СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕЧИ В НАПОРНОМ ТРУБОПРОВОДЕ Российский патент 2002 года по МПК F17D5/06 

Изобретение относится к технике контроля трубопроводных систем и может быть использовано для определения течи в трубопроводах, находящихся под давлением.

Известен способ для определения утечки в трубопроводе, реализованный в устройстве для определения мест утечек в напорном трубопроводе по пат. РФ 2053436 (МПК F 17 D 5/02; G 01 М 3/24; оп. БИ 3, 1996 г. ). Известный способ включает установку двух акустических преобразователей на обоих концах контролируемого участка трубопровода, которые одновременно отфильтровывают шумовой фон нормально работающего трубопровода и пропускают полосу частот звуковых волн, характерную для утечки, затем определяют временную задержку приема акустического сигнала одним преобразователем относительно момента приема того же сигнала от места утечки вторым преобразователем и по установленной величине задержки определяется место утечки.

Недостатком известного способа является недостоверность определения шумового фона с помощью одного полосового фильтра. Кроме того, сложность, громоздкость построения устройства, а также наличие на каждом контролируемом участке трубопровода двух связанных между собой устройств усложняют практическую реализацию известного способа.

Известен способ определения местоположения течи в трубопроводах путем регистрации превышения акустического излучения над шумами (а. с. 1651016, МПК F 17 D 5/06, on. БИ 19, 1991 г. ). Согласно способу на трубопроводе устанавливают один датчик-преобразователь. Первоначально регистрируют превышение акустического излучения над шумами узкополосным фильтром в низкочастотной области рабочего диапазона, убеждаясь в наличии утечки. Затем переходят на более высокую частоту путем ступенчатого переключения частоты генератора. Фиксируют наибольшую частоту, при которой акустическое излучение утечки превышает шумы, и определяют расстояние до течи по предварительно построенным графикам.

Недостатком известного способа является недостоверность проведения сравнительного анализа спектральной плотности мощности акустических излучений над шумами в низкочастотной области рабочего диапазона (Fраб = 0,1-200 кГц). Разность плотности мощностей недостаточна для обнаружения утечки (примерно одинаковы). И также, как в вышеописанном способе-аналоге, потеря длинноволновых составляющих ведет к уменьшению вероятности определения удаленных утечек. Для поиска утечек на более высоких частотах требуется время.

Еще одним недостатком известного способа является влияние внетрубопроводных (наружных) кратковременных сигналов на высоких частотах, соответствующих высокому значению разности плотности мощностей сигнал - шум и мешающих достоверному определению акустического излучения от места утечки.

Таким образом, задача, решаемая предлагаемым изобретением - это увеличение точности и достоверности определения факта утечки в напорном трубопроводе.

Указанная задача решается тем, что в известном способе определения течи в напорном трубопроводе, включающем определение акустического излучения в одной точке напорного трубопровода с выделением диапазона частот, соответствующего утечке, согласно изобретению выделяют акустическое излучение с частотой, превышающей частоту шумов посредством двух узкополосных фильтров, последовательно настроенных на два диапазона частот, причем вышеупомянутые фильтры настраивают по минимальной амплитуде шумов с последующим установлением порога амплитуды выделенного акустического излучения и передачей преобразованного сигнала на механическое реле.

Целесообразно произвести предварительный отбор уловленных акустических излучений с максимальной амплитудой.

Выделение акустических излучений с частотой, превышающей частоту шумов посредством двух узкополосных фильтров, последовательно настроенных на два диапазона частот, позволяет работать системе в режиме ожидания до появления частот свища в свободном от промышленных частот диапазоне - подавления промышленных частот не требуется.

Настройка узкополосных фильтров по минимальной амплитуде шумов дает возможность охватить частоты, превышающие промышленные, начиная от верхнего порога и выше, настраивая фильтры методом прослушивания после предусилителя.

Передача сигнала на механическое реле позволяет воздействовать, например, на систему телемеханики с последующим открытием или закрытием соответствующего клапана.

