Устройство для поиска мест утечек магистральных трубопроводов Советский патент 1992 года по МПК G01M3/24 

Изобретение относится к устройствам определения места утечки жидкости в трубопроводах и предназначено для определения координат течи в газо-и нефтепроводах.

Известно устройство для определения , координат течи объекта, содержащее два первичных датчика вибрации, устанавливаемых на обследуемый объект, два усилителя, блок измерения отношения принятых сигналов, блок вычисления координат и индикатор.

Однако это устройство имеет низкую точность и достоверность при использов а- нии его на протяженных подземных коммуникациях, обусловленную тем, что закон затухания сигналов от течи вдоль трубопроводов значительно зависит от условий прокладки, наличия подвижных и неподвижных опор. Определение координат течей данными устройствами возможно только при отсутствии помех.

Наиболее высокую точность и достоверность определения координат течи обеспечивают корреляционные течеискатели с АЦП в обоих каналах и многоразрядным цифровым коррелятором.

Известно также устройство, в котором сигналы от первичных вибропреобразователей, установленных на концах обследуемого трубопровода, после усиления поступают в блок корреляционной обработки по кабелям.

Недостатком устройства является низкая производительность, обусловленная не„«%

-ч -ч

00

Ч

обходимостью на каждом обследуемом объекте прокладывать кабель, и невозможность применения его в ряде ситуаций, например на переходах через транспортные магистрали. Практически применение кабельной связи возможно лишь на участках трубопроводов длиной до 400 м.

Наиболее близким к изобретению является устройство для обнаружения течи в закрытых трубах пассивным способом. Это устройство характеризуется тем, что оно со- держит первичные вибропреобразователи, устанавливаемые на концах обследуемого трубопровода, два усилителя, радиопередатчик и радиоприемник по одному из каналов, фильтры, коррелятор и дисплей. Применение радиоканала позволяет значительно повысить мобильность устройства, расширить его функциональные возможности.

Однако устройству-прототипу присущ недостаток, заключающийся в том, что радиоканал ограничивает динамический диапазон аналоговых сигналов на уровне АО...60 дБ, что, с учетом сильного затухания 1 сигналов течей вдоль трубопроводов и наличия сильных акустических и электромагнитных помех, делает возможным его работоспособность только на секциях трубопроводов длиной менее двух километров.

Целью изобретения является расширение диапазона размеров регистрируемых течей и увеличение длин надежно диагностируемых секций трубопроводов.

Поставленная цель достигается тем, что устройство поиска мест утечек магистральных трубопроводов, содержащее первый и второй датчики вибрации, устанавливаемые на концах диагностируемой секции трубопровода, первый и второй усилители, входы которых подключены к выходам первого и второго датчиков вибрации соответственно, первый и второй фильтры, входы которых подключены к выходам первого и второго усилителей соответственно, цифровой кор- релягор, дисплей, вход которого подключен к выходу цифрового коррелятора, передатчик и приемник, дополнительно содержит первый АЦП, вход которого подключен к выходу первого фильтра, а выход - к первому входу цифрового коррелятора, второй АЦП, вход которого подключен к выходу второго фильтра, шифратор, вход которого подключен к выходу второго АЦП, а выход - ко входу передатчика, дешифратор, вход которого подключён к выходу приемника, а выход - к второму входу цифрового коррелятора.

Введение новых блоков и связей позволяет расширить динамический диапазон

сигналов, поступающих на коррелятор от датчиков, установленных на трубе.

Так, при использовании 12...14 разрядных АЦП динамический диапазон сигналов

составляет 72.,.84 дБ. Благодаря этому становится возможным и целесообразным в качестве коррелятора использовать многоразрядный цифровой вычислитель, что позволяет регистрировать более слабые течи

0 при большем уровне внешних шумов, чем в устройстве прототипе.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит первый 1 и второй

5 2 датчики вибрации, предназначенные для преобразования виброакустических сигналов в электрические, первый 3 и второй 4 усилители для усиления электрических сигналов, первый 5 и второй 6 фильтры для

0 выделения требуемой полосы частот, цифровой коррелятор 7 для измерения взаимной корреляции двух сигналов, дисплей 8, предназначенный для отображения цифровой и графической информации, передатчик

5 9 для создания электрических колебаний высокой частоты и управления ими с целью передачи информации на расстояние при помощи электромагнитных волн, приемник 10 для приема, преобразования и ис0 - пользования энергии электромагнитных волн, излученных антенной передающего устройства, первый 11 и второй 12 АЦП, предназначенные для дискретизации во времени и квантования по уровню входных

5 аналоговых сигналов, шифратор 13 для преобразования двоичного кода в циклический и дешифратор 14, предназначенный для преобразования циклического кода в двоичный с обнаружением и исправлением

0 ошибок. Первый и второй датчики установлены на концах диагностируемой секции трубопровода.

