УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА АВАРИИ ТРУБОПРОВОДА Советский патент 1974 года по МПК F17D5/02 

1

Изобретение относится к средствам контроля напорного трубопроводного транспорта жидких и газообразных продуктов по подземным и надземным трубопроводам. Оно может быть использовано при эксплуатации или гидравлических испытаниях (опрессовке) трубопроводов городских систем холодного и горячего водоснабжения, теплоснабжения, газоснабжения, а также в других отраслях народного хозяйства, эксплуатирующих нефтепродуктопроводы, дальные водопроводы, газопроводы и т. п. с целью своевременного, дистанционного и точного определения места аварийного повреждения, разрыва трубопровода.

Известны устройства автоматического определения .места аварии трубопровода.

Однако эти устройства сложны, а также не соответствуют современным требованиям быстродействия, точности, дистанционности, требуют при эксплуатации больших затрат груда.

Целью изобретения является упрощение конструкции устройства.

Это достигается тем, что один из датчиков размещен на внешней поверхности трубопровода и подключен на вход приемного блока запуска, а другой установлен внутри трубопровода и подключен на вход приемного блока остановки.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит датчики волновых колебаний 1 и 2, устанавливаемые на контролируемом трубопроводе Зин месте 4; приемный узел 5 запуска, приемный узел 6 остановки и измерительный узел 7.

Эти датчики и узлы располагаются и подключаются один к другому таким образом, чтобы было обеспечено использование физического процесса, происходящего при аварии, на котором основано действие предлагаемого устройства. Оба датчика 1 и 2 устанавливаются обязательно в одном месте на трубопроводе и обязательно в разных его средах, т. е. один на стенке трубопровода, например металлической, а другой - внутри трубопровода в среде транспортируемого продукта, например в воде. Взаимосвязь узлов должна быть обязательно следующей: датчик 1 на стенке трубопровода подключается электрически ко входу приемного узла 5 запуска, датчики 2 в

транспортируемом продукте подключаются ко входу приемного узла 6 остановки, выходные сигналы узлов 5 н 6 подаются на вход измерительного узла 7. Только такое сочетание указанных узлов устройства позволяет достичь

цели изобретения.

Так как датчики устройства должны работать в различных физических средах, они различаются по типу и чувствительности.

Приемные узлы зануска и остановки предназначены для приема сигналов от соответствующих датчиков и выработки при этом управляющих сигналов, идущих без задержек на вход измерительного узла, для включения и отключения отметчика времени в измерительном узле.

Измерительный узел устройства, предназначенный для измерения разности времен прихода сигналов от датчиков и указания величины расстояния до места аварийного разрыва трубопровода, содержит отметчик времени, который запускается и останавливается по сигналам от нриемных узлов запуска и остановки. Шкала отметчика времени является указателем расстояния до места аварии. Реализация перечисленных узлов устройства не представляет трудностей, так как они собираются из выпускаемых промышленностью элементов и изделий.

Действие устройства основано на способе, предусматривающем использование волновых колебаний, распространяющихся в различных физических средах вдоль трубопровода при возникновении аварийного повреждения и утечки на трубопроводе.

При напорном трубопроводном транспорте жидких или газообразных однородных продуктов в .момент аварийного повреждения разрыв стенки трубопровода и возникновения утечки появляются, как следствие этого, волновые колебания, распространяющиеся в продукте внутри трубопровода (например, в воде), в материале трубопровода (например, в металле) и в грунте или воздухе, окружающих трубопровод. Учитывая, что волновые колебания распространяются вдоль трубопровода в каждой из указанных физических сред с иной скоростью, можно, производя регистрацию момента прихода передних фронтов этих колебаний по каждой из сред к месту регистрации и получая разность времен прихода этих фронтов, определять, кроме факта возникновения разрыва и утечки и времени их возникновения, расстояние до места по длине трубопровода, где произошел разрыв. Влияние наложения скорости течения продукта по трубопроводу на скорость волновых колебаний в продукте практически равно нулю,, так как последняя на два порядка выше, чем первая.

Возьмем случай регистрации колебаний от разрыва металлического трубопровода для транспорта жидкости.

При скорости распространения волновых колебаний в металле FI и в жидкости Уг расстояние X от места повреждения и утечки до места 4 регистрации передних фронтов волн датчиками равно

, или ,

где /1 и /2 - зафиксированные моменты времени прихода к месту регистрации передних фронтов волн аварии соответственно по металлу и по жидкости.

V, t

Так как или

t.

. 2 - 1

Уг t,

Обозначив /2 - ti -- Д. получим к,-К, д

Уг У.,-М

откуда t,

VI - V Z

Наконец, обозначив V- - V , получим окончательно

Г-1/ / Л 1/, -т- .

1-2

Полученный результат показывает, что расстояние X до места утечки онределяется для данного трубопровода только переменной величиной Д, т. е. разностью времен прихода волновых колебаний от аварии к месту установки датчиков, а остальные величины-V, Vz и АУ1-2 - для данного трубопровода и продукта постоянны. Поэтому можно считать постоянным коэффициентом величину

К, тогда .

Такая зависимость позволяет легко градуировать шкалу измерительного узла непосредственно в единицах длины, т. е. снабдить измерительный узел указателем расстояния до места аварии. Точное время tp возникновения разрыва устанавливается по времени t- прихода фронта волновых колебаний по металлу стенок трубопровода

X

V,

Установленное на трубопроводе устройство срабатывает при возникновении аварийного разрыва и утечки, т. е. происходит автоматическое восприятие датчиками и регистрация приемными узлами пришедших по металлическим стенкам трубопровода и продукту в нем передних фронтов волновых колебаний от аварии, измерение разности времени их прихода и указание на шкале измерительного узла расстояния между местом установки датчиков

и местом аварии. При необходимости производится передача сигналов и показаний устройства на диспетчерский пункт с помощью известных технических средств.

Предмет изобретения

Устройство для автоматического определения места аварии трубопровода, включающее приемный блок запуска, приемный блок оста65 новки и датчики волновых колебаний, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, один из датчиков размещен на внешней иоверхности трубопровода и подключен на вход приемного блока запуска, а другой установлен внутри трубопровода и подключен на вход приемного блока остановки.