Предварительный отбор акустического излучения с максимальной амплитудой позволяет не включать после предусилителя на информационный выход фильтров, не устанавливая подавляющих фильтров на весь диапазон существующих шумов.

На фиг. 1 изображено приемное устройство с электроакустическими преобразователями, на фиг. 2 - электрическая схема устройства, в котором реализован предлагаемый способ.

Приемное устройство предназначено для усиления чувствительности электроакустических преобразователей и представляет собой корпус 1 в форме вытянутой полусферы, внутри которой размещена пластина 2 с электроакустическими преобразователями 3. Пластина 2 установлена с возможностью перемещения при помощи штока 4. Устройство крепится на трубопроводе посредством импульсной трубки 5. Электрическая схема содержит приемное устройство 6, предварительный усилитель 7, узкополосные фильтры 8(F₁) и 9(F₂), усилители 10, 11 и 12, интегрирующий блок 13, электронное реле 14, механическое реле 15.

Способ осуществляют следующим образом. Устанавливают приемное устройство 6 на трубопроводе и приводят в действие электрическую схему. При этом проводят отбор акустического излучения с максимальной амплитудой посредством подвижного штока 4 с пластиной 2, на которой установлено три микрофона 3 с диапазонами частот, например, 0,3-5 кГц, 0,02-18 кГц и 0,3-15 кГц и чувствительностью, например, 5 мВ, 1 мВ и 1 мВ соответственно. Микрофоны установлены параллельно. Таким образом, получают акустическое излучение (промышленные шумы и шум утечки) с максимальной амплитудой. Затем усиливают сигнал с помощью усилителя 7.

Далее сигнал поступает на параллельно соединенные узкополосные фильтры 8 и 9. Начало диапазона частот фильтра F₁ соответствует наименьшим амплитудам частот излучения промышленных шумов, в дальнейшем не оказывающих влияния на результаты определения.

Диапазон частот F₁ составляет, например, 0,8-1,2 кГц. Аналогично и F₂ настраивают на минимальную амплитуду промышленных шумов. Диапазон частот F₂ составляет, например, 1,2-2,2 кГц. Таким образом, выделяется суммарный диапазон частот узкополосных фильтров, образующий "окно", свободное от промышленных шумов. При этом фильтр F₁ улавливает диапазон частот, характерных для наибольшего удаления места течи, а фильтр F₂ (с наибольшими частотами) необходим для подтверждения достоверности факта утечки.

Синусоидальный сигнал фильтров F₁ и F₂ усиливается на выходном каскаде усилителя 12 и поступает на интегрирующий блок 13, который устанавливает порог амплитуды сигнала и задерживает кратковременные посторонние сигналы.

Электронное реле 14 предназначено для преобразования синусоидального сигнала в постоянный аналоговый с последующей передачей его на механическое реле 15.

Предлагаемый способ является простым в реализации, позволяет достоверно определить факт утечки в трубопроводе. Установкой трех датчиков можно определить направление, указывающее место утечки.

Изобретение относится к технике контроля трубопроводных систем. Техническим результатом изобретения является увеличение точности определения факта утечки. Способ включает определение акустического излучения в одной точке трубопровода путем выделения двух диапазонов частот посредством двух параллельно соединенных узкополосных фильтров, настроенных по минимальной амплитуде частот с последующей передачей сигнала на механическое реле. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ определения течи в напорном трубопроводе, включающий определение акустического излучения в одной точке напорного трубопровода с выделением диапазона частот, соответствующего утечке, отличающийся тем, что выделяют акустическое излучение с частотой, превышающей частоту шумов посредством двух параллельно соединенных узкополосных фильтров, последовательно настроенных на два диапазона частот, причем вышеупомянутые фильтры настраивают по минимальной амплитуде шумов с последующим установлением порога амплитуды выделенного акустического излучения и передачей преобразованного сигнала на механическое реле. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предварительно проводят отбор акустических излучений с максимальной амплитудой.