Устройство для поиска мест утечек магистральных трубопроводов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19 Т 505 6 01 М 3/2 фОЕСОфцн-тиьиь ицц ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ К АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛ ЬСТВУ емой 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. кладки, наличия подвижных и неподвижн опор. Определение координат течей данн ми устройствами возможно только при о сутствии помех,Наиболее высокую точность и ность определения координат те чивают корреляционные течеи АЦП в обоих каналах и многор. цифровым коррелятором. Известно также устрой сигналы от первичных вибр лей, установленных на конц трубопровода, после усиле блок корреляционной обр лям. Недостатком уст кая производительнодостовери обеспескатели с азрядным ство, в которомопреобразовате ах обследуемого ния поступают в аботки по каберойства является низсть, обусловленная неГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Институт проблем моделирования вэнергетике АН УССР(54) УСТРОЙСТВО ПОИСКА МЕСТ УТЕЧЕКМАГИ СТРАД Ь Н ЫХ ТРУБОП РО ВОДО В(57) Использование: определение местаутечки жидкости в трубопроводах, Сущность изобретения: на концах диагностируИзобретение 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 обьекта, содержащее два первичных датчика вибрации, устанавлива- емых на обследуемый объект, два усилителя, блок измерения отношения принятых сигналов, блок вычисления координат и индикатор.Однако это устройство имеет низкую точность и достоверность при использовании его на протяженных подземных коммуникациях, обусловленную тем, что закон затухания сигналов от течи вдоль трубопроводов значительно зависит от условий про 1778597 А 1обходимостью на каждом обследуемом обьекте прокладывать кабель, и невозможность применения его в ряде ситуаций,например на переходах через транспортные магистрали. Практически применениекабельной связи возможно лишь на участках трубопроводов длиной до 400 м,Наиболее близким к изобретению является устройство для обнаружения течи взакрытых трубах пассивным способом. Этоустройство характеризуется тем, что оно содержит первичные вибропреобразователи,устанавливаемые на концах обследуемоготрубопровода, 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 присущнедостаток, заключающийся в том, что радиоканал ограничивает динамический диапазон аналоговых сигналов на уровне4060 дб, что, с учетом сильного затухания ,сигналов течей вдоль трубопроводов и наличия сильных акустических и электромагнитных помех, делае возможным егоработоспособность только на секциях трубопроводов длиной менее двух километров,Целью изобретения является расширение диапазона размеров регистрируемыхтечей и увеличение длин надежно диагностируемых секций трубопроводов.Поставленная цель достигается тем, чтоустройство поиска мест утечек магистраль. ных трубопроводов, содержащее первый ивторой датчики вибрации, устанавливаемыена концах диагностируемой секции трубопровода, первый и второй усилители, входыкоторых подключены к выходам первого ивторого датчиков вибрации соответственно,первый и второй фильтры, входы которыхподключены к выходам первого и второгоусилителей соответственно, цифровой коррелятор, дисплей, вход которого подключенк выходу цифрового коррелятора, передатчик и приемник, дополнительно содержит, первый АЦП, вход которого подключен квыходу первого фильтра, а выход - к первому входу цифрового коррелятора, второйАЦП, вход которого подключен к выходу второго фильтра, шифратор, вход которого подключен к выходу второго АЦП, а выход - ковходу передатчика, дешифратор, вход которого подключен к выходу приемника, авыход - к второму входу цифрового коррелятора.Введение новых блоков и связей позволяет расширить динамический диапазон сигналов, поступающих на коррелятор отдатчиков, установленных на трубе.Так, при использовании 1214 разрядных АЦП динамический диапазон сигналов5 составляет 7284 дБ, Благодаря этому становится возможным и целесообразным вкачестве коррелятора использовать многоразрядный цифровой вычислитель, что позволяет регистрировать более слабые течи10 при большем уровне внешних шумов, чем вустройстве прототипе.