СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ОБЪЕМА ВЕЩЕСТВА Российский патент 2001 года по МПК G01M3/22 F17D5/04 

Изобретение относится к способу для подачи объема тестового вещества в заполненную испытуемой средой контрольную линию, которая может прокладываться вдоль участка для определения профилей концентрации жидких и/или газообразных веществ, кроме того оно относится к устройству для осуществления способа.

В описания к немецкому патенту 2431907 описан способ для поиска течи, при котором вдоль контролируемого участка проложена контрольная линия, которая выполнена так, что внутрь ее могут проникать жидкие или газообразные вещества. Контрольная линия заполнена испытуемой средой, например воздухом. Через временные промежутки столб испытуемой среды перемещают через контрольную линию и пропускают вдоль чувствительного относительно веществ датчика (сенсора). Перед перемещением столба испытуемой среды в контрольную линию в качестве путевой метки вводят определенный малый объем тестового вещества, относительно которого датчик также является чувствительным. Таким образом создается тест-пик, который привлекают для целей калибровки. Посредством такого тест-пика может повышаться точность определения местоположения.

На практике в качестве контрольной линии используют диффузионный шланг, который прокладывают вдоль контролируемого участка, например трубопровода для сырой нефти или газа. Диффузионный шланг заполнен воздухом в качестве испытуемой среды. При возникновении на участке течи выступающие из участка вещества диффундируют на месте течи в шланг и образуют таким образом метку в столбе испытуемой среды. Посредством всасывающего насоса столб испытуемой среды через промежутки времени пропускают вдоль газовых датчиков. В принципе можно использовать нагнетательный насос. Из записи времени прокачки относительно сигнала датчика можно установить, в каком месте на участке находится течь.

Для создания тест-пика и тем самым калибровки устройства перед всасыванием испытуемой среды на одном конце участка посредством дозирующего устройства в испытуемую среду в качестве тестового вещества вводят определенное малое количество водорода. Это дозирующее устройство таким образом может обозначаться так же, как "генератор тест-пика". Для получения водорода при этом может быть предусмотрена ячейка для электролиза, которая находится в соединении с контрольной линией через вентиль. Ячейка для электролиза и вентиль управляются тогда или электрически за счет проложенного вдоль участка кабеля или по радио. При этом можно использовать программно-временное управление, то есть создание тест-пика вызывается в жестко заданные моменты времени.

Недостаток описанного генератора тест-пика для так называемого LEOS-способа заключается в том, прокладка кабелей, в частности вдоль длинных участков, является дорогой. Также управление ячейкой для электролиза и вентилем по радио является дорогим, так как в распоряжение должны предоставляться передатчик и приемник.

Задачей изобретения является указание способа и устройства выше названного вида, которые позволяют осуществлять простым и недорогим образом предоставление в распоряжение определенного объема подаваемого в контрольную линию тестового вещества.

Эта задача относительно способа решается согласно изобретению за счет того, что тестовое вещество освобождают в контрольной линии в зависимости от давления, предпочтительно при превышении или понижении ниже граничного значения для давления. Относительно устройства она решается согласно изобретению за счет того, что предусмотрено оборудование, которое в зависимости от давления в контрольной линии, предпочтительно при превышении или понижении ниже граничного значения для давления, открывает первое запирающее средство. Целесообразные формы дальнейшего развития изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения.

Согласно изобретению в настоящем случае речь идет об управлении давлением. Тестовое вещество предпочтительно освобождают в случае применения нагнетательного насоса при превышении и в случае применения всасывающего насоса при понижении ниже заданного граничного значения для давления в контрольной линии, чтобы создать тест-пик.

Таким образом создание тест-пика является управляемым не от времени, а пневматически и тем самым предпринимается автоматически. Если при известных условиях в работу вводится далеко удаленный насос, то возникает пониженное по сравнению с окружающей средой давление или повышенное давление, которое приводит к генерированию дозированного объема и тем самым к вызыванию тест-пика.

Этот способ имеет преимуществом, что прокладка кабелей вдоль участка или предоставление в распоряжение дистанционного радиоуправления является больше не нужным так, что для контроля участка дается в распоряжение экономичное с точки зрения затрат устройство.

В предпочтительной форме выполнения изобретения тестовое вещество освобождается путем открывания первого, включенного между запасом тестового вещества и контрольной линией запирающего средства и путем открывания второго, включенного в контрольную линию запирающего средства.