Устройство работает следующим образом.

5Первый и второй датчики вибрации устанавливаются на концах обследуемого участка трубопровода. Виброакустические сигналы, возбуждаемые течью, распространяются вдоль трубопровода в обоих направ0 лениях и воспринимаются первым и вторым датчиками, с выходов которых электрические сигналы поступают на первый и вто- рой усилители соответственно. С помощью первого и второго фильтров

5 производится выделение рабочей полосы частот, оптимальное значение которой оп- - ределяется параметрами трубопровода и помеховой обстановкой. Первый и второй АЦП преобразуют входные сигналы в цифровые коды. С выхода первого АЦП цифровые коды поступают на первый вход цифрового коррелятора 7 непосредственно. Из-за большого пространственного удаления второго АЦП от цифрового коррелятора для передачи кодов с выхода второго АЦП на второй вход цифрового коррелятора используется радиоканал.

Коды с выхода второго АЦП поступают на шифратор 13, с помощью которого формируется циклический код, Сигнал с выхода шифратора поступает на вход передатчика 9, излучающего радиосигнал. Этот радиосигнал принимается приемником 10 и поступает на дешифратор 14, с помощью которого производится восстановление двоичного кода из циклического с обнаружением и исправлением ошибок, возникающих в радиоканале из-за воздействия различных помех. С выхода дешифратора 14 цифровые коды поступают на второй вход цифрового коррелятора 7, в котором производится расчет массива коэффициентов корреляции между сигналами, принятыми первым и вторым датчиками, для различных величин задержек ними. Результаты расчетов выводятся на дисплей 8.

По величине задержки, при которой наблюдается максимум коэффициента корреляции, определяется положение течи

L (D-UT)/2,

где L - расстояние вдоль трубы от места установки первого датчика до места течи;

D - длина трубы между первым и вторым датчиками;

1U - скорость распространения виброакустического сигнала от течи вдоль трубопровода;

Т - величина задержки сигнала с первого датчика относительно сигнала с второго датчика, при которой наблюдается максимум коэффициента корреляции.

Использование предлагаемого изобретения позволит расширить диапазон размеров регистрируемых течей и увеличит длину диагностируемых секций трубопровода. Формула изобретения

Устройство для поиска мест утечек магистральных трубопроводов, содержащее первый и второй датчики вибрации, устанавливаемые на концах диагностируемой секции трубопровода, первый и второй

усилители, входы которых подключены к выходам первого и второго датчиков вибрации соответственно, первый и второй фильтры, вход первого из которых подключен к выходу первого усилителя, цифровой коррелятор, дисплей, вход которого подключен к

выходу цифрового коррелятора, передатчик

и приемник, отличающееся тем, что,

с целью расширения диапазона размеров

регистрируемых течей и увеличения длин

надежно диагностируемых секций трубопроводов, оно снабжено первым аналого- цифровым преобразователем, вход которого подключен к выходу первого фильтра, а выход - к первому входу цифрового

коррелятора, вторым аналого-цифровым преобразователем, вход которого подключен к выходу второго фильтра, шифратором, вход которого подключен к выходу второго аналого-цифрового преобразователя, а выход - к входу передатчика, и дешифратором, вход которого подключен к выходу приемника, выход - к второму входу цифрового коррелятора, а вход второго фильтра подключен к выходу второго

усилителя.

n

Тру&олро8од

/

5

i

I

т

Использование: определение места утечки жидкости в трубопроводах. Сущность изобретения: на концах диагностируемой секции трубопровода установлены два датчика вибрации, последовательно соединенные с усилителями, фильтрами и первым и вторым аналого-цифровыми преобразователями. Передатчик соединен с выходом шифратора, выход которого соединен с выходом второго АЦП. Приемник последовательно соединен с дешифратором, цифровым коррелятором, первый вход которого соединен с выходом первого АЦП, и с дисплеем, Дешифратор восстанавливает двоичный код из циклического с обнаружением и исправлением ошибок, возникающих в радиоканале из-за помех. В цифровом корреляторе проводится расчет коэффициентов корреляции между сигналами датчиков для различных величин задержек между ними. 1 ил.