ТЕЧЕИСКАТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК F17D5/06 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для определения точного местонахождения неисправностей (свищей) в скрытых под грунтом трубопроводах, например, теплосетях, водоводах и т.п.

Наиболее близким к предлагаемому является течеискатель для обнаружения места течи скрытых трубопроводов по акустическому излучению, содержащий зондирующий канал, состоящий из последовательно соединенных механических ступенчатых резонаторов, преобразователей, полосового низкочастотного фильтра, сумматора, усилителя, выпрямителя и регистратора. Параллельно зондирующему каналу включен канал памяти, состоящий из последовательно соединенных генератора шума, блока памяти, усилителя и звукового индикатора, который расположен между выходом усилителя зондирующего канала и выходом усилителя канала памяти.

Недостатком этого течеискателя является сравнительно длительное время обнаружения места повреждения в скрытых под грунтом трубопроводах, так как оно не обеспечивает предварительной оценки местонахождения повреждения, определения трассы пролегания трубопроводов, измерения температуры над трассой для точного определения места повреждения теплосетей. Отсутствие в устройстве цифровой индикации выходного уровня сигнала, позволяющей запомнить предыдущее измерение и легко сравнить его с последующим измерением, также не способствует быстродействию при определении места повреждения.

Техническим результатом изобретения является повышение быстродействия при обнаружении места повреждения трубопровода и маркировки трассы.

Это достигается тем, что в течеискатель, содержащий зондирующий канал, состоящий из последовательно соединенных механических резонаторов, преобразова- телей, полосового фильтра, усилителя и выпрямителя, дополнительно введены канал предварительного расчета, состоящий из последовательно соединенных преобразователя напряжение код и первого коммутатора и вычислителя, причем вход преобразователя соединен с выходом второго коммутатора, выход первого коммутатора подключен к первому входу устройства цифровой индикации, к второму входу которого подключен выход генератора импульсов обнуления, а вычислитель подключен параллельно первому коммутатору, канал предварительной оценки, состоящий из последовательно соединенных источника запуска, ключа, генератора строб-импульсов, выходом соединенного с первым входом управляемого мультивибратора, выход которого подключен к первому входу первой схемы совпадения, второй вход которой соединен с генератором тактовой частоты, а выход с первыми входами второй и третьей схем совпадения, вторые входы которых подключены к выходам триггера, а выходы соответственно к первому и второму входам реверсивного счетчика, выходом соединенного с входом цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к первому входу электронного коммутатора, второй вход которого соединен с выходом первой схемы сравнения, а выход подключен к индикатору, канал определения трассы, состоящий из последовательно соединенных антенны, селективного усилителя и ноpмирующего усилителя, выходом подключенного к третьему входу второго коммутатора, и выпрямителя, входом подключенного к выходу селективного усилителя, а выходом к второму входу третьего коммутатора, и канал измерения температуры, состоящий из последовательно соединенных датчика температуры и преобразователя температура напряжение, выходом соединенного с вторым входом второго коммутатора, первый вход которого подключен к выходу выпрямителя зондирующего канала, соединенного с первым входом третьего коммутатора, при этом вход генератора импульсов обнуления через ключ подсоединен к источнику запуска, второй вход управляемого мультивибратора соединен с выходом третьего коммутатора, а вход триггера подключен к выходу генератора строб-импульсов.

На фиг.1 приведена структурная схема течеискателя; на фиг.2 эпюры напряжений в различных точках канала предварительной оценки.

Течеискатель содержит зондирующий канал, включающий механические ступенчатые резонаторы 1, пьезоэлектрические преобразователи 2, управляемый полосовой низкочастотный фильтр 3, усилитель 4 и выпрямитель 5, канал измерения температуры, включающий датчик 6 температуры и преобразователь 7 температура напряжение, канал определения трассы, включающий антенну 8, селективный усилитель 9, нормирующий усилитель 10 и выпрямитель 11, канал предварительной оценки места повреждения, включающий источник 12 запуска, ключ 13, генератор 14 строб-импульсов, управляемый мультивибратор 15, первую схему 16 совпадения, триггер 17, генератор 18 тактовой частоты, вторую схему 19 совпадения, третью схему 20 совпадения, реверсивный счетчик 21, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 22, электронный коммутатор 23 и индикатор 24, канал предварительного расчета, включающий преобразователь 25 напряжение-код, коммутатор 26 и вычислитель 27, устройство 28 цифровой индикации, генератор 29 импульсов обнуления, коммутаторы 30 и 31. Механические ступенчатые резонаторы 1, датчик 6 температуры, антенна 8, источник 12 запуска и ключ 13 размещены в корпусе датчика 32. К выходу усилителя 4 подключен телефон 33.

Выпрямитель 5, преобразователь 7 температура напряжение и усилитель 10 подключены к входам коммутатора 30, выход которого соединен с входом преобразователя 25. Выход коммутатора 26 соединен с первым входом устройства 28 цифровой индикации, второй вход которого связан с выходом генератора 29. Выпрямители 5 и 11 подключены к входам коммутатора 31, выход которого соединен с вторым входом мультивибратора 15, первый вход которого подключен к выходу генератора 14 строб-импульсов, а выход к первому входу схемы 16 совпадения. Второй вход схемы 16 совпадения подключен к выходу генератора 18 тактовой частоты, а выход к первым входам схем 19 и 20 совпадения, вторые входы которых подключены к выходам триггера 17, а выходы к входам реверсивного счетчика 21. Выход счетчика 21 подсоединен к входу ЦАП 22, подключенного к первому входу электронного коммутатора 23, второй вход которого соединен с выходом схемы 16 совпадения, а выход с индикатором 24.

Вход генератора 29 через ключ 13 соединен с выходом источника 12, а вход триггера 17 подключен к выходу генератора 14 строб-импульсов.

Течеискатель работает следующим образом.

Корпус датчика 32 ставится на грунт, где расположен трубопровод. При этом происходит замыкание ключа 13 и на вход генератора 20 импульсов обнуления поступает напряжение с источника 12, в результате чего генератор 29 запускается и обнуляет устройство 28 цифровой индикации. Шум от трубопровода усиливается резонатором 1, преобразуется в электрический сигнал, который после фильтрации полосовым фильтром 3 подается на усилитель 4, после чего прослушивается в телефонах 33 или регистрируется устройством 28 цифровой индикации (при этом коммутаторы 26 и 30 находятся в положении 0-1). Одновременно выпрямленное напряжение с выпрямителя 5 подается через коммутатор 31 на канал предварительной оценки.

При замыкании ключа 13 генератор 14 вырабатывает импульс (фиг.2, эпюра U₁₄, момент времени t_o-t₁), запускающий управляемый мультивибратор 15, в результате чего на выходе последнего формируется импульс с длительностью Т₁, пропорциональной напряжению с выпрямителя 5 (фиг.2, эпюра U₁₅, t_o-t₁). Импульс с выхода мультивибратора 15 поступает на первый вход схемы 16 совпадения, на второй вход которой подаются импульсы с генератора 18 тактовой частоты (фиг.2, эпюра U₁₈). На выходе схемы 16 совпадения формируется импульс, представляющий собой последова- тельность тактовых импульсов с длительностью Т₁.

Выход схемы 19 совпадения подключен к входу "+1" реверсивного счетчика 21, а второй вход к одному из выходов триггера 17, другой вход которого соединен с вторым входом схемы 20 совпадения, выход которой подключен к входу "-1" счетчика 21. Триггер 17 работает в режиме деления частоты (переброс триггера 17 происходит при подаче на его вход 2, 4-го и т.д. импульса), что обеспечивается наличием в его составе делителя частоты. При первом измерении на втором входе схемы 19 совпадения присутствует напряжение, соответствующее логической "1", а на втором входе схемы 20 совпадения напряжение, соответствующее логическому "0". В результате этого сигнал с выхода схемы 16 совпадения поступает на вход "+1" счетчика 21, на выходе которого формируется соответствующий код. На выходе ЦАП 22 при этом формируется ступенчато нарастающее напряжение (фиг.2, эпюра U₂₂, t_o-t₁').

После окончания первого измерения прекращается контакт датчика 32 с поверхностью, под которой расположен трубопровод, в результате чего ключ 13 размыкается.

При вторичной установке датчика 32 на трубопровод ключ 13 вновь замыкается, устройство 28 цифровой индикации обнуляется и с выхода генератора 14 строб-импуль- сов на вход триггера 17 поступает импульс, в результате чего на втором входе схемы 19 совпадения формируется напряжение, соответствующее логическому "0", а на втором входе схемы 20 совпадения формируется напряжение, соответствующее логической "1". Мультивибратор 15 вырабатывает импульс, пропорциональный напряжению U₂ с выхода выпрямителя 5 (эпюра U₁₅, момент времени t₂-t₂'), поступающий через схемы 16 и 20 совпадения на вход "-1" счетчика 21, который формирует на выходе соответствующий код и считывает ранее записанный в нем код, пропорциональный U₁. При этом на выходе ЦАП 22 формируется ступенчато спадающее напряжение (эпюра U₂, t₂-t₂').

Разностный сигнал поступает на вход электронного коммутатора 23, который срабатывает от заднего фронта импульса с выхода схемы 16 совпадения (момент времени t₂). При U₁ > U₂ коммутатор 23 высвечивает на экране индикатора 24 информацию "удаление", при U₂ > U₁ "приближение", при U₂ U₁ "повреждение".