Как упомянуто, для осуществления способа согласно изобретению предусмотрено устройство, которое содержит оборудование, которое при превышении или понижении ниже заданного граничного значения для давления в контрольной линии вызывает открывание первого запирающего средства.

В другой предпочтительной форме выполнения оборудование содержит манометрический выключатель, который при превышении или понижении ниже заданного граничного значения давления предоставляет в распоряжение управляющий сигнал.

Предпочтительным образом названное оборудование содержит блок управления, который при приложении управляющего сигнала управляет первым запирающим средством так, что оно открывается. Согласно дальнейшей форме выполнения изобретения оборудование соединено со вторым запирающим средством для его управления. Предпочтительным образом посредством этого оборудования второе запирающее средство после истечения устанавливаемого промежутка времени снова закрывается.

Согласно предпочтительной форме развития изобретения запасной резервуар для тестового вещества образован ячейкой для электролиза, которая при управлении подает в распоряжение или создает в качестве вещества в частности водород. Альтернативно в качестве запасного резервуара для тестового вещества может быть предусмотрен также газовый баллон, в частности баллон, заполненный бутаном. В этом случае требуется, конечно, только управление для освобождения тестового вещества, а не для его получения.

На чертеже показан предпочтительный пример выполнения изобретения. Фигура показывает блок-схему генератора тест-пика, который подключен к устройству для определения профилей концентрации жидких или газообразных веществ вдоль участка.

Фигура схематически показывает соответствующее изобретению устройство 1 с помощью блок-схемы. Стрелка А обозначает направление течения в контрольной линии 2, которая образована, например, диффузионным шлангом, и может быть включена в дроссельный участок 3 для создания разности давлений Δp_D. Через подающую линию 5 запасной резервуар 7 для подготовки, получения или резервирования тестового вещества, в данном случае в виде ячейки для электролиза, для получения такого тестового газа, как водород H₂, подключен к контрольной линии 2. В подающую линию 5 включено первое запирающее средство 4. Вниз по течению в контрольной линии 2 лежит второе запирающее средство 6. Вниз по течению от второго запирающего средства 6 сбоку предусмотрен манометр 8 с манометрическим выключателем для измерения давления p и определения отклонения давления (разницы между давлением p и заданным значением), а также для выдачи соответствующего управляющего сигнала S. Манометр 8 соединен с точки зрения техники управления с блоком управления 9, как показано стрелкой на сигнале S. Блок управления 9, как показано стрелками сигналов B₁, В₂ и B₃, соединен со вторым запирающим средством 6, первым запирающим средством 4 или, соответственно, с ячейкой для электролиза.

На выходе устройства 1 контрольная линия 2 показана с разрывом. Здесь может иметься довольно длинная часть линии, которая проложена рядом с контролируемым участком. Эта часть линии может иметь длину порядка нескольких километров. Она служит при утечках на участке для приема выступающих жидких и/или газообразных веществ.

Вниз по течению устройства 1 расположено, наконец, третье запирающее средство 10, за которым следует по меньшей мере один датчик 11 и всасывающий насос 12. Эти компоненты 10, 11 и 12 представляют собственно эксплуатационно-измерительную систему.

Принцип действия представленного устройства 1 следующий.

Пока не происходит никакого измерения, первое запирающее средство 4, второе запирающее средство 6 и третье запирающее средство 10 закрыты. В линии 2 господствует примерно атмосферное давление (давление окружающей среды).

