Устройство для определения течи в трубопроводах

. Ж5)5 6 01 М 3/24 ВРЕТЕ оделирован 2498325, кл, 6 01 М 85, кл. 8 01 М 3/24,л ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(22) 09.01.9146) 23.12,92, Бюл. В 4771) И нститут и робл емэнергетике АН УССР(56) Патент Франции К.3/24, 1982,Заявка Ф РГ В 37261982,4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕИ В ТРУБОПРОВОДАХ 57) Изобретение относится к рольна-измерительной тех быть использовано для апре динат течей в трубопроводах эксплуатации по вибрацион гидравлических ударов, нерируются в трубопровод под давлением жидкости или ство содержит датчики 1,пр усилители 2, поласно-пропус ры 3, цифроуправляемые со регистры 5, преобразовател низких частот 6, устройства в ния 7, аналого-цифровые пр 8, синхронизатор 9, микро контроллер 10,оперативное 3 устройство прямого доступа рядный цифровой коррелято ру 13, блок индикатора 14, 2 области конт- нике и может деления коорв процессе их ным сигналам которые гее вытекающей газом. Устройедварительные кающие фильтпротивления 4, и с фильтром ыборки-хранееобразователи процессорный апоминающее 11, многоразр 12, клавиату20 индикацли ля соединен с выходом блока выборки пр Изобретение относится к области контрольно-измерительной технике и может быть использовано при определении координат течей в трубопроводах в процессе их эксплуатации по вибрационным сигналам гидравлических ударов, которые генерируотся в трубопроводе вытекающей под давлением жидкостью или газом.Известен течеискатель, который основан на выделении фазовых характеристик вибрационных сигналов, т,е. на использовании свойств взаимокорреляционных функций вибрационных сигналов,содержащий два канала, два преобразователя, переключатель, блок регулируемой задержки, блок 15умножения, блок интегрирования, индика-тор.Это устройство имеет недостаточнуодостоверность,Наиболее близким к изобретению по.технической сущности и достигаемому положительному эффекту является устройство для определения течи в трубапрбводах, со-. держащЕе первый ивторой каналы, каждьй из которых включает последовательно соединенныедатчики виараций, предвартельньй усилитель и поласно-пропускающий фильтр, первый многоразрядный айалогацифровой преобразователь, микрбпроцессорный контрОллер, первьй вход которого соединен с выходом последнего, блок клавиатуры, соедине(ный са вторь 1 м"входом микропроцессорного контролера и саединенный с первым выходом последнего, блок Этому изобретению присущи недостатки: большие дисперсии для вычисления карреляционных функций зашумленных сигналов; существует влияние ложного истачника течи; используются выборки исходных сигналов небольшогообьема; возможны разрывы и всплески в корреляционной функции в момент изменения знака ее аргумента. Цель изобретения - повышение достоверности определения координат течи,Указанная цель достигается тем,что каждый из каналов дополнительно включает последовательно соединенные с выходом полосно-пропускающего фильтра цифрауправляемое сопротивление, преобразователь с фильтром нижних частот и блок выборки и хранения и регистр, вход которого соединен с соответствующим вторым выходом микропроцессорного контроллера, а выход - со вторым входом цифроуп равляемаго сопротивления этого же канала, первый вход первого многоразрядного аналого-цифрового преабразоватехранения первого канала, устройство снабкено вторым аналого-цифровым преобразователем, первый вход которого соедлнен с выходом блока выборки и хранения второго канала, синхронизатором, вход которого соединен со вторым выходом микропроцессорного контролйера, а выход -с управляющими входами блоков выборки и хранения и аналого-цифровых преобразователей, оперативным запоминающим блоком прямого доступа, вход которого соединен с третьим выходом микропроцессорного контроллера, и многоразрядным цифровым коррелятором, инфармационньй вход которого соединен с выходом оперативного запоминающего блока, а второй вход - с четвертьм выходом микропроцессорного контролера,На фиг,1 приведена структурная схема устройства течи в трубопроводах.Устройство содеркит датчики 1, предварлтельные усилители 2, палосна-пропускающие фильтры З,цифроуправляемые сопротивления (ЦУС) 4, регистры 5, преобразователь с фильтром нижних частот П Ф Н Ч) 6; устройства выборки-хранения УВХ) 7, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8, сйнхранизатор 9, микропроцессорный контроллер 10, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) прямого доступа 11, многоразрядньй цифровой коррелятор 12, блок клавиатуры 13, блок индикатора 14.Устройство работает следующим образам,Устанавливаемые на оба конца диагностируемой трубы датчики преобразуют в электрические сигналы вибрации стенок трубы, которье вибрации) создаатся вытекаемой под давлением водой средой) из искомого отверстия в трубе, Эти вибрации распространяотся вдоль трубы со скоростьо; которая зависит от геометрических и физических параметров стенок трубы, а также ат физических параметров воды средь).Сигналы с выхода датчиков 1 поступают на входы предварительных усилителей 2, где усиливаотся и усиленные поступают на полосно-пропускающие фильтры 3. В этих фильтрах сигналы отфильтровываатся от низкочастотных и высокочастотных электромагнитных акустических помех.Отфильтрованнье сигналы поступают на вход ЦУС 4, которое преобразуют напряжение в ток, величина которого пропорциональна коду, установленному на цифровом регистре 5 с помощью микропроцессорного контроллера с целью а зтаматического регулирования усиленйя, Этот ток преобразуется в напряжение с помощью ПФНЧб.ичем величина выходного напряжениягде С = С С 2; 10 20 25 ют нэ сигнальные входы на сигнальные входы УВХ 7. На управляющие входы обоих УВХ 35 40 по одному из известных алгоритмов цифрового ПРУ. После определения требуемых коэффициентов усиления для блока ЦУС 4 эти ПФНЧ 6 определяется согласно выражению,Оных(Р) 8 х( ., В 2( + РС 1 В 1) ( + РС 2 В 2)В В 1 В 2 ВЗВ 1 В 2 + В 1 ВЗ + ВзВ 2т,е, ПФНЧ кроме преобразования входного тока, равного выходному току ЦУС 4, и отфильтровывают свой выходной сигнал от высокочастотных импульсных помех, через цепи (ключи) управления ЦУС 4 от буферного регистра 5.Схема ПФНЧ (фиг.2) позволяет использовать в качестве ЦУС 4 интегральные умножающие ЦАП РР, например, типа 572 ПА 1, при обеспечении большого коэффициента преобразования (усиления) (до 50 - 100) за счет выбора малой величины резистора Вз.В интегральных умножающих ЦАП величина резистора В 2 (этