Устройство для обнаружения утечек в изолированном трубопроводе Советский патент 1992 года по МПК F17D5/02 

Изобретение относится к устройствам дистанционного контроля состояния трубопроводов и предназначено для обнаружения повреждений в трубопроводах гидротранспортных систем.

Известно устройство для обнаружения места течи в трубопроводе с электропроводящей жидкостью, снабженное изолированным проводником, п|эоложенным вдоль трубопровода и подключенным к одному из зажимов моста постоянного тока. Изолированный проводник охватывает наружную поверхность трубопровода, стенка которого соединена с другим зажимом моста постоянного тока, при at ом проводник может быть навит на трубопровод по спирали и

размещен между слоями бумажной изоляции, облитой снаружи битумом-;

При разрыве трубопровода вытекающая жидкость замыкает в электрическую цепь стенку трубопровода и проложенный,по его поверхности проводник, а моста постоянного тока зафиксирует сопротивление зтого проводника до места контакта с трубопроводом, т. е. расстояние до места течи.

Недостатком устройства является отсутствие возможности применения его при передаче по трубопроводу горючих непроводящих электрический ток жидкостей (диэлектриков) и опасность возник новения Искры, так как напряжение непосредственно подается к датчику течи.

Известно также устройство для обнаружения места течи в изолированном трубопроводе для жидкости, содержащее проводник, проложенный вдоль трубопровода по спирали и размещенный между внутренним слоем пористой изоляции и внешним слоем гидроизоляции, а также последовательно связанные основной генератор импульсов с частотозадающей емкостью, компаратор и вторичный преобразователь.

При заполнении капилляров в пористой изоляции жидкостью в месте течи трубопровода изменится импеданс коаксиального кабеля и от этого участка происходит отражение зондирующих импульсов, посылаемых генератором. По времени прихода отраженных импульсов определяется место течи. Однако устройство сложно в изготовлении и его нельзя применить для горючих непроводящих жидкостей (диэлектриков), а также сохраняется возможность воспламенения горючих жидкостей, так как чем длиннее трубопровод, тем требуется большая мощность импульсов генератора.

Целью изобретения является расшире.ние функциональных вйзможностей и повышенмб безопасности эксплуатации.

Это достигается тем, что предлагаемое устройство, содержащее проводник, проложенный вдоль трубопровода по спирали и развращенный между внутренним слоем пористой изоляции и внешним слоем гидроизоляции, а также последовательно связанные основной генератор импульсов с частотозадающей емкостью, компаратор и вторичный преобразователь, дополнительно снабжено вспомогательным генератором импульсов, подключенным к другому входу компаратора, причем частртозадающай емкость основного генератора образована трубопроводом и проводником, а вторичный преобразователь выполнен в виде частотомера. При этом вспомогательный генератор импульсов выполнен с частотозадающей емкостью, равной емкости основного генератора при неповрежденном состоянии трубопровода.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - графики выходных напряжений, поясняющих работу компаратора.

Устройство содержит плоский проводник 1, трубопровод 2, с жидкостью, слой 3 пористой изоляции (например, бумажной), слой 4 гидроизоляции, основной и вспомогательный генераторы 5,6 импульсов, соответственно компаратор 7 и вторичный преобразователь 8.

Проводник 1, проложенный вдоль трубопровода 2 по спирали и размещенный между внутренним слоем 3 пористой изоляции и слоем 4 гидроизоляции, соединен с

последовательно связанными основным генератором 5 импульсов, компаратором 7 и вторичным преобразователем 8, вспомогательный генератор 6 импульсов подключен к другому входу компаратора 7, причем

частотозадающая емкость основного генератора 5 импульсов образована с трубопроводом 2 и проводником 1, а вторичный преобразователь 8 выполнен в виде частотомера. Вспомогательный генератор 6 импульсов выполнен с частотозадающей емкостью, равной емкости основного генератора 5 импульсов при неповрежденном состоянии трубопровода. Основной и вспомогательный генераторы 5, 6 импульсов выполнены по одинаковой схеме, различие состоит в том, что для основного генератора 5 импульсов частотозадающей емкостью является емкость, образованная трубопроводом 2 и плоским

проводником 1, с изолирующим слоем 3 из пористой изоляции и вспомогательный генератор б импульсов имеет возможность подстройки. Компаратор служит для выделения разности частот и позволяет выделять разкостную частоту (см. фиг. 2) при условии различия значений частот не более чем на 30%. Устройство работает следующим образом.

При монтаже устройства значение емкости С2 генератора 6 подбирают приблизительно равной значению емкости С1, образованной трубопроводом 2 и проводником 1.

