УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК В ПОДЗЕМНЫХ ТЕПЛОТРАССАХ Российский патент 1995 года по МПК F17D5/02 

Изобретение относится к теплоэнергетике, а также к устройствам обнаружения повреждений подземных трубопроводов тепловых сетей.

Известно устройство [1] для обнаружения утечек в подземных трубопроводах, содержащее два приемных датчика, преобразующих механические колебания в электрические сигналы, два предварительных усилителя низкой частоты, два выпрямителя, компенсатор выпрямленных напряжений, модулятор, автогенератор, усилитель переменного тока, демодулятор, усилитель постоянного тока и индикатор.

Недостатком известного устройства является невозможность отстройки от акустических помех, что приводит к ошибкам в определении мест повреждений. В известном устройстве используется компенсация звуковых колебаний от двух датчиков на уровне выпрямленных напряжений, когда теряется информация не только о фазе сигнала, но и о его частоте. При этом выпрямленный полезный сигнал может быть компенсирован сигналом помехи, что увеличивает вероятность ошибки при определении места течи, а преимущества от использования двух приемных датчиков вместо одного сводятся к нулю. Недостатком является и то, что для производства каждого измерения требуется длительное время для усреднения случайных звуковых помех.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство [1, 2] которое содержит два приемных датчика, каждый из которых снабжен преобразователями механических колебаний в электрические сигналы и термопреобразователями, измерительную базу, состоящую из двух предварительных усилителей низкой частоты, двух предварительных усилителей постоянного тока, двух выпрямителей, компенсатора выпрямленных напряжений, дополнительного компенсатора, модулятора, автогенератора, усилителей переменного тока, двухполупериодного демодулятора, усилителя постоянного тока, коммутатора и индикатора.

Это устройство представляет собой уже описанное выше [1] дополненное термоэлектрическими преобразователями и измерительной базой к ним таким бразом, что появляется возможность измерения величины разности температур между двумя датчиками, расположенными на поверхности земли и разнесенными на 3-4 м.

Недостатками известного устройства остаются все недостатки, указанные выше, поскольку схема измерения акустических сигналов не претерпела изменений, но и добавляются новые, связанные с термометрическими измерениями. Дело в том, что измеряемая известным устройством величина разности температур между двумя точками на грунте над теплотрассой не несет информации о самой температуре грунта и может быть одинаковой как в местах над течью, где температура грунта максимальна, так и в местах неравномерного залегания трубы, повреждения ее теплоизоляции, затененных и освещенных солнцем местах, участках с различным характером почвы. Таким образом участки над теплотрассой с повышенным градиентом температуры не могут быть однозначно определены как места повреждения.

Целью изобретения является повышение достоверности результатов поиска дефекта, упрощение анализа замеров и сокращение времени поиска утечки подземной теплотрассы.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее два датчика, снабженных термопреобразователями, измерительную базу к ним, представляющую из себя два мостовых компенсатора, два усилителя постоянного тока и два индикатора, коммутатор, один электроакустический преобразователь и измерительную базу к нему, представляющую собой усилитель низкой частоты с выходом на наушники и на выпрямитель, дополнительно введен источник опорного сигнала, соединенный с одним из мостовых компенсаторов и частотный фильтр, ко входу которого подсоединен электроакустический преобразователь, а к выходу усилитель низкой частоты.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается от известного тем, что в него дополнительно введены источник опорного сигнала и частотный фильтр. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна".

Анализ объекта изобретения на критерий "изобретательский уровень" выявил, что известно использование частотных фильтров для отстройки от звуковых помех в акустических устройствах для обнаружения утечек в трубопроводах, также известно использование источника опорного сигнала для измерения абсолютных значений температуры. Однако технических решений, использующих измерение абсолютной температуры почвы термодатчиком для определения зон над теплотрассой с повышенной температурой (где вероятнее всего и находится течь) с целью эффективного подавления звуковых помех за счет сокращения времени использования для поиска течи акустического датчика (поскольку поиск акустическим датчиком производится только в узких зонах с повышенной температурой, выявлено не было.

Таким образом, использование в предлагаемом объекте его отличительных признаков обеспечивает возникновение у объекта новых, неочевидных свойств, а именно, достигается сверхсуммарный эффект за счет введения в известное устройство частотного фильтра, повышающего его реальную помехозащищенность от звуковых шумов и источника опорного сигнала, позволяющего измерять абсолютную температуру, для определения зон над теплотрассой с повышенной температурой (и тем самым сужения участка теплотрассы, где ищется течь и сокращения времени поиска течи акустическим датчиком), что повышает эффективную помехозащищенность от звуковых шумов.

Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

На чертеже приведена структурная схема устройства для обнаружения утечек в подземных трубопроводах.

Устройство состоит из датчиков 1 и 2, каждый из которых снабжен термопреобразователями 3 и 4, двух мостовых компенсаторов 5 и 6, источника опорного сигнала 7, усилителей постоянного тока 8 и 9, индикаторов 10 и 11, электроакустического преобразователя 12, частотного фильтра 13, усилителя низкой частоты 14, наушников 16, выпрямителя 15, коммутатора режимов работы 17, первый вход которого связан с усилителем постоянного тока 9, второй вход соединен с выпрямителем 15, а выход с индикатором 11.

Функционирование устройства осуществляется таким образом, чтобы наиболее быстро выявить зону с наибольшей температурой на обследуемом участке теплотрассы и локализовать в ней область с максимальной температурой, и только в этой области произвести акустические измерения.

Устройство работает следующим образом. На обследуемом участке над трубопроводом 18 с помощью датчика 1 измеряют температуру почвы через каждые 5-10 м и находят зоны с повышенной температурой, при этом сигнал от термопреобразователя 3 подается на мостовой компенсатор 5, где сравнивается с опорным сигналом от источника опорного сигнала 7 и через усилитель постоянного тока 8 попадает на индикатор 10, откалиброванный в единицах температуры. Сравнивая результаты измерений, определяются зону с наибольшей температурой. После этого с помощью датчика 2 и датчика 1 в найденной зоне определяют область с максимальной температурой, где вероятнее всего находится разрыв трубы 18. Для этого используют один из датчиков как опорный, а второй (основной) перемещают с шагом 40-50 см в найденной зоне вдоль оси теплотрассы, при этом сигналы от термопреобразователей 4 и 5 вычитаются в мостовом компенсаторе 6 и разностный сигнал, усиленный усилителем постоянного тока 9 и пропорциональный разности температур, подается на индикатор 11 через коммутатор 17, включенный в режиме измерения температуры. Когда основной датчик будет находиться над местом предлагаемой течи, на индикаторе 11 будут максимальные показания. Затем в найденном месте с помощью электроакустического преобразователя 12, сигнал от которого через фильтр 13 и усилитель низкой частоты 14 поступает на выпрямитель 15 и наушники 16, производят прослушивание характерных шумов, создаваемых вытекающей из повреждения водой. Если шумы воды маскируются городскими шумами и на слух неразличимы, в найденном месте производят измерение общего уровня шума акустическим датчиком, а затем разместив его на грунте в стороне на расстоянии 2-3 метра от места первого измерения делают второе измерение. При этом сравнивают показания индикатора 11, сигнал на который подается с выпрямителя 15 через коммутатор режимов работы 17, включенный в акустическом режиме. Показания индикатора 11, когда акустический датчик расположен над местом течи, будут наибольшими.

Таким образом, предлагаемое устройство благодаря своим новым признакам обеспечивает (по сравнению с известным) следующие преимущества, а именно: упрощается определение повреждения, так как поиск ведется на узком участке, где выявлена наибольшая температура грунта и вероятнее всего имеется течь, сокращается время поиска, поскольку для термометрических измерений требуется несколько секунд, а длительные акустические измерения сведены к минимуму, и повышается достоверность поиска вследствие использования двух независимых методов термометрического и акустического.

Сущность изобретени: в устройство дополнительно введен источник опорного сигнала, соединенный с одним из мостовых компенсаторов и частотный фильтр, к входу которого подсоединен электроакустический преобразователь, а к выходу усилитель низкой частоты. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК В ПОДЗЕМНЫХ ТЕПЛОТРАССАХ, содержащее два датчика со встроенными в них термопреобразователями с измерительной базой, состоящей из двух мостовых компенсаторов, двух усилителей постоянного тока, двух индикаторов, коммутатора, а также один акустический датчик с измерительной базой, включающей усилитель низкой частоты и выпрямитель, отличающееся тем, что в измерительную базу термопреобразователей введен источник опорного сигнала, а в измерительную базу акустического датчика введен частотный фильтр, при этом с первым мостовым компенсатором соединены источник опорного сигнала и один из термопреобразователей, вторым мостовым компенсатором соединены оба термопреобразователя, выход первого мостового компенсатора через первый усилитель постоянного тока соединен с первым индикатором, выход второго мостового компенсатора через второй усилитель постоянного тока соединен с первым входом коммутатора, к второму входу коммутатора подключены последовательно соединенные акустический датчик, фильтр, усилитель низкой частоты и выпрямитель.