Способ автоматизированного выявления поврежденного участка в трубопроводных системах Советский патент 1992 года по МПК F17D5/02 

н

Изобретение м.б. использовано для автоматизированного выявления поврежденного участка в трубопроводных системах с тупиковой разводкой во всех инженер ных трубопроводных сетях городского хозяйства. Цепь изобретения - повышение надежности, эффективности и точности определения момента и места повреждения при уменьшении числа контролируемых узлов. Датчики давления устанавливают в контролируемых узлах. Задают последовательность и дискретность опроса участков и определяют поврежденный участок по величине изменения давления. Датчики устанавливают, в узлах, обладающих наибольшей чувствительностью к утечке, для чего перед оперативным выявлением повреждений производится анализ гидравлической сети с помощью ЭВМ путем построения матрицы по заданной формуле. На основе опроса датчиков и статистического анализа ряда последовательных замеров давления в каждом контролируемом узле выделяют группу участков, для к-рых наибольшее кол-во узлов, обладающих наибольшей чувствительностью к утечке, для проверяемого участка совпадает с узлами, в к-рых изменилось давление. Из этой группы выбирают участок с наибольшей вероятностью -оценки участка, считающегося поврежденным. 1 ил. С «%

о о

м о

Изобретение относится к технике обнаружения повреждений трубопроводов и может быть использовано во всех инженерных трубопроводных сетях городского хозяйства.

Известен способ определения мест утечек в трубопроводных сетях, основанный на улавливании переднего фронта (импульса) волны понижении давления. При известных скоростях распространения волны, длинах участков и разности времени прихода переднего фронта волны к контрольным точкам определяют место повреждения.

Этот метод дорог и сложен. Его применение предъявляет высокие требования к техническому обеспечению, так как он требует высокоскоростных некоммутируемых каналов связи. Метод отличает также низкая помехоустойчивость, что затрудняет его практическую реализацию (1),

Из известных способов для обнаружения поврежденных участков трубопроводов наиболее близким по технической сущности является способ, основанный на регистрации снижения давления, где с целью определения поврежденного участка задают последовательность опроса датчиков давления и допустимые скорости понижения давления, замеряют давление в контролируемых узлах, вычисляют скорость его изменений между замерами, сравнивают ее с допустимой и по превышению последней определяют поврежденный участок.

Недостатком этого способа являются высокая стоимость, трудность технической реализации и низкая эффективность1 определения поврежденного участка.

Для выявления поврежденных участков требуется, чтобы каждый узел сети (место слияния и разделения потоков) был контролируемым-, т.е. был оснащен датчиком давления и аппаратурой телемеханики, что требует большой протяженности каналов связи.

Трудность технической реализации этого способа на практике обусловлена необходимостью установки в подземных камерах и колодцах аппаратуры телеизмерения ввиду преимущественно подземной прокладки инженерных коммуникаций.

Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности, эффективности и точности определения момента и места повреждения при уменьшении числа контролируемых узлов.

Поставленная цель достигается тем, что по способу автоматизированного выявления поврежденного участка в трубопроводных системах, который включает в себя установку датчиков давления в контролируемых узлах, задание последовательности и дискретности их опроса и определение поврежденного участка по величине изменения давления, датчики устанавливают в узлах, обладающих наибольшей чувствительностью к утечке, для чего перед оперативным выявлением повреждений производится анализ гидравлической сети с помощью ЭВМ на предмет сравнения чувствительности узлов

путем построения матрицы чувствительности по формуле:

15 3,Г

20

где Stj - элементы матрицы чувствительности;

OKI. GJI - расчетные расходы на участке, между узлами К и i. J и 1;

Рк, PI, PJ - расчетные давления в узлах

К, I, j;

далее выбираются узлы, обладающие наибольшей чувствительностью к утечке на данном участке по зависимости:

5

0

5

0

где OK, okni - среднеквадратичная ошибка измерений в К и Кт узлах, а затем на основе опроса датчиков и статистического анализа ряда последовательных замеров давления в каждом контролируемом узле выделяют группу участков, для которых наибольшее количество контролируемых узлов, обладающих наибольшей чувствительностью к утечке для проверяемого участка, совпадает с узлами, в которых изменилось давление, а из этой группы выбирают участок с наибольшей вероятностью оценки участка, считающегося поврежденным.

Формула предусматривает расчет элементов матрицы для трех случаев: а) несмежных узлов; б) смежных узлов; в) совпадающих узлов.

При анализе патентной и научно-технической литературы не выявлено технических решений, в которых присутствуют признаки, сходные с совокупностью отличительных признаков заявляемого технического решения.

Следовательно, предлагаемое техническое решение обладает критерием существенные отличия.

На чертеже представлено устройство, реализующее предлагаемый способ.

Устройство содержит датчики 1 давления, вычислительное устройство 2, преобразователь 3 давления в электрический сигнал, блок 4 передачи информации, канал 5 связи, блок 6 приема информации, устройство 7 согласования, печатающее устройство 8 и системы 9 отображения информации.

Способ осуществляют следующим образом.

С интервалом 1-5 мин вычислительное устройство 2 через устройство 7 согласования, блок 6 приема информации и преобразователь 3 давления и опрашивает датчики 1 давления.

Для каждого контролируемого узла запоминается ряд последовательных измерений, давления. После получения очередного значения вычисляются статические характеристики (среднее, дисперсия и т.д.) по первой и второй половинам этого ряда измерений.

Если среднее значение, рассчитанное по второй половине ряда измерений, статистически значимо отличается от средней первой половины, а другие характеристики статистически устойчивы, признается факт резкого изменения давления в данном узле.

После локализации поврежденного участка вычислительное устройство 2 снова начинает регулярный опрос датчиков 1 давления. Алгоритм выявления к локализации повреждений функционирует постоянно.

Выбор точек контроля по защите трубопроводной системы производится исходя из технической возможности и анализа матрицы чувствительности. Общее число датчиков определяется технико-экономическим расчетом и может быть значительно меньше полного числа узлов сети.

После этого переходят к оперативному выявлению повреждений.

Как показывают проведенные технико- экономические расчеты, годовой экономический эффект от внедрения предложенного способа для района с установленной мощностью источника 250 Гкал/ч превышает 185,0 тыс. рублей.

Формула изобретения Способ автоматизированного выявления поврежденного участка в трубопроводных системах, включающий установку

датчиков давления в контролируемых узлах, задание последовательности и дискретности их опроса и определение поврежденного участка по величине изменения давления,

отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, эффективности и точности определения момента и места повреждения при уменьшении числа контролируемых узлов, датчики устанавливают в

узлах, обладающих наибольшей чувствительностью к утечке, для чего перед опера- тивным выявлением повреждений производится анализ гидравлической сети с помощью ЭВМ на предмет сравнения чувствительности узлов путем построения матрицы чувствительности по формуле:

20 Sr,

-1.

где Sij - элемент матрицы чувствительности:

Ою, GJI - расчетные расходы на участке: , Рк, PI, PJ - расчетные давления в узлах, далее выбираются узлы, обладающие наибольшей чувствительностью к утечке на данном участке по зависимости

j Syx SyKmj

Ok CTKm

Где SyK, SyKm - элемент матрицы чувствительности контрольного узла Km к участку у:

OK, 0km - среднеквадратичная ошибка измерений в К и Km узлах,

а затем на основе опроса датчиков и статистического анализа ряда последовательных замеров давления в каждом контролируемом узле выделяют группу участков, для которых наибольшее количество контролируемых узлов, обладающих наибольшей чувствительностью к утечке, для проверяемого участка совпадает с узлами в которых изменилось давление, а из этой группы выбирают участок с наибольшей в ероятностью оценки участка, считающегося поврежденным.