СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ТРУБОПРОВОДА Российский патент 2004 года по МПК F17D5/02 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для обнаружения негерметичности стенки трубы магистрального трубопровода.

Известен способ обнаружения утечек газа (нефтепродукта) из трубопровода, основанный на регистрации акустических колебаний, вызываемых появлением негерметичности его стенки [1, 2, 3]. В числе причин, которые приводят к появлению “свища”, назовем коррозию, низкий уровень качества сварных соединений, наличие трещин и каверн материала стенки трубопровода и т.д.

Наиболее близким по существенным признакам к заявляемому решению является способ определения местоположения течи в трубопроводах, основанный на регистрации акустических колебаний, распространяющихся по металлу трубы, который позволяет определить расстояние до места возникшей негерметичности [4].

Однако данный способ определения негерметичности обладает рядом причин, не позволяющих достичь требуемого технического результата. Главная из них состоит в высокой степени затухания акустических колебаний в металле трубопровода, который покрыт теплоизолирующей оболочкой, обладающей высокими виброгасящими и вибропоглощающими свойствами. Нарушение данного изолирующего покрытия при длительном сроке работы трубопровода приводит к прямому контакту стенки трубопровода с окружающей средой (грунт, вода), что делает эффект вибропоглощения и затухания еще более значимым. Более того, предлагаемый метод контроля требует дополнительного использования специальных графических зависимостей, с помощью которых определяется расстояние до места возникновения течи в трубопроводе, что снижает оперативность обнаружения возникшей утечки. И, наконец, данный способ не позволяет определить геометрические размеры (условный диаметр) возникшей негерметичности.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является оперативная ликвидация возможных аварийных и как, следствие, экологических ситуаций, возникающих при эксплуатации трубопроводного транспорта.

При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении надежности работы линейной части трубопровода за счет оперативного обнаружения его негерметичности, способной привести к серьезной аварии, и расширении функциональных возможностей путем определения расположения возникшей негерметичности.

Поставленный технический результат достигается тем, что в способе обнаружения негерметичности трубопроводов, основанном на регистрации акустических шумов, возникающих в месте утечки среды из трубопровода, используют в качестве передающего канала информации среду, которая его заполняет, при этом регистрируют амплитудно-частотную характеристику спектра гидроакустических шумов в герметичном трубопроводе и сравнивают его со спектром гидроакустических шумов в трубопроводе, имеющем негерметичность, а по возникшему рассогласованию названных спектров, которое выражается в появлении дополнительной высокочастотной компоненты в составе спектра гидроакустических шумов в трубопроводе с негерметичностью, регистрируют факт возникновения негерметичности в его стенке. Кроме того, измеряют амплитудный уровень дополнительной высокочастотной компоненты спектра гидроакустических шумов в трубопроводе и по его величине определяют геометрические размеры возникшей негерметичности. Помимо этого указанную высокочастотную компоненту одновременно регистрируют на двух соседних перекачивающих станциях и по разности ее амплитудных значений определяют место возникшей негерметичности.

Между техническим результатом и существенными признаками изобретения существует следующая причинно-следственная связь.

Именно использование в качестве передающего канала информации (связи) о месте возникшей негерметичности (“свища”) не стенки трубопровода, а непосредственно среды (газ, пар, жидкость), заполняющей трубопровод, позволяет достичь требуемого технического результата. Известно, что любое движение среды в трубопроводе сопровождается излучением звука и, значит, в волноводной системе трубопровода при установившемся процессе ее движения формируется стационарная картина акустического поля со своей амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ). Поскольку свойства среды в трубопроводе при его эксплуатации остаются квазипостоянными, то единственными факторами, способными изменить гидроакустический АЧХ, являются либо изменения технологического движения продукта в трубопроводе, либо появление утечки, вызванной теми или иными обстоятельствами.

Способ реализуется следующим образом.

При заданном технологическом режиме движение жидкости или газа (расход, давление, температура и т.д.) в установившемся режиме регистрируют АЧХ спектра гидроакустических шумов в герметичном трубопроводе. Аналогичные измерения АЧХ шумов производят в трубопроводе, имеющем негерметичность (например, утечку/или “свищ”). Сопоставляя спектры шумов в обоих случаях, устанавливают их рассогласования, которые выражаются в появлении дополнительной высокочастотной компоненты в составе спектра гидроакустических шумов негерметичного трубопровода, регистрируют факт возникновения негерметичности в его стенке. Измеряют амплитудный уровень дополнительной высокочастотной компоненты и по его величине определяют геометрические размеры (условный диаметр) возникшей негерметичности.

Для определения места расположения “свища” в трубопроводе (его линейной координаты) дополнительную высокочастотную компоненту одновременно регистрируют на двух соседних перекачивающих станциях негерметичного (проблемного) участка трубопровода и по разности ее амплитудных значений определяют место возникшей негерметичности.

Предлагаемый способ отличается высокой степенью быстродействия поступающей информации и оперативностью ее обработки с использованием современных электронно-измерительных систем. Это позволяет оперативно принимать решения по недопущению развития аварийной ситуации на магистральном трубопроводе, приводящей, как правило, к серьезным экологическим последствиям.

Источники информации

1. Ионин Д.А., Яковлев Е.И. Современные методы диагностики магистральных газопроводов. - Л.: Недра, 1987, с.70.

2. А.с. 1590824 СССР, МКИ F 17 D 5/06. Акустический способ определения местоположения течи в трубопроводе. Б.М. Лапшин, Е.Д. Николаева. Опубл. 07.09.90. Бюл. № 33.

3. Пат. 1715212 РФ, МКИ F 17 D 5/00. Способ выявления и определения местоположения утечки в трубопроводах. В.А. Астафьев, Н.П. Гулидов, Л.И. Лебеда, В.Н. Матьков. Опубл. 23.02.92. Бюл. № 7.

4. А.с. 1651016 СССР, МКИ F 17 D 5/06. Способ определения местоположения течи в трубопроводах. Б.М. Лапшин, Е.Д. Николаева. Опубл. 23.05.91. Бюл. № 19 (прототип).

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для обнаружения негерметичности стенки трубы магистрального трубопровода. Для обнаружения негерметичности трубопроводов используют в качестве передающего канала информации среду, которая его заполняет, при этом регистрируют факт возникновения негерметичности по появлению в составе спектра акустических шумов дополнительной высокочастотной компоненты. Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы линейной части трубопровода за счет оперативного обнаружения его негерметичности и расширение функциональных возможностей путем определения расположения возникшей негерметичности. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ обнаружения негерметичности в трубопроводе, основанный на регистрации акустических шумов, при этом в качестве канала передачи информации используют среду, заполняющую трубопровод,отличающийся тем, что регистрируют факт возникновения негерметичности по появлению в составе спектра акустических шумов дополнительной высокочастотной компоненты.2. Способ по п.1,отличающийся тем, что измеряют амплитудный уровень дополнительной высокочастотной компоненты спектра гидроакустических шумов в трубопроводе и по его величине определяют геометрические размеры возникшей негерметичности.3. Способ по п.1,отличающийся тем, что дополнительную высокочастотную компоненту одновременно регистрируют на двух соседних перекачивающих станциях и по разности ее амплитудных значений определяют место возникшей негерметичности.