Устройство для определения места повреждения напорного трубопровода Советский патент 1991 года по МПК F17D5/02 

1

(21)4679149/29

(22)14.04.89

(46) 15.03.91. Бюл. № 10

(71)Киевский филиал Всесоюзного на- учно-исследовательского и проектноконструкторского института техники, технологии и организации управления строительством предприятий нефтяной и газовой промышленности

(72)А.И.Афонин, Б.П.Пляцек, Л„И„Ле- беда, В.КоЦапенко, Ю„В„Куц

и Но II. Гулидов

(53)621.646,95(088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР 1208402, кл„ F 17 D 5/02, 1983„

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ НАПОРНОГО ТРУБОПРОВОДА

(57) Изобретение относится к технике контроля трубопроводных систем и пред-, назначено для определения мест повреждения в заглубленных и недоступных техническому осмотру напорных трубопроводах. Цель изобретения - повышение точности определения оасстояния до места повреждения. Устройство выполняет анализ и обработку сигналов в полосе частот, адаптированной к полосе частот сигналов утечки Этим достигается уменьшение влияния фоновых шумов и помех на точность определения времени задержки, что обусловливает повышение точности определения расстояния до места повреждения. Полоса анализа устройства изменяется автоматически. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Ј

(Л

Изобретение относится к технике контроля трубопроводных систем и предназначено для определения мест, повреждения в заглубленных и недоступных техническому осмотру напорных трубопроводах.

Цель изобретения - повышение точ ности определения расстояния до места повреждения.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства для определения места повреждения напорного трубопровода; ,на фиг 2 - структурная схема узла определения спектра сигналов утечки.

Устройстве ,ч. определения мест повреждения напорного трубопровода содержит датчики I и 2, соединенные через усилители 3 и 4 с одинаковым коэффициентом усиления с входами узла 5 определения опорного сигнала, один из выходов которого ее единен с входом 32 узла 36 определения спектра сигналов утечки и через последовательно соединенные регулируемый фильтр 19 нижних частот, усилитель 23, регулируемый фильтр 21 верхних частот, усилитель 6 с автоматической регулировкой усиления, блок 8 формирования импульсов, блок II задержки и блок 12 циклической перестройки задержки с одним из входов блока 10 совпадения, другой выход учла Ь определения оперного сигнала через последовательно включенные регулируемый фильтр 20 нижних частот, усилитель 24, регулиО5СО СО Ј 00

руемый фильтр 22 верхних частот, усилитель 7 с автоматически регулируемым коэффициентом усиления и блок 9 формирования импульсов подключен к другому входу блока 10 совпадения. Выход блока 10 совпадений соединен с входом счетчика 13 совпадений, выход которого подключен к входу блока 14 сравнения и выделения большего числа совпадений0 Выход блока 14 сравнения и выделения большего числа совпадений связан с входом блока 15 хранения времени задержки, другой вход которого соединен с блоком 12 циклической перестройки задержки, а выход - с входом индикатора 16 времени задержки. Блок 18 программного управления подключен входом к тактовому генератору 17, а выход - к управляющим входам узла 5 определения опорного сигнала, блока 12 циклической перестройки задержки, блока 14 сравнения и выделения большего числа совпадений и угг равляющему входу 33 узла 36 определения спектра сигналов утечки, выходы 34 и 35 которого подключены соответственно к управляющим входам регулируемых фильтров 19 и 20 нихних частот и управляющим входам регулируемых фильтров 21 и 22 верхних частоте

Структурная схема узла 36 определения спектра сигналов утечки содержит N каналов, каждый из которых состоит из подключенных к входу 32 узла последовательно соединенных полосовых фильтров 23-1 - 23-N, детекторов 24-1 - 24-N, интеграторов 25-1 - 25-N и компараторов 26-1 - 26-N, вторые входы компараторов 26-1 - 26-N соединены параллельно и через последовательно включенные (N+l)rft детектор 27, (N+l)-ft интегратор 28 и усилитель 29 с переменным коэффициентом усиления подключены к входу 32 узла Шифратор 30 преобразует двухуровневые сигналы компараторов в коды управления частотами среза фильтров 19 и 20 нижних частот и 21 и 22 верхних частото Эти коды с двух выходов шифратора 30 записываются в регистр 31 памяти по импульсу на синхровходе, которые подключен к управляющему входу 33 узла. Два выхода регистра 31 памяти связаны с выходами 34 и 35 узла

Устройство для определения мест повреждения напорного трубопровода работает следующим образом.

Размещенные на трубе с обеих сторон от места дефекта датчики 1 и 2 принимают акустические сигналы утеч-

ки и преобразуют их в электрические Эти сигналы поступают через усилители 3 и 4 с одинаковым коэффициентом усиления на входы узла 5 определения напорного сигнала, выделяющего сигнал большего уровня, Т0е0 сигнал от расположенного ближе к дефекту датчика Этот сигнал направляется в канал устройства, содержащий блок 11 эадержкио Сигнал с выхода узла 5 оп5 ределения опорного сигнала проходят через частотозависимые цепи: регулируемые фильтры 19 нижних частот и 21 верхних частот в одном канале и, соответственно, регулируемые фильтры

0 20 и 22 в другом канале. Усилители 23 и 24, включенные между фильтрами, служат для их развязки и компенсации затухания электрических сигналов утечки в полосе пропускания фильтров. Час5 тота среза фильтров 19 и 20, а также фильтров 21 и 22 перестраивается соответственно с помощью сигналов с выходов 34 и 35 узла 36 определения спектра сигналов утечки, обеспечивая

0 прохождение сигналов утечки и подавление фоновых шумов и помех

Перестройка частоты среза фильтров может осуществляться, например, посредством цепей, входящих в состав

c фильтров. Сигналы с выхода фильтров верхних частот 21 и 22 проходят соответственно через усилители 6 и 7 с автоматической регулировкой усиления на блоки 8 и 9 формирования импульсов0

0 Сигнал от ближнего к месту дефекта датчика с выхода блока 8 формирования импульсов проходит через блок 11 задержки, блок 12 циклической перестройки задержки на один из входов бло5 ка 10 совпадения, на другой вход которого поступают сигналы с выхода блока 9 формирования импульсов. Ко- |личество совпавших импульсов подсчитывается счетчиком 13 совпадения им0 пульсов Полученное число импульсов для каждого фиксированного значения времени задержки пропорционально величине знаковой корреляционной функции сигналов датчиков 1 и 2 для дан5 ного значения времени задержки Максимальное значение знаколой корреляционной функции определяется в блоке 14 сравнения и выделения большего числа совпадений, а соответствующее это-

му значение задержки Т фиксируется в блоке 15 хранения задержки путем записи в него значения задержки из блока 12 циклической перестройки задери- ки по команде блока 14 сравнения и выделения большего числа. Полученное значение Т отображается на индикаторе

16времени задержки Блок 18 программного управления и тактовый генератор

17обеспечивают управление работой узла 5 определения опорного сигнала и узла 36 определения спектра сигналов и используется в устройстве для перестройки частот среза регулируе- мых фильтров 19 - 220

В предлагаемом устройстве место повреждения трубопровода определяется по формуле

1 I i ,

где X - расстояние до места повреждения от датчика, расположенного ближе к месту поврежде- ния;

L - расстояние между да чиками; С ,- скорость распространения звука по данному трубопроводу; Т - измеренное время задержки0 Предлагаемое устройство выполняет анализ и обработку сигналов в полосе частот, адаптированной к полосе частот сигналов утечки. Этим достигается уменьшение влияния фоновых шумов и помех на точность определения вре- мени задержки, что и определяет повышение точности определения расстояния до места повреждения.

Таким образом, введенные в предлагаемое устройство новые элементы и их соединения позволяют автоматически изменять полосу анализа устройства согласуй ее с полосой сигналов утечки, и тем самым уменьшать влияние фоновых шумов и помех на точность опре- деления времени задержки Т.

Использование предложенного устройства позволяет повысить точность определения времени задержки Т и за счет этого обеспечить более точное определение места повреждения заглубленных напорных трубопроводов.

Формула изобретения

5

0

5

« -

0

5

0

5

подключенные через усилители с один4 ковым коэффициентом усиления к входу узла определения стопорного сигнала, два усилителя с автоматической регулировкой усиления, выходы которых соединены с входами блоков формирования импульсов, блок совпадения импульсов, один из входов которого через последовательно включенные блок задержки и блок циклической перестройки задержки подключен к выходу одного блока формирования импульсов, второй вход блока совпадения подключен к выходу другого блока формирования импульсов, а выход - к входу счетчика совпадений импульсов, блок сравнения и выделения большего числа совпадений, вход которого подключен к выходу счетчика совпадений, а выход - к первому входу блока хранения времени задержки, второй вход блока хранения времени задержки соединен с блоком циклической перестройки задержки, а выход - с индикатором времени задержки, тактовый генератор и блок программного управления, вход которо-, го подключен к тактовому генератору, а выход - к узлу определения опорного сигнала, блоку циклической перестройки задержки и блоку сравнения и выделения большего числа совпадений, о т- лич ающееся тем, что, с целью повышения точности определения расстояния до места повреждения, в него введены узел определения спектра сигналов утечки, вход которого соединен с.одним из выходов узла определения опорного сигнала, а управляющий вход - с выходом блока программного управления, два регулируемых фильтра нижних частот, подключенных к выходам узла определения опорного сигнала, и два регулируемых фильтра верхних частот, входы которых через усилители соединены с выходами регулируемых фильтров нижних частот, а выходы - о входами усилителей с автоматической регулировкой усиления, один выход узла определения спектра сигналов утечки подключен к параллельно включенным управляющим входам регулируемых фильтров нижних частот, а второй - к параллельно включенным управляющим входам регулируемых фильтров верхних частот.

N каналов, состоящих из последовательно включенных полосового фильтра,детектора и интегратор а, входы полосовых фильтров соединены параллельно йподклю- чены к входу узл а, выходы интеграторов подключены к первым входаьШ компараторов,вторые входы которых соединены параллельно и подключены через последовательно соединенные (N+l)-8 де- to

тектор, (Ы+1)-й интегратор и усилитель с переменным коэффициентом усиления к входу узла, шифратор, входы которого соединены с выходами N компараторов, а выходы - с входами регистра памяти, синхров ход которого подключен к управляющему входу узла, выходы регистра памяти подключены к двум выходам узла.

Фиг. 1

Место побретдвния