СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МОРСКОГО УЧАСТКА ТРУБОПРОВОДА Российский патент 2002 года по МПК F17D5/06 G01M3/24 

Изобретение относится к области диагностики технического состояния морских участков трубопроводов и может быть использовано для мониторинга технического состояния трубопроводов, проложенных по морскому дну, с помощью гидроакустических средств.

Известен способ аналогичного назначения, в котором поставленная задача решается с помощью системы гидроакустических радиобуев [1].

Недостатками известного способа являются его невысокие точность и надежность, связанные с наличием морских шумов и низкого пространственного разрешения применяемой гидроакустической аппаратуры.

За прототип принят способ диагностики технического состояния морского участка трубопровода, заключающийся в использовании звуковых волн, принимаемых гидроакустическими приемниками, и обработке принятых звуковых сигналов в приемном тракте [2].

В прототипе для контроля за трубопроводом, проложенном, в частности, по морскому дну, на трубопроводе закрепляют акустические приемники с определенным шагом. В сам трубопровод вводят перемещающийся вдоль него источник звука. Акустические приемники принимают звуковые волны от источника звука и направляют выходные сигналы на систему обработки, расположенную на берегу. По результатам обработки проводят оценку места аварии трубопровода и диагностику его состояния.

Недостатком прототипа является необходимость ввода (и вывода) в трубопровод специального движущего источника звука и закрепление на трубопроводе приемников звука, что нарушает штатную эксплуатационную целостность трубопровода. Кроме того, с помощью прототипа невозможно проводить диагностику морского участка трубопровода без остановки процесса транспортировки по нему продукта.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является устранение отмеченных недостатков, т. е. получение возможности проведения диагностики технического состояния морского участка трубопровода с наперед заданной периодичностью или непрерывно без нарушения рабочего процесса транспортировки продукта.

Данный технический результат достигается за счет того, что в известном способе диагностики технического состояния морского участка трубопровода, заключающемся в приеме звуковых волн и обработке звуковых сигналов в приемном тракте, прием звуковых волн осуществляют с помощью N последовательно соединенных многолучевых гидроакустических антенн, установленных на морском дне параллельно контролируемому участку трубопровода, при этом формируют у каждой гидроакустической антенны примыкающие друг к другу лепестки многолучевых диаграмм направленности, ориентированных на N последовательно расположенных обозреваемых частей трубопровода таким образом, что первый лепесток многолучевой диаграммы направленности каждой гидроакустической антенны ориентирован на начало обозреваемой части трубопровода, а последний - на его конец, причем прием гидроакустическими антеннами звуковых волн, излучаемых контролируемым участком трубопровода, осуществляют в дальнем поле, и по принятым сигналам судят о параметрах вибраций трубопровода и о наличии в нем мест утечек.

В частном случае гидроакустическая антенна может быть выполнена с возможностью буксировки параллельно трубопроводу.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема устройства для реализации способа.

N последовательно соединенных многолучевых гидроакустических антенн 1 устанавливают параллельно контролируемому трубопроводу 2, расположенному на морском дне 3 морской акватории. Гидроакустические антенны 1 представляют собой кабельные многоканальные системы сбора, усиления, аналогово-цифрового преобразования сигналов от приемников акустического давления (гидрофонов), обозначенных на чертеже точками. Известными способами [3] формируют у каждой антенны 1₁, 1₂... 1_N примыкающие друг к другу лепестки многолучевых диаграмм 4₁, 4₂. . . 4_N направленности, ориентированные на последовательно расположенные и примыкающие друг к другу обозреваемые части 2₁, 2... 2_N трубопровода 2, расположенного в дальнем поле антенн.

Таким образом, N последовательно соединенных гидроакустических антенн 1 одновременно обозревают все участки контролируемого трубопровода 2, как показано на чертеже. Выходы гидроакустических антенн 1 подключены через N аналого-цифровых преобразователей (не показано) к обрабатывающей 5 и регистрирующей аппаратуре 6.

Обрабатывающая и регистрирующая аппаратура (береговая аппаратура 7) расположена на берегу (на чертеже за береговой линией 8).

Способ реализуется следующим образом.

Пульсации давления в трубопроводе приводят к возникновению вибраций трубопровода, что приводит к генерации в воде звуковых колебаний, которые регистрируются с помощью антенны 1 пассивным методом шумопеленгации. Принятые гидроакустической антенной 1 сигналы усиливаются, оцифровываются и по подводному кабелю (на чертеже кабель не обозначен цифрой) подаются на береговую аппаратуру 7.

Фактические значения вибраций сравниваются с допустимыми уровнями вибраций и таким образом определяются параметры технического состояния трубопровода 2, после чего делается заключение о возможности дальнейшей эксплуатации трубопровода.

При наличии утечки транспортируемого продукта на выходе антенны 1 появляется высокочастотный сигнал (поскольку в месте утечки генерируется высокочастотный шум), по которому обрабатывающая аппаратура 7 определяет место утечки.

Вибрации и высокочастотный шум утечки без труда различаются и разделяются по спектральным признакам.

Гидроакустическая аппаратура может работать как в периодическом (плановые проверки), так и непрерывном режимах с получением первичной информации практически в реальном масштабе времени. Таким образом, достигается поставленный технический результат.

Источники информации
1. "Подводная технология", под ред. И.Б. Иконникова. Л.: Судостроение, 1981 г., с. 84.

2. Заявка Японии 2 - 46840, кл. F 17 D 5/06, G 01 M 3/24, 1990 - прототип.

3. А. Л. Простаков "Электронный ключ к океану". Л.: Судостроение, 1986, с. 44-91.

Изобретение относится к диагностике технического состояния морских участков трубопроводов и может быть использовано для аварийного предупреждения и мониторинга технического состояния подводных трубопроводов с помощью гидроакустических средств. Параллельно контролируемому трубопроводу располагают гидроакустическую антенну, выполненную в виде множества последовательно соединенных многолучевых антенн с веерными диаграммами направленности. Пассивным способом антенна регистрирует параметры вибраций трубопровода, а также высокочастотный шум в местах утечек. Принятые сигналы направляются на береговую аппаратуру, где принимается решение о техническом состоянии трубопровода. Техническим результатом изобретения является возможность проведения диагностики технического состояния морского участка трубопровода с наперед заданной периодичностью или непрерывно без нарушения рабочего процесса транспортировки продукта. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ диагностики технического состояния морского участка трубопровода, заключающийся в приеме звуковых волн гидроакустическими приемниками и обработке принятых звуковых сигналов, отличающийся тем, что прием звуковых волн осуществляют с помощью N последовательно соединенных многолучевых гидроакустических антенн, установленных параллельно контролируемому участку трубопровода, при этом формируют у каждой гидроакустической антенны примыкающие друг к другу лепестки многолучевых диаграмм направленности, ориентированные на N последовательно расположенных обозреваемых частей трубопровода так, что первый лепесток многолучевой диаграммы направленности каждой гидроакустической антенны ориентирован на начало обозреваемой части трубопровода, а последний - на его конец, причем прием гидроакустическими антеннами звуковых волн, излучаемых контролируемым морским участком трубопровода, осуществляют в дальнем поле и по принятым сигналам судят о параметрах вибраций трубопровода, а также о наличии в нем мест утечек. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гидроакустические антенны выполнены с возможностью буксировки параллельно трубопроводу.