СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОХОЖДЕНИЯ ОЧИСТНОГО ИЛИ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПОРШНЯ В МАГИСТРАЛЬНОМ ГАЗОПРОВОДЕ Российский патент 2011 года по МПК F17D5/00 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для контроля динамики и управления движением очистного или контрольно-измерительного поршня в магистральном газопроводе (МГ).

Известен способ контроля прохождения очистного или контрольно-измерительного поршня в МГ, реализуемый в устройстве аналогичного назначения, принятый за прототип /Патент РФ №2030678, кл. F17D 05/00, 1995/.

Известный способ заключается в приеме и преобразовании акустических сигналов, возникающих при прохождении поршнем крановых площадок газопровода, пьезоэлектрическими преобразователями, последующей обработке выходных сигналов преобразователей в блоках вторичной аппаратуры и их регистрации в устройствах регистрации. При этом прототип может применяться на нескольких КП без изменения сущности технического решения.

Недостатком прототипа является низкая обнаружительная способность движения поршня в МГ, связанная с малым соотношением полезного сигнала и окружающего шума и невозможность контроля средней скорости движения поршня, а также отсутствие контроля достоверности получаемых результатов.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является получение возможности контроля текущей средней скорости поршня и его местоположения в МГ, получение возможности управления динамикой движения поршня, а также контроль достоверности получаемых результатов.

Данный технический результат достигают за счет того, что в известном способе контроля прохождения очистного или контрольно-измерительного поршня в магистральном газопроводе, заключающемся в приеме и преобразовании акустических сигналов, возникающих при прохождении поршнем крановых площадок газопровода, пьезоэлектрическими преобразователями, последующей обработке выходных сигналов преобразователей в блоках вторичной аппаратуры и их регистрации в устройствах регистрации, прием акустических сигналов на крановых площадках проводят в полосе частот акустических сигналов, генерируемых в газовом потоке газопровода вибрациями стенок газопровода и корпуса поршня, а последующую обработку выходных сигналов преобразователей в блоках вторичной аппаратуры проводят одновременно на крановых площадках, ближайших к движущемуся поршню, путем выделения из принятых акустических сигналов периода следования импульсов, генерируемых ударами поршня при прохождении им стыковочных сварных швов газопровода, в полосе частот (0,2…2) кГц, и по результатам обработки определяют текущую среднюю скорость и местоположение поршня в магистральном газопроводе, а также вырабатывают команды управления движением поршня.

Прием и преобразование акустических сигналов, возникающих при прохождении поршнем крановых площадок газопровода пьезоэлектрическими преобразователями, можно проводить в полосе частот (0,2…30) кГц.

Дополнительно проводят контроль уровня акустического фона, вызываемого дросселированием газового потока, протекающего между стенками газопровода и поршнем.

Контроль акустического фона дросселирования проводят в полосе частот (20…30) кГц.

Дополнительно проводят акселерометрический прием вибраций газопровода, возникающих при прохождении поршня через крановую площадку.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлена блок-схема устройства, реализующего способ акустического контроля прохождения поршня в МГ, на фиг.2, 3, 4 - временные диаграммы, поясняющие существо способа.

Блок-схема устройства для реализации способа в МГ 1 (фиг.1) включает: крановые площадки с шаровыми кранами 2₁ и 2₂ (КП2₁ и КП2₂), стояки отбора газа 3₁ и 3₂, моноблоки пьезоэлектрических преобразователей 4₁ и 4₂, кабели питания и связи 5₁ и 5₂, устройства регистрации и передачи данных 6₁ и 6₂, а также поршень 7, двигающийся в МГ 1.

Способ контроля прохождения очистного или контрольно-измерительного поршня в МГ реализуется следующим образом.

Прием акустического шума (сигнала) с помощью пьезоэлектрического акустического преобразователя (АП), согласно формуле изобретения, проводят в полосе частот акустических сигналов, генерируемых в газовом потоке газопровода вибрациями стенок газопровода и корпуса поршня. Акустические сигналы вызываются ударами поршня при прохождении им стыковочных сварных швов газопровода с выделением характерного периода следования отдельных ударов поршня. Период следования определяется расстоянием между стыковочными сварными швами МГ 1 и скоростью движения поршня 7. Измерение акустического сигнала ударов поршня проводится в диапазоне (0,2…2,0) кГц. Это позволяет увеличить соотношение сигнал/шум на выходе моноблока 4 и увеличить тем самым дальность обнаружения ударов поршня в МГ 1 (фиг.1).

Дополнительно проводят прием акустического фона дросселирования толкающего газового потока. Этот фон генерируется на значительно более высоких частотах, чем акустический сигнал ударов поршня и поэтому локализован вблизи самого поршня, что может быть использовано для контроля момента прохождения поршнем крановой площадки. Контроль акустического фона дросселирования проводят в полосе частот (20…30)кГц.

Дросселирование газа происходит между стенками МГ 1 и корпусом поршня 7. Это позволяет выделить момент прохождения или остановки поршня 7.

Кроме того, дополнительно проводят акселерометрический прием вибраций газопровода, возникающих при прохождении поршня через крановую площадку для повышения точности определения момента прохождения поршня через крановую площадку. Точность определения момента прохождения КП влияет на точность определения текущего положения поршня в МГ.

Работа устройства, реализующего способ, иллюстрируется результатами натурных испытаний, проведенных на участке магистрального газопровода КС Тула - КС Воскресенск 30.09.2008 г. На фиг.2 и 3 приведены фрагменты хронограмм записей сигналов, вызванных ударами движущегося поршня о сварные швы, передаваемых с моноблоков одновременно с двух соседних крановых площадок (KIT2₁ и КП2₂) в системный расчетный блок. На фиг.2а) и б) даны фрагменты хронограмм прохождения поршня 7 через КП2₁ и КП2₂ соответственно, переданные с моноблока, установленного на КП2₁. На фиг.3а) и б) аналогичные фрагменты хронограмм прохождения поршня, переданные с моноблока, установленного на КП2₂ (в 30 км от КП2₁). На фиг.2 и 3 по оси X даны временные координаты зарегистрированных сигналов в безразмерных единицах. Хронограмма сигналов акустических датчиков обозначена буквой А. Для подтверждения правильности полученных результатов одновременно снималась хронограмма Б, полученная с помощью акселерометров, установленных на моноблоках 4.

Из приведенных данных видно, что, во-первых, оба моноблока контролируют достоверность результатов работы друг друга и адекватно фиксируют моменты прохождения поршнем КП. Таким образом, реальное значение дальности обнаружения ударов значительно превышает половину расстояния между КП, что позволяет осуществлять взаимный контроль достоверности полученных результатов соседними моноблоками. Во-вторых, оба моноблока зафиксировали задержку поршня при прохождении КП2₂ на 15 с. Расчет текущих средних значений скорости движения поршня по периоду сигналов, исходя из стандартного расстояния между сварными швами 11 м, по хронограммам с обоих моноблоков показал близкие значения: по КП2₁ скорость прохождения была (8,1±0,1) км/час; по КП2₂ соответственно (8,3±0,1) км/час. Таким образом, оба моноблока идентично контролируют динамику движения поршня на всем участке МГ от КП2₁ до КП2₂.

На фиг.4 приведена хронограмма записи уровней акустического фона дросселирования при прохождении поршнем крановой площадки с остановкой в ней поршня на 20 с. Кривая А представляет запись в полосе контроля акустических сигналов, вызываемых ударами поршня о стыковочные сварные швы (0,2…2,0 кГц), кривая Б - в полосе контроля фона дросселирования газового потока (20…30) кГц. Наличие стационарного участка на кривой Б между пиками интенсивности фона дросселирования идентифицирует чистое время остановки поршня в крановой площадке на 20 с.

Способ контроля прохождения очистного или контрольно-измерительного поршня в магистральном газопроводе относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для контроля динамики и управления движением очистного или контрольно-измерительного поршня в магистральном газопроводе. Прием акустических сигналов на крановых площадках проводят в полосе частот акустических сигналов, генерируемых в газовом потоке газопровода вибрациями стенок газопровода и корпуса поршня, а последующую обработку выходных сигналов преобразователей в блоках вторичной аппаратуры проводят одновременно на крановых площадках, ближайших к движущемуся поршню, путем выделения из принятых акустических сигналов периода следования импульсов, генерируемых ударами поршня при прохождении им стыковочных сварных швов газопровода, в полосе частот (0,2…2) кГц и по результатам обработки определяют текущую среднюю скорость и местоположение поршня в магистральном газопроводе, а также вырабатывают команды управления движением поршня. Технический результат - получение возможности контроля текущей средней скорости поршня и его местоположения в магистральном трубопроводе, получение возможности управления динамикой движения поршня, а также контроль достоверности получаемых результатов. 4 з.п. ф-лы; 4 ил.

1. Способ контроля прохождения очистного или контрольно-измерительного поршня в магистральном газопроводе, заключающийся в приеме и преобразовании акустических сигналов, возникающих при прохождении поршнем крановых площадок газопровода, пьезоэлектрическими преобразователями, последующей обработке выходных сигналов преобразователей в блоках вторичной аппаратуры и их регистрации в устройствах регистрации, отличающийся тем, что прием акустических сигналов на крановых площадках проводят в полосе частот акустических сигналов, генерируемых в газовом потоке газопровода вибрациями стенок газопровода и корпуса поршня, а последующую обработку выходных сигналов преобразователей в блоках вторичной аппаратуры проводят одновременно на крановых площадках, ближайших к движущемуся поршню, путем выделения из принятых акустических сигналов периода следования импульсов, генерируемых ударами поршня при прохождении им стыковочных сварных швов газопровода, в полосе частот (0,2…2) кГц, и по результатам обработки определяют текущую среднюю скорость и местоположение поршня в магистральном газопроводе, а также вырабатывают команды управления движением поршня.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что прием и преобразование акустических сигналов, возникающих при прохождении поршнем крановых площадок газопровода пьезоэлектрическими преобразователями, проводят в полосе частот (0,2…30) кГц.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно проводят контроль уровня акустического фона, вызываемого дросселированием газового потока, протекающего между стенками газопровода и поршнем.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что контроль акустического фона проводят в полосе частот (20…30) кГц.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно проводят акселерометрический прием вибраций газопровода, возникающих при прохождении поршня через крановую площадку.