Способ определения мест утечек в трубопроводах Советский патент 1992 года по МПК G01M3/18 

Изобретение относится к области технического диагностирования трубопроводных коммуникаций, в частности к способам определения утечек в подземных трубопроводах.

Известен способ определения утечек в подземных трубопроводах с помощью коаксиального кабеля, прокладываемого в непосредственной близости от трубопровода или спирально обматываемого вокруг трубопровода. Внутренний и наружный проводники кабеля разделены пористой диэлектрической оболочкой, При возникновении утечки нефтепродукты проникают в пористую диэлектрическую оболочку, разделяющую внутренний и наружный проводники кабеля, в результате чего изменяется емкостное сопротивление между проводниками коаксиального кабеля и изменение этого сопротивления служит индикатором утечки,

Однако этот способ имеет ряд недостатков. Во-первых, этот способ применим только при условии, что на трубопровод в процессе строительства наложен специальный кабель. Во-вторых, этот способ определяет только факт утечки, но не местоположение утечки. В-трстьих, прокладка специального кабеля в процессе строительства трубопровода требует дополнительных затрат. D-четвертых, известный способ не обладает достаточной

х| xj х| О

тшЛ

4S

чувствительностью к малым утечкам нефтепродукта.

Наиболее близким техническим решением является способ определения мест утечек в трубопроводах, в котором одним из электродов является покрытие, выполненное на наружной поверхности теплоизоляционного материала, а другие электроды подключены непосредственно к трубопроводу с текущей средой в нескольких, определенным образом выбранных точках. Величину утечки определяют по разности длительности импульсов мультиплексора, определяемого электрической емкостью между указанными электродами и длительностью импульсов ждущего мультивибратора, определяемого электрической емкостью конденсатора сравнения.

Однако этот способ имеет ряд недостатков. Во-первых, этот способ применим только в том случае, если есть возможность свободного выбора точек подключения непосредственно к трубопроводу, что представляет определенную трудность при обследовании подземных трубопроводов. Во-вторых, этот способ применим только для трубопроводов с металлизированным покрытием теплоизоляционного слоя, что также сужает область применения данного изобретения.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей и повышение чувствительности способа.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе к трубопроводу и к металлическому покрытию теплоизоляционного слоя подключается несколько электродов и по разности длительности импульсов мультиплексора, определяемого электрической емкостью между указанными электродами и длительности импульсов ждущего мультивибратора, определяемого электрической емкостью конденсатора сравнения определяют величину утечки.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что в качестве измеряемого параметра используют электрическую емкость между зондом и трубопроводом как обкладками электрического конденсатора. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения новизна. В известном решении контролируют изменение диэлектрических свойств теплоизоляционного материала трубопровода. В заявляемом решении определяется изменение электрической емкости вследствие изменения диэлектрической проницаемости грунта в результате утечек из трубопровода. Это отличие позволяет утверждать о соответствии заявляемого решения критерию изобретения существенные отличия.

Измерение электрической емкости пары зонд-трубопровод в трех точках на поверхности земли, когда одна из точек замера находится непосредственно над

трубопроводом, а две другие - на расстоянии х и 2х от первой точки замера, причем расстояния откладываются по прямой перпендикулярной оси пролегания трубопровода, позволяет определить глубину

залегания трубопровода с достаточно высокой точностью. Глубина залегания трубопровода определяется следующим образом.

По величине электрической емкости

пары зонд-трубопровод, измеренной в трех точках (Ci, Ca и Сз), определяют безразмерный относительный параметр t по формуле

25

t Сз(С2-С1)/(С2(Сз-С1).

0)

Глубина залегания трубопровода определяется по следующей зависимости:

30

d At2 + Bt + D,

(2)

где А, В, С - коэффициенты, определяемые конкретными параметрами зонда. Затем определяется величина теоретической электрической емкости пары зонд-трубопровод для рассчитанной глубины залегания трубопровода d по формуле

55.5

Ln(l+V7 + d2 ) -Ь d - V + d2 + 0.693

(3)

Наличие мест утечек подлине трубопровода определяется по отношению зна- чений электрической емкости пары зонд-трубопровод, экспериментальной, измеренной непосредственно над трубопроводом, и теоретической:

К

CL Ci

(4)

На фиг.1 представлена схема измерения электрической емкости пары зонд-тру- бопровод, где обозначено: 1 - положение зонда в первой точке замера непосредственно над трубопроводом;

2 - положение зонда во второй точке замера на удавлении х от первой точки замера;

3- положение зонда в третьей точке замера на удалении 2х от первой точки замера;