При работе над теплотрассой место повреждения уточняется с помощью канала измерения температуры. Для этого устанавливают коммутатор 30 в положение 0-2, подают сигнал с выхода датчика 6 температуры через преобразователь 7 температура напряжение, преобразователь 25 напряжение код, коммутатор 26 на устройство 28 цифровой индикации, по показанию которого и определяют участок с максимальной температурой.

При достаточно большой протяженности трассы определение места повреждения связано с большими затратами времени. В этом случае работа ведется с использованием канала предварительного расчета. При установке коммутатора 30 в положение 0-1, а коммутатор 26 в положение 0-2, замеряется уровень шума в одном из колодцев трубопровода Х₁ и результат в цифровом виде подается на вычислитель 27, где данное показание запоминается. Далее замеряется уровень шума в другом колодце Х₂ и результат также фиксируется в вычислителе 27. После ввода в вычислитель 27 информации о расстоянии между колодцами L производится вычисление по формуле
l где l ориентировочное расстояние от одного из колодцев до места повреждения.

В дальнейшем место повреждения уточняется с помощью описанных выше режимов работы.

Для облегчения определения трассы пролегания трубопроводов, особенно в зимних условиях, используется канал определения трассы. При этом коммутатор 31 устанавливается в положение 0-2. Антенна 8 принимает электромагнитное поле, образуемое в трубопроводах за счет блуждающих токов (или наводимое искусственно внешним генератором), сигнал после усиления в усилителе 9 и выпрямления в выпрямителе 11 подается на управляемый мультивибратор 15. В дальнейшем сигнал обрабатывается в канале предварительной оценки по описанной выше методике.

Использование канала определения трассы позволяет также повысить безопасность восстановительных работ за счет предварительной оценки наличия в районе работ электрокабелей. Для этого коммутатор 30 устанавливается в положение 0-3. Электромагнитный сигнал от электрокабеля принимается антенной 8, усиливается селективным усилителем 9, и нормирующий усилитель 10 выдает напряжение, при наличии которого устройство 28 цифровой индикации фиксирует наличие в районе работ кабеля.

Использование: для точного местонахождения неисправностей в скрытых под грунтом трубопроводах. Сущность изобретения: быстродействие определения места повреждения достигается за счет введения в течеискатель каналов предварительной оценки места повреждения, предварительного расчета, определения трассы и измерения температуры. 2 ил.

ТЕЧЕИСКАТЕЛЬ, содержащий зондирующий канал, состоящий из последовательно соединенных механических резонаторов, преобразователей, полосового фильтра, усилителя и выпрямителя, отличающийся тем, что в него дополнительно введены канал предварительного расчета, канал предварительной оценки, канал определения трассы и канал измерения температуры, при этом канал предварительного расчета содержит последовательно соединенные преобразователи напряжение-код и первый коммутатор и параллельно подключенный к нему вычислитель, устройство цифровой индикации, первый вход которого подключен к выходу первого коммутатора, и генератор импульсов обнуления, выход которого подключен к второму входу устройства цифровой индикации, канал предварительной оценки состоит из последовательно соединенных источника запуска, ключа, генератора строб-импульсов, управляемого мультивибратора, первый вход которого соединен с выходом генератора строб-импульсов, первой схемы совпадения, первый вход которой подключен к выходу мультивибратора, генератора тактовой частоты, соединенного с вторым входом первой схемы совпадения, второй и третьей схем совпадения, первые входы которых соединены с выходом первой схемы совпадения триггера, выходы которого подключены к вторым входам второй и третьей схем совпадения, реверсивного счетчика, первый и второй входы которого подключены к выходам второй и третьей схем совпадения, цифроаналогового преобразователя, вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, электронного коммутатора, первый вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, а второй вход с выходом первой схемы совпадения индикатора, подключенного к выходу электронного коммутатора, канал определения трассы состоит из последовательно соединенных антенны, селективного усилителя и нормирующего усилителя, выходом подключенного к третьему входу второго коммутатора, и выпрямителя, входом подключенного к выходу селективного усилителя, а выходом к второму входу третьего коммутатора, канал измерения температуры состоит из последовательно соединенных датчика температуры и преобразователя температура-напряжение, выходом соединенного с вторым входом второго коммутатора, первый вход которого подключен к выходу выпрямителя зондирующего канала, соединенного с первым входом третьего коммутатора, при этом вход генератора импульсов обнуления через ключ подсоединен к источнику запуска, второй вход управляемого мультивибратора соединен с выходом третьего коммутатора, а вход триггера подключен к выходу генератора строб-импульсов.