При начале измерения включают в работу далеко удаленный всасывающий насос 12 и открывают третье запирающее средство 10 так, что находящийся в контрольной линии 2 объем газа всасывается вдоль датчика 11. Тем самым в контрольной линии 2 возникает пониженное по сравнению с окружающей средой давление или, соответственно разностное давление Δp_s. Это пониженное давление Δp_s регистрируется манометром 8 и используется манометрическим выключателем для инициирования выдачи дозированного объема и тем самым для запуска тест-пика. При понижении ниже заданного граничного значения давления манометрический выключатель включается. Он выдает управляющий сигнал S на блок управления 9. Граничное значение давления при этом в частности выбирают таким образом, что оно меньше, чем атмосферное давление за вычетом величины, которая соответствует ожидаемым колебаниям давления воздуха. Блок управления 9 через сигнал B₃ вводит в работу ячейку для электролиза. Она также вызывает после этого через сигнал B₂ кратковременное открывание первого запирающего средства 4. Заданный малый объем тестового газа H₂ попадает за счет этого в контрольную линию 2. Это показано штриховкой. После этого через сигнал B₁ открывают второе запирающее средство 6 и ячейку для электролиза отключают. С всосанным посредством всасывающего насоса 12 из контрольной линии 2 столбом газа (столбом воздуха) выданный тестовый или калибрующий газ направляют через датчик 11. Таким образом тест-пиком в датчике 11 маркируют конец столба испытуемой среды, например воздуха. После истечения устанавливаемого промежутка времени блок управления 9 снова закрывает второе запирающее средство 6.

Изобретение используется для подачи заданного объема тестового вещества (Н₂) в заполненную испытуемой средой (например, воздухом) контрольную линию (2), которая для определения профилей концентрации жидких или газообразных веществ предусмотрена вдоль участка. Столб испытуемой среды транспортируют через контрольную линию (2), повышая давление за счет включения нагнетательного насоса или уменьшая давление за счет включения всасывающего насоса (12). Заданный дозированный объем тестового вещества (Н₂) автоматически освобождается при прохождении заданного граничного значения для давления (р) в контрольной линии (2). Освобождение заданного дозированного объема тестового вещества (Н₂) после его захвата столбом испытуемой среды приводит к тест-пику в датчике (11), который срабатывает на тестовое вещество (Н₂) и подключен к контрольной линии (2). Технический результат - осуществление простым и недорогим образом представления в распоряжение определенного объема подаваемого в контрольную линию тестового вещества. 2 с. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ для подачи объема тестового вещества в заполненную испытуемой средой контрольную линию (2), которая для определения профилей концентрации жидких и/или газообразных веществ является прокладываемой вдоль участка, где внутрь контрольной линии (2) проникают вещества, и причем столб испытуемой среды через временные промежутки перемещают через контрольную линию (2) и подводят к датчику для веществ, отличающийся тем, что тестовое вещество освобождают в зависимости от давления (р) в контрольной линии (2). 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что тестовое вещество освобождают при превышении или понижении ниже граничного значения для давления (р). 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что открывают первое запирающее средство (4), включенное между запасным резервуаром (7) тестового вещества и контрольной линией (2), и второе запирающее средство (6), включенное в контрольной линии (2), так что тестовое вещество вводится в контрольную линию (2). 4. Устройство для осуществления способа по пп.1 - 3 с запасным резервуаром (7) для тестового вещества, соединенным через первое запирающее средство (4) с контрольной линией (2), отличающееся тем, что предусмотрено оборудование, которое в зависимости от давления (р) в контрольной линии (2) при превышении или понижении ниже граничного значения для давления (р) открывает первое запирающее средство (4). 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оборудование содержит манометрический выключатель, который при превышении или понижении ниже заданного граничного значения предоставляет в распоряжение управляющий сигнал. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что оборудование содержит блок управления (9), который при приложении управляющего сигнала (S) управляет первым запирающим средством (4). 7. Устройство по любому из пп.4 - 6, отличающееся тем, что в контрольной линии (2) включено второе запирающее средство (6), которое также является управляемым в зависимости от давления. 8. Устройство по пп.6 и 7, отличающееся тем, что блок управления (9) соединен со вторым запирающим средством (6) для его управления. 9. Устройство по любому из пп.4 - 8, отличающееся тем, что запасной резервуар (7) для тестового вещества является резервуаром водорода, который представляет собой ячейку для электролиза. 10. Устройство по любому из пп.4 - 8 и 9, отличающееся тем, что оборудование соединено с ячейкой для электролиза, которая при управлении от оборудования предоставляет в распоряжение тестовый газ, в частности газообразный водород. 11. Устройство по любому из пп.4 - 8, отличающееся тем, что запасной резервуар (7) для тестового вещества является газовым баллоном, в частности газовым баллоном с бутаном. 12. Устройство по любому из пп.4 - 11, отличающееся тем, что в контрольную линию (2) включен дроссельный участок. 13. Устройство по любому из пп.4 - 12, отличающееся тем, что на конце контрольной линии (2) расположены датчик (11) и насос (12).