4- поверхность грунта;

5- заглубленный трубопровод. На фиг.2 представлена последовательность определения места утечки нефтепродукта в подземном трубопроводе, где обозначено:

1- заглубленный трубопровод;

2- место утечки нефтепродукта и грунт;

3- поверхность грунта;

4- зависимость глубины залегания трубопровода по его длине;

5- зависимость величины отношения теоретической электрической емкости пары зонд-трубопровод, к величине электрической емкости, измеренной непосредственно над трубопроводом по длине трубопровода.-

Предлагаемый способ определения мест малых утечек в подземных трубопроводах реализован следующим образом, Первоначально определяется местоположение заглубленного трубопровода по величине электрической емкости пары зонд-трубопровод. При нахождении непосредственно над трубопроводом величина электрической емкости принимает максимальное значение. Следующий шаг - определение направления пролегания трубопровода посредством поворота зонда вокруг фиксированной точки, Максимальное значение величины электрической емкости указывает на направление заглубленного трубопрово- да. В данной точке определяется значение электрической емкости (Ci). Затем зонд переносится во вторую и трет ыо точки замера параллельно по прямой, перпендикулярной направлению оси трубопровода, на рассто- янии х и 2х соответственно. В этих точках определяется величина электрической емкости (Са и Сз). Затем результаты измерений (Ci, C2 и Сз) преобразовываются в безразмерный относительный параметр К по фор- , рассчитывается глубина залегания подземного трубопровода (d) по формуле 2 и определяется величина теоретической электрической емкости пары зонд-трубопровод (Ci) по формуле 3, причем глубина залегания трубопровода в формуле 3 является величиной, полученной по формуле 2. Затем определяется безразмерный относительный параметр К по формуле 4.

Аналогичные операции производятся в нескольких точках по трассе трубопровода По результатам проведенных измерений и расчетов по длине трубопровода строится график (фиг.2). Резкое изменение величины К в некоторой области по длине трубопровода указывает на возникновение утечки нефтепродукта в грунт из подземного трубопровода на данном участке.

Использование предлагаемого способа определения мест малых утечек в подземных трубопроводах обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

-позволяет выявить незначительные утечки нефтепродукта в подземных трубопроводах;

-позволяет определить с высокой точностью область распространения плтна нефтепродукта в грунте;

-доступность и дешевизна измерительной аппаратуры, а также простота конструкции зонда позволит снизить затраты на реализацию способа.

Формула изобретения Способ определения мест утечек в трубопроводах путем измерения электрической емкости между трубопроводом и электродом по всей трассе трубопровода, отличающ и и с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей и повышения чувствительности, в качестве электрода используют стержневой зонд, измерение электрической емкости осуществляют при параллельном расположении зонда относительно оси трубопровода на поверхности грунта непосредственно над трубопроводом, дополнительно измеряют электрическую емкость при плоскопэрал- лельном переносе зонда по поверхности грунта в направлении, перпендикулярном оси трубопровода, на двух расстояниях х и 2х от положения при первом измерении по трем измеренным значениям определяют глубину залегания трубопровода, теоретическое значение электрической емкости для этой глубины и отношение теоретического значения к измеренному непосредственно над трубопроводом, повторные измерения по всей трассе трубопровода осуществляют аналогично и определяют по всей трассе значение К, и по изменен ига этого значения определяют место утечки.

I1}

Чь -&r w -4 ч

7,, И

/rX // ГОГ Ч1 / /7|Ч Ч v / Л V

Изобретение относится к способам определения мест малых утечек в подземных трубопроводах пссредстзом воздействия на них электрического поля и позволяет расширить функциональные возможности способа и повысить чувствительность к появлению мапых утечек нефтепродукта. Первоначально определяют электрическую емкость между диагностируемым трубопроводом и стержневым зондом при параллельном расположении зонда относительно оси трубопровода на поверхности грунта непосредственно над трубопроводом. Затем проводят аналогичные замеры в двух сопряженных точках на расстоянии х и 2х от точки первого замера при плоскопараллельном переносе зонда в направлении, перпендикулярном оси трубопровода, и по трем измерениям вычисляют глубину залегания трубопровода. Рассчитывают теоретическое значение электрической емкости для этой глубины, определяют отношения величин теоретической и экспериментальной, измеренной непосредственно над трубопроводом, электрических емкостей по всей трассе диагностируемого трубопровода и по величине отношений электрических емкостей определяют место утечки нефтепродукта по трассе трубопровода. 2 ил. сл с

k

d

VsX vVZTX CvVv7

х

Фиг „I

.