На чертеже представлена структурнаясхема устройства.Устройство содержит первый 1 и второй15 2 датчики вибрации, предназначенные дляпреобразования виброакустических сигналов в электрические, первый 3 и второй 4усилители для усиления электрических сигналов, первый 5 и второй б фильтры для20 выделения требуемой полосы частот, цифровой коррелятор 7 для измерения взаимной корреляции двух сигналов, дисплей 8,предназначенный для отображения цифровой и графической информации, передатчик25 9 для создания электрических колебанийвысокой частоты и управления ими с цельюпередачи информации на расстояние припомощи электромагнитных волн, приемник 10 для приема, преобразования и ис 30 пользования энергии электромагнитныхволн, излученных антенной передающего. устройства, первый 11 и второй 12 АЦП,предназначенные для дискретизации вовремени и квантования по уровню входных35 аналоговых сигналов, шифратор 13 дляпреобразования двоичного кода в циклический и дешифратор 14, предназначенныйдля преобразования циклического кода вдвоичный с,обнаружением и исправлением40 ошибок, Первый и второй датчики установлены на концах диагностируемой секциитрубопровода.Устройство работает следующим образом,45 П рвый и второй датчики вибрации устанавливаются на концах обследуемого участка трубопровода. Виброакустическиесигналы, возбуждаемые течью, распространяются вдоль трубопровода в обоих направ 50 лениях и воспринимаются первым и вторымдатчиками, с выходов которых электрические сигналы поступают на первый и вто; рой усилители соответственно, Спомощью первого и второго фильтров55 производится выделение рабочей полосычастот, оптимальное значение которой определяется параметрами трубопровода ипомеховой обстановкой. Первый и второйАЦП преобразуют входные сигналы в цифровые коды. С выхода первого АЦП цифро 1778597вые 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 которой 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 между ними. Результаты расчетов выводятся на дисплей 8. По величине задержки, при которой наблюдается максимум коэффициента корреляции, определяется положение течи 1 =(Э-ОТ)/2,где- расстояние вдоль трубы от места установки первого датчика до Места течи;О - длина трубы между первым и вторым датчиками;0 - скорость распространения виброакустического сигнала от течи вдоль трубопровода; Т - величина задержки сигнала с первого датчика относительно сигнала с второгодатчика, при которой наблюдается максимум коэффициента корреляций,5 Использование предлагаемого изобретения позволит расширить диапазон размеров регистрируемых течей и увеличит длинудиагностируемых секций трубопровода.Формула изобретения10 Устройство для поиска мест утечек магистральных трубопроводов, содержащеепервый и второй датчики вибрации. устанавливаемые на концах диагностируеМой сек.ции трубопровода, первый и второй15 усилители, входы которых подключены к выходам первого и второго датчиков вибрациисоответственно, первый и второй фильтры,.вход первого из которых подключен к выходу первого усилителя, цифровой корреля 20 тор, дисплей, вход которого подключен квыходу цифрового коррелятора, передатчики приемник, отл и ч а ю ще ес я тем, что,с целью расширения диапазона размероврегистрируемых течей и увеличения длин25 надежно диагностируемых секций трубопроводов, оно снабжено первым аналогоцифровым преобразователем, входкоторого подклю .ен к выходу первого фильтра, а выход - к первому входу цифрового30 коррелятора, вторым аналого-цифровымпреобразователем, вход которого подключен к выходу второго фильтра, шифратором, вход которого подключен к выходувторого аналого-цифрового преобразова 35 теля, а выход - к входу передатчика, идешифратором, вход которого подключенк выходу приемнйка, выход - к второмувходу цифрового коррелятора, а вход второго фильтра подключен к выходу второгб40 усилителя.1778597 дактор Л. Купрякова Т Корректор И. Шулла Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 1 аказ 4186 ВНИИПИ оставитель В. Годлевскийехред М,Моргентал Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб., 4/5