А, как место повреждения трубопроводной системы.

При возникновении повреждения трубопровода, например, в точке В нам дополнительно для определения места повреждения необходимо провести вышеперечисленные операции с учетом и разности времени прихода волны спада давления от места повреждения в узловые контрольные точки 1 и III.

При выборе контрольных точек в трубопроводной системе необходимо задаться начальным значением утечки, получившейся в результате повреждения, например утечкой в 10О О от общего расхода. Причем все контрольные точки выбираются, как правило, в узловых точках трубопроводной системы.

Данный способ легко реализуется с применением ЭВМ, когда после получения информации о моментах времени прихода волны спада давления ЭВМ решает задачу по определенному алгоритму, например, методом сплошного перебора, причем этп операции берут крайне незначительное «оличество машинного времени ЭВМ н она все остальное время сможет решать другие задачи, связанные с АСУ этой трубопроводной системы.

Применение данного способа позволяет автоматизировать поиск повреждений в сложноразветвленных и закольцованных трубогроводных системах, что влечет за собой реализацию дистанционной локализации повреждений, быструю ликвидацию аварий, значительное сокращение потерь перекачиваемых продуктов и сокращение простоя поврежденных участков, что позволит значительно уменьшить перерыв в снабжении продуктами перек.".чки близлежащ.: . потребителей. Данный способ может успешно применяться, например, на сетях водоснабжения, что принесет ощутимый экономический эффект.

766 210

Формула изобретения

Составитель О. Орлов

Текред И, Заболотнова

Корректор С. Файн

Редактор Л. Письман

Заказ 362/271 Изд. ЛГЮ -128 Тираж 540 Подписное

HIIQ «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Таким образом существенно упрощается практическая реализация способа для определения места повреждения.

Способ дистанционного определения места повреждения в напорной трубопроводной сети, основанный на регистрации разности времени прихода волны спада давления от места повреждения к контрольным точкам, отл и ч аю щий ся тем, что, с целью упрощения практической реализации сноса ба в условиях сложноразветвленной и закольцованной трубопроводной системы, в качестве контрольных точек выбирают не менее трех узловых точек трубопроводной системы, причем последующие контрольные точки выбираются на таком максимально возможном удалении от ближайших уже выбранных контрольных точек, при котором амплитуда волны спада давления подошедшей к ним из вновь выбранной контрольной точки по кратчайшим путям достаточна для фиксации этой волны, затем определяют моменты времени прихода волны спада давления, возникшей в месте повреждения по крайней мере в трех контрольных точках, до которых вол10 на спада давления дойдет в первую очередь, после чего определяют разность межд этими моментами времени, далее по поУ лученным разностям определяют координаты места повреждения трубопровода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 403920, кл. F 17 D 3/00, 1972.

20 2. Авторское свидетельство СССР: № 191284, кл. F 17 D 5/02, 1963.