Способ определения местоположения течи в трубопроводах Советский патент 1991 года по МПК F17D5/06 

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля в трубопроводах и может быть использовано для обнаружения течей в трубопроводах с односторонним доступом.

Целью изобретения является повышение производительности и расширение функциональных возможностей путем определения местоположения течи в трубопроводах с односторонним доступом.

Способ заключается в определении местоположения течи в трубопроводах путем регистрации превышения акустического излучения над шумами.

Регистрацию производят в одной точке трубопровода. Первоначально регистрируют превышение акустического излучения над шумами в никзчастотной области рабочего диапазона, затем регистрируют акустическое излучение на более высоких частотах и фиксируют наибольшую частоту, при которой акустическое излучение утечки превышает шумы, а расстояние до течи определяют по предварительно построенным для данного трубопровода графическим зависимостям частотных компонентов акустического излучения от расстояния до течи при соответствующей фиксированной частоте.

На фиг, 1 приведены экспериментальные кривые зависимости акустического излучения от расстояния для различных частот регистрации; на фиг. 2 - структурная схема акустического течеискателя.

Реализация способа возможна благодаря тому, что при истечении жидкости из

Оел о

сквозного дефекта трубопровода возникает широкополосное акустическое излучение с большой амплитудой в частотном диапазоне от единиц герц до нескольких сотен килогерц, мало изменяющееся от изменения размеров дефекта. Сигналы акустического излучения распространяются по трубе и по мере прохождения определенного расстояния затухают, причем высокочастотные компоненты проходят меньшее расстояние, чем низкочастотные.

Из графиков, приведенных на фиг. 1, следует, что-при регистрации акустического излучения в точке, находящейся на большом расстоянии от утечки, преобладают низкочастотные составлякщие. По мере приближения к течи возникают высокочастотные составляющие сигнала, так как затухание звука при распространении по трубе увеличивается с повышением частоты, Зависимость коэффициента затухания от частоты различных волн, распространяющихся по трубе, определяется выражением

а К f, где а - затухание, дБ;

К - коэффициент, учитывающий диаметр трубы, ее материал и характер грунта с внешней стороны;

f - частота регистрации акустического излучения.

Из предварительно установленной зависимости уровня акустического излучения при распространении по трубе от расстояния до утечки для различных частот регистрации можно получить количественную оценку расстояния до течи.

Устройство для осуществления способа содержит электроакустический преобразователь 1, предварительный усилитель 2, ступенчатый аттенюатор 3, фильтр 4 нижних частот, согласующий каскад 5, смеситель 6, полосовой усилитель 7, измеритель 8 среднеквадратичного напряжения, регистратор 9, ступенчато перестраиваемый генератор 10.

В качестве электроакустического преобразователя 1 используется пьезоэлектрический преобразователь. Предварительный усилитель служит для усиления сигнала, снимаемого с пьезопреобразователя, с целью улучшения соотношения характеристик сигнала и шума на входе аттенюатора. Ступенчатый аттенюатор 3 обеспечивает калиброванное значение затухания до 60 дБ (с шагом 10 дБ) для того, чтобы обеспечить неискаженное усиление и измерение в диапазоне изменений входных сигналов от 0 до 80 дБ. Фильтр 4 нижних частот с частотой среза 200 кГц обеспечивает защиту основного полосового усилителя по промежуточному и зеркальному каналам приема. Согласующий каскад 5 предназначен для согласо- вания аттенюатора 3 и смесителя 6. Смеситель 6 совместно со ступенчатым перестраиваемым генератором 10 осуществляет перенос из области частот 10 Гц - 200 кГц в полосу частот полосового усилителя 7, равную, например (500 ± 1,6) кГц. Полосовой усилитель 7 с постоянным

0 коэффициентом и постоянной полосой пропускания обеспечивает усиление сигнала на частоте (500 ± 1,6) кГц. Постоянство полосы пропускания достигается путем установки в усилителе фильтра сосредоточенной

5 селекции. Полоса пропускания полосового усилителя F выбирается из условия F«Af/n, где Д f 0,1-200 кГц - рабочий диапазон частот течеискателя, п - число частот ступенчато перестраиваемого генератора.

0 Ступенчатый генератор 10 предюзна- чен для формирования опорных синусоидальных частот, необходимых для работы смесителя 6 и выбранных таким образом, чтобы регистрировать акустическое излуче5 ние в различных точках диапазона частот 0,1-200 кГц.

Постоянство полосы пропускания, коэффициента усиления усилителя 7 и ступенчатость в переключении генератора 10

0 позволяют измерять и сравнивать спектральные плотности мощности акустического излучения (АИ) в различных точках частотного диапазона. Оценка уровня АИ производится по регистратору 9. шкала ко5 торого градуируется е среднеквадратиче- ских значениях напряжения, измеряемого блоком 8.

Способ осуществляется следующим образом. Для доступа к трубе выполняют

0 шурф. Приемный преобразователь 1 устанавливают на стенку трубы. Первоначально регистрируют превышение акустического излучения над шумами узкополосным измерительным устройством в низкочастотной

5 области рабочего диапазона, убеждаясь в наличии утечки Затем переходят на более высокую частоту регистрации путем ступенчатого переключения частоты генератора 10. Фиксируют наибольшую частоту, при

0 которой акустическое излучение утечки превышает шумы. Расстояние до течи определяют по предварительно построенным для данного трубопровода графическим зависимостям частотных компонентов акусти5 ческого излучения от расстояния до течи для данного трубопровода при соответствующей фиксированной частоте. Графические зависимости получают экспериментально с помощью имитатора утечки путем измерения уровня АИ утечки на фиксированных

частотах fn в диапазоне 100 Гц - 200 кГц пг формуле

,4fn-i, где п - число фиксированных частот.

Значения фиксированных частот выбраны из условия равномерного перекрытия частотного диапазона, при этом начальную частоту выбирают исходя из зашумленности трубопровода. В приведенных графиках fi 8 кГц, .

Например, зафиксирована наибольшая частота, равная 84 кГц, при которой акустическое излучение утечки превышает шумы. При этом уровень акустического излучения составил 0,1 мВ. Из точки на кривой(фиг.1), соответствующей фиксированной частоте измеренному уровню акустического излучения, проводим прямую аа параллельную оси ординат. Расстояние до течи будет равно координате точки пересечения прямой, проведенной параллельно оси ординат, с горизонтальной осью, т.е. 90 м

Использование предлагаемого способа определения расстояния до течи позволяет свести к минимуму время поиска утечек, сократить сроки испытания трубопроводов за счет сокращения шурфов до 1, тем самым повысить производительность и обеспечить возможность контроля трубопроводов с односторонним доступом, локл лизация утечек на которых невозможна известными способами.

5Формула изобретения

Способ определения местоположения течи в трубопроводах путем регистрации превышения акустического излучения над

0 шумами, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и расширения функциональных возможностей путем определения местоположения течаз трубопроводах с односторонним до5 ступор, регистрацию проводят в одной точке трубопровода, причм первоначально регистрируют превышение акустичаского излучения над шумами в низкочастотной области рабочего диапазона, затем регистри0 руют акустическое излучение на более высоких частотах и фиксируют наибольшую частоту, при которой акустическое излучение утечки превышает шумы, а расстояние до течи определяют по предварительно по5 строенным для данного трубопровода графическим зависимостям частотных компонентов акустического излучения от расстояния до течи при соответствующей фиксированной частоте.

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля в трубопроводах и может быть использовано для обнаружения течей в трубопроводах с односторонним до- стулом. Способ заключается в определении местоположения течи в трубопроводах путем регистрации превышения акустического излучения над шумами в одной точке трубопровода. Первоначально регистрируют превышение акустического излучения над шумами в низкочастотной области рабочего диапазона, затем регистрируют акустическое излучение на более высоких частотах и фиксируют наиболее высокую частоту, при которой акустическое излучение утечки превышает шумы. Расстояние до течи определяют по предварительно построенным для данного трубопровода графическим зависимостям частотных компонентов акустического излучения до течи при соответствующей фиксированной частоте. Использование предлагаемого способа позволяет повысить производительность и обеспечить возможность контроля трубопроводов с односторонним доступом. 2 ил. с/1 С

90

т zoo

Фиг.1

Фиг. 2.