Способ обнаружения утечки водопровода Советский патент 1990 года по МПК G01M3/18 

1

(21)4634226/25-28

(22)09.01.89

(46) 30„11„90. Бнш, № 44

(72) В.В. Воинов, И.С. Ледовской,

В.В. Кругли ов и А.Фо Касабуцкий

(53)620.165.29(088„8)

(56) Заявка Японии № 60-245900, кл. F 17 .D 5/06, 1985о

(54)СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧКИ ВОДОПРОВОДА

I

(57. Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и позволяет повысить достоверность обнаружения утечки путем вьщеления шума, обусловленного нестационарностью процесса, т.ео шума, который обусловлен не только наличием дефектов, но и их

развитием. Он связан с расширением области, насьш1енной жидкостью. Это позволяет селектировать места течей от других, содержащих естественные дефекты. Пропускают ток через грунт и последовательно включенный с сопротивлением грунта резистор нагрузки, измеряют дисперсии флюктуации напряжения на резисторе нагрузки, изменяют величину сопротивления резистора до вьделения на нем максимальной дисперсии флюктуации напряжения, измеряют производную разности дисперсий напряжения на резисторе нагрузки и введенных в грунт электродах, а о наличии утечки судят по превышению измеренной производной порого- вого значения. 4 ил.

S

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и позволяет повысить достоверность обнаружения утечки путем выделения шума, обусловленного нестационарностью процесса, т.е. шума, который обусловлен не только наличием дефектов, но и их развитием. Он связан с расширением области, насыщенной жидкостью. Это позволяет селектировать места течей от других, содержащих естественные дефекты. Пропускают ток через грунт и последовательно включенный с сопротивлением грунта резистр нагрузки, измеряют дисперсии флуктуаций напряжения на резисторе нагрузки, изменяют величину сопротивления резистора до выделения на нем максимальной дисперсии флуктуаций напряжения, измеряют производную разности дисперсий напряжения на резисторе нагрузки и введенных в грунт электродах, а о наличии утечки судят по превышению измеренной производной порогового значения. 4 ил.

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и может бьп ь использовано для обнаружения утечки водопровода о

Цель изобретения - повьппение достоверности путем снижения помех от неоднородности грунта

На фиг. 1 показана схема реализации способа; на фиг, 2 - зависимость удельного сопротивления грунта р от времени в месте утечки; на фиг.З- зависимости производной разности дисперсий напряжений на резисторе и грунте от времени а - при наличии утечки; Ь - в отсутствии утечки); на фиг о 4 - блок-схема для расчета производной и сравнения ее с пороговой величиной.

Источник 1 питания соединен с резистором 2 нагрузки и с введенными в грунт электродами 3, 4 вблизи водопровода .5„ Выходы 6, 7, 8 резистора 2 соединены с входами широкополосного усилителя 9, последовательно соединенного с регулируемьм усилителем 10, квадратичным детектором .11, интегратором 12 и индикатором 13 о Выходы 6 и 8 соединены с квадратичным вольтметром 14, после- довательно соединенным с устройством 15 вычитания, дифференцирзтощим устройством 16 и ищщкатором 17, второй выход интегратора 13 соединен с вторым входом устройства 15 вычитания.

Источник 1 питания создает в измерительной цепи, состоящей из резистоО5

ОО 4

pa 2 нагрузки (величина сопротивления которого RH) и сопротивления грунта R.-., ток величиной

Т:

I

и

(1)

5

10

.15

де и - напряжение источника питания;

г - его внутреннее сопротивление о Пренебрегая сопротивлением источика питания (), определяют исперсию флюктуации тока выражением

ii (2)

(RH-)

де Т , R - дисперсии, флюктуации то ка и сопротивления грунта соответственно; RJ. - среднее значение сопротивления грунтао

Дисперсия флюктуации напряжения на 20 езисторе нагрузки равна

ц .),

Подстановка формулы (2) в (3) дает

yiRkik. (4)

( R;.) /

Исследуем выражение (4) на экстремум

25

30

Экстремум достигается при сопро - тивлении нагрузки RH Rj. Это означает, что при приведенном условии выражение (5) равно нулю, т.е.

«

Рещение уравнения (6) дает

нг Г

(7)

Следовательно, максимальная дисперсия флюктуации реализуется на сопротивлении нагрузки, равном сопротивлению грунта.

Дисперсия флюктуации напряжения на сопротивлении грунта равна

. - -г - fsfrtr- «)

Разность дисперсий флюктуации на- - пряжения на резисторе нагрузки и грунте на основании выражений (4) и .(8) равна

,,.-,,.,,.

(9)

Из выражения (9) при R R следует

MHi . dRr ,

5 () dit

8RI

10

15

;

о

а 20

т

dt

(10)

Кроме того, на основании зависимости (9) максимальное значение дисперсии флюктуации напряжения на резисторе нагрузке при Rц Ry, равно

(11)

U2

нт i6R2

Из выражений (10) и (11) следует.

d(AU2) .dRr/.,N

---, -.(12)

Таким образом, производная разности дисперсий флюктуации на сопротивлении нагрузки равна нулю при возрастании дисперсии за счет усиления мощности стационарной составляющей

-1--П.2. и отлична от нуля при наличии

dt

dRr

25

30

35

40

45 о

- 55

нестационарного .процесса Это

позволяет вьщелять неоднородности среды, которые имеют тенденцию к увеличению своего объема с,

В связи с неустойчивостью удельного сопротивления грунта для вьде- ления нестационарной составляющей процесса требуются значительное время измерения и специальная обработка результатов измерения. Приведенная на фиг„ 2 зависимость удельного сопротивления грунта р от времени в месте утечки не позволяет установить изменения среднего значения р с течением времени по внешним признакам

На фиг. 3 показан пример реализации предлагаемого способа зависимос„ duU2.

ти от времени производной г--

висимость q соответствует полученной на фиг о 2 зависимости p(t) и вьшвляdiU2 . f. ет наличие утечки, так как - -

на всем интервале измерения. Полоса пропускания аппаратуры 5 Гц - 5 кГц

Зависимость В соответствует отсутствию утечки на исследуемом участке. Среднее значение измеряемой производной на всем участке (фиг „ 2) равно нулю, т.е. пороговое значение прогнозирующей величины для селекции утечки равно нулю

Таким образом, достоверность предлагаемого.способа значительно выше достоверности известного о

10

20

Измерительная схгма (фиг, 4) работает следуюпщ,м образом.

Ток, создаваемый в измерительной цепи источником 1 питания, флюктуирует в результате изменения парамыров . рунта, через который он пропускает- ся с помощью введенных электродов 3 и 4. Флюктуации напряжения на резисторе 2 подаются на усилитель 9 и затем на регулируемый усилитель 10„ Регулировкой усиления усилителя 10 добиваются нормальной работы квадратичного детектора 11. После детектирования сигнал интегрируется интегра- тором 12 и индицируется индикатором 19. Время интегрирования определяется нижней граничной частотой полосы пропускания, которая выбирается из необходимости достаточной оперативности измере шй. Одновременно флюктуации напряжения на сопротивлении грунта измеряются квадратичным вольтметром 14. Затем с квадратичногб вольтметра 14 и интегратора 12 сигналы подаются на устройство 15 вычитания. Разность сигналов дифференцируется устройством 16, а индикатор 17 индицирует величину производной разности дисперсий напряжения о

Способ осуществляется следующим образом.

Формируют измерительную цепь, причем электроды 3,4 устанавливают перпендикулярно линии трассы, симметрично ее оси на расстоянии друг от друга, равном глубине залегания водопровода 5. Регулировкой напряжения источника 1 питания устанавливают в цепи питания ток, при котором диспер- .Q сия флюктуации напряжения, регистрируемая индикатором 13, превыщает собственный уровень щума измерительного устройства.

161D3476

Изменяя величину рнзистг а 2 нагрузки, устанавливают максимум показаний индикаторя 13. При этом величина сопротивления нагрузки соответствует сопроти}з.пению грунта „

При аномальном для трассы показании индикатора 13, свидетельствующем о наличии существенных неодно- родностей, регистрируют показания индикатора 17о В случае, если в течение 3-4 мин показания индикатора 17 остаются положительными, принимают решение о наличии утечки.

Пороговое значение дисперсии ф,пю- ктуаций тока устанавливают путем ее измерения в стороне от трассы. носят измерительную цепь на 5-6 м вдоль трассы и повторяют измерение.

25

30

35

Применение способа позволяет существенно повысить достоверность определения утечки. При этом существенная экономия обеспечивается снижением объема работ по вскрытию трассы

Формула изобретения

4

Способ обнаружения утечки водопровода, включающий введение в грунт вблизи трубопровода электродов пропускания электрического тока через грунт и измерение параметра, характеризующего электрическое сопротивление грунта, отличающийся тем, что, с целью повьщ1ения достоверности, в качестве параметра, характеризующего электрическое сопротивление, используют производную разности дисперсий напряжений на резисторе, включенном последовательно с электродами, и на электродах, а о наличии утечки судят по превышению измеренной производной порогового значения

Применение способа позволяет существенно повысить достоверность определения утечки. При этом существенная экономия обеспечивается снижением объема работ по вскрытию трассы

Формула изобретения

4

Способ обнаружения утечки водопровода, включающий введение в грунт вблизи трубопровода электродов пропускания электрического тока через грунт и измерение параметра, характеризующего электрическое сопротивление грунта, отличающийся тем, что, с целью повьщ1ения достоверности, в качестве параметра, характеризующего электрическое сопротивление, используют производную разности дисперсий напряжений на резисторе, включенном последовательно с электродами, и на электродах, а о наличии утечки судят по превышению измеренной производной порогового значения

ПХЮ ,0м.м

1254 фиг.г

dAU.,.n-9 В -dT ; t

9 4

О -4

А

фиг. 1

ff

хО.

J

Физ.З

ПГ1

t- «о

00

00