о БИ а И

С2«С1

где go - диэлектрическая постоянная, равная 8,85-10. ф/м;

ц - диэлектрическая проницаемость

пористой изоляции:

а - ширина плоского проводника 1,

I - длина проводника 1 на определенном участке трубопровода 2; h - толщина слоя 3 пористой изоляции.

С помощью резистора R2 генератора б устройство настраивают так, чтобы стрелка магнитоэлектрического микроамперметра / А частотомера 8 находилась около нуля (или колебалась около нуля).

При заполнении слоя 3 пористой изоляции непроводящей жидкостью в месте течи трубопровода изменяется емкость С1, так как диэлектрическая проницаемость БЖ жидкостей больше, чем проницаемость и изоляции, на значение АС. А Г - Г г - оБж а 1у AL/ -v-уж-v-yj- - о ей а (ж и) 1 h где Суж электрическая емкость участка трубопровода 2, заполненного жидкостью в месте течи; Су - емкость участка трубопровода 2 до заполнения жидкостью в месте течи; 1у - длина проводника 1, соответствующая участку трубопровода 2, заполненного жидкостью в месте течи. Относительное применение емкости определяется выражением, А ДС 1у /% , (еи ) При изменении значения емкости С1 изменяется частота следования импульсов генератора 5 fs на выходе Ri С 1 компаратора 7 появляется разностная частота, которая фиксируется частотомером 8, который указывает на факт течи в зоне трубопровода 2, контролируемого устройстВОМ.kОтносительное изменение частоты определяется выражением еи11 +1у(еж ) Если устройство используется в трубопроводе для перекачки электропроводящих жидкостей, то в случае утечки жидкости происходит шунтирование входа генератора 5 и соответственно уменьшение частоты,импульсов основного генератора 5 импульсов. Практические расчеты показывают, что емкость погонного километра трубопровода с навитым проводником составляет десятки тысяч пикофарад. Относительное изменение частоты на 1 км трубопровода составляет примерно сотые доли от первоначально установленного значения частоты ...500 Гц, что обеспечивает устойчивую и надежную работу устройства. Изобретение позволяет обнаруживать утечки неэлектропроводящих жидкостей (диэлектриков) и электропроводящих, причем утечка.продукта обнаруживается на стадиях просачивания, а также нарушения гидроизоляции. При попадании на трубопровод воды е 81 стрелка прибора частотомера отклоняется на более большее значение, чем при утечке продукта ,..40. В предлагаемом устройстве проводник 1 подключен к входу микросхемы и потенциальное напряжение, приложенное к проводнику 1, равно 1 В, ток при замыкании провода на трубопровод 2 не превышает 5...6 мА и является безопасным. Кроме того, можно вход основного генератора 5 подключить к проводнику 1 через конденсатор емкостью С(50...100) С1, что исключает подачу напряжения к проводнику 1 и не нарушает режим работы устройства. Формула изобретения 1.Устройство для обнаружения утечек в изолированном трубопроводе для жидкостей, содержащее проводник, проложенный вдоль трубопровода по спирали и размещенный между внутренним слоем пористой изоляции и внешним слоем гидроизоляции, а также последовательно связанные основной генератор импульсов с частотозадающей емкостью, компаратор и вторичный преобразователь, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения безопасности эксплуатации, он снабжен вспомогательным генератором импульсов, подключенным к другому входу компаратора, причем частотозадающая емкость основного генератора импульсов образована трубопроводом и проводником, а вторичный преобразователь выполнен в виде частотомера. 2.Устройство по п. 1, отл и ч а ю щеес я тем, что вспомогательный генератор импульсов выполнен с частотозадающей емкостью, равной емкости основного генератора при неповрежденном состоянии трубопровода.

Фиг- 2

Изобретение относится к устройствам дистанционного контроля состояния трубопроводов и может быть использовано для обнаружения повреждений в трубопроводах, служащих для транспортировки горю-. чих и неэлектропроводных жидкостей. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение безопасности эксплуатации. Датчиком течи явдйется емкость, образованная трубопроводом 2 ипроводником 1, проложенным вдоль трубопровода 2 по спирали между внутренним слоем 3 пористой изоляции и внешним слоем гидроизоляции, являющаяся частотоза- дающей для основного генератора 5 импульсов, соединенного с одним из входов компаратора 7, к другому входу которого подключен вспомогательный генератор 6 импульсов, выполненный с частотозадаю- щей емкостью, равной емкости основного генератора 5 импульсов при неповрежденном состоянии трубопровода 2. При заполнении пористой изоляции 3 жидкостью в месте течи меняется диэлектрическая проницаемость и соответственно меняются емкость датчика течи и частота импульсов основного генератора 5 импульсов, разностная частота выделяется компаратором 7 и фиксируется частотомером 8. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.соС