СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА УТЕЧКИ ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА ИЗ ТРУБОПРОВОДА, НАХОДЯЩЕГОСЯ В ГРУНТЕ Российский патент 1995 года по МПК G01M3/00 

Изобретение относится к контролю герметичности газонефтесодержащего оборудования и более конкретно к технике дистанционного определения места утечки жидкости или газа магистрального трубопровода, находящегося в траншее под грунтом.

Известны технические решения для контроля герметичности газонефтесодержащего оборудования, которые используют визуальный, оптический, тепловизионный, спектральный и другие методы.

Визуальный метод малопроизводителен и используется в основном для наземных трубопроводов. Спектральный метод основан на измерении спектрального состава газа, практическое применение его возможно для значительного количества газа (больших утечек) и при отсутствии ветра. Наиболее перспективным для определения утечек жидкости или газа в подземных трубопроводах является тепловизионный метод, однако он требует точных сведений о размещении трубопровода под землей.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения утечки из трубопровода, заключающийся в обзоре заглубленного трубопровода трассоискателем с одновременным сканированием его телевизионным датчиком. Этот способ характеризуется недостаточной достоверностью получаемых результатов ввиду возможности влияния на результат внешних факторов, например затенения или освещенности обследуемого участка, наличия вблизи природных источников с пониженной температурой и т.д.

Целью изобретения является повышение достоверности определения утечки жидкости или газа из заглубленного трубопровода.

Для этого осуществляется облет трубопровода на маловысотном летательном аппарате, например вертолете, производится непрерывный обзор трубопровода метровым локатором для определения геометрического расположения (трассы) магистрального трубопровода с одновременным сканированием трубопровода съюстированными тепловизионными и телевизионными датчиками и последующей цифровой фильтрацией сигналов для выделения тепловых пятен на грунте в местах утечек жидкости или газа из трубопровода.

Предлагаемый способ определения места утечки жидкости или газа из магистрального напорного трубопровода осуществляется следующим образом.

На маловысотном летательном аппарате, например вертолете, размещается метровый радиолокатор, тепловизионное и телевизионное устройства и блок цифровой фильтрации сигналов тепловизионного, телевизионного и радиолокационного устройств.

При облете трубопровода на маловысотном летательном аппарате производится
обзор трубопровода метровым радиолокатором для определения места залегания трубопровода (трассы трубопровода);
синхронизированное по времени наблюдение пространства над трассой трубопровода съюстированными тепловизионным и телевизионным устройствами; совместная цифровая фильтрация сигналов радиолокационного, телевизионного устройств, которая позволяет определить профиль залегания трубопровода и выделить тепловые пятна на грунте по трассе трубопровода в месте утечки из трубопровода.

Основой предлагаемого способа является принцип совместной логической обработки сигналов съюстированных и синхронно работающих информационных каналов тепловизионного, телевизионного, радиолокационного, первый из которых позволяет фиксировать прямой физический признак утечки газа из заглубленного газопровода в виде локального понижения температуры (отрицательного теплового контраста на поверхности покрытия газопровода в районе течи) вследствие проявления дроссельного эффекта при истечении газа из газопровода. При этом возможные поверхностные тепловые контрасты в районе течи, по имеющимся экспериментальным и расчетным данным, составляют до 8-10^оС, что существенно превышает пороговые характеристики контрастной чувствительности тепловизионных приборов (0,5-1,0^оС) и, соответственно, может быть выявлено измерениями. Однако эффективное выделение места течи по этому прямому физическому признаку затруднено вследствие наличия естественной неоднородности температурного поля.

В районе залегания трубопровода. Значения случайных температурных контрастов, вызванных рядом факторов: характер покрытия и структура почвы, время суток, года, метеоусловия, могут быть соизмеримы или даже превышать значения идентифицируемых локальных температурных контрастов в районе течи. Соответственно, для повышения надежности селекции места течи предлагается использовать информацию дополнительных каналов радиолокационного и телевизионного, позволяющих выделить косвенные признаки, сочетание которых с измерением прямого признака (отрицательного теплового контраста) существенно снижает вероятность ошибочной идентификации (ложной тревоги).

Так, радиолокационный канал, выделяя геометрическое расположение металлического трубопровода на местности по контрастам радиолокационных сигналов, формирует тем самым косвенный логический признак возможного расположения места течи, а именно только в районе расположения трубопровода.

Телевизионный канал, выделяя поле контрастов, первопричиной которых является наличие внешнего источника подсветки (солнца), также позволяет формировать косвенные логические признаки наличия течи, т.е. внутреннего (не связанного с внешней подсветкой) источника отрицательного теплового контраста, за счет совместной оценки размеров фактуры знака контрастных образований телевизионного и тепловизионного кадров с учетом условий подсветки (освещенность, метеоусловия и др.). Таким образом совместный логический анализ (фильтрация) сигналов многоканальной системы, измеряющей прямой признак (тепловой контраст) и косвенные признаки (контрасты отраженного излучения внешних источников подсветки видимого и радиодиапазонов) позволяют существенно повысить эффективность обнаружения течи по сравнению с одноканальным способом, например тепловизионного или спектрального анализа поглощения газовых продуктов на местности.

Использование радиолокатора метрового диапазона в предлагаемом способе вызвано необходимостью, с одной стороны, обеспечения возможности получения доступных для измерения отраженных сигналов от трубопровода, заглубленного в траншее на 1,5-2,0 м, с другой, локализации расположения трубопровода по результатам измерений с ошибкой не более единиц градусов для большей достоверности и точности выделения косвенного признака. Оценка показала, что использование более коротковолнового радиоизлучения (дециметрового и ниже) не обеспечивает локацию трубопровода при требуемых заглублениях (1,5-2 м). С другой стороны, локация более длинноволнового диапазона (десятки метров и более), обеспечивая прохождение сигнала на требуемую глубину залегания трубопровода, имеет неудовлетворительные показатели по точности пеленгации сигналов (в пределах десятков градусов).

Также неудовлетворительным является для предлагаемого способа оперативного контроля течи посредством, например, облета вертолетом использование известного метода локализации металлических трубопроводов по искажениям геомагнитного поля (магнитометрический метод). При допустимых из условий безопасности высотах полета не менее 50-100 м, наличии значительной помеховой металлической массы в зоне измерения (корпус вертолета) выделение искажений геомагнитного поля, вызванных наличием массы трубопровода, аппаратурно затруднено. При этом точность пеленгации магнитометрическим методом не превосходит 20-30^о, что существенно снижает ценность измеряемого косвенного признака.

Использование: для дистанционного определения мест утечек жидкости или газа из заглубленного магистрального трубопровода. Сущность изобретения: трассу трубопровода облетают на маловысотном летательном аппарате, например вертолете. Производится обзор трассы трубопровода метровым локатором для определения места его залегания. Одновременно сканируют трубопровод съюстированными тепловизионным и телевизионным датчиками. Осуществляют совместную цифровую обработку сигналов датчиков.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА УТЕЧКИ ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА ИЗ ТРУБОПРОВОДА, НАХОДЯЩЕГОСЯ В ГРУНТЕ, заключающийся в обзоре трубопровода трассоискателем, одновременном сканировании трубопровода телевизионным датчиком, с помощью которого определяют место утечки, отличающийся тем, что обзор трубопровода осуществляют облетом на маловысотном летательном аппарате с использованием в качестве трассоискателя метрового локатора, а для определения места утечки дополнительно используют тепловизионный датчик, съюстированный с телевизионным датчиком, и осуществляют совместную цифровую фильтрацию сигналов локатора, телевизионного и тепловизионного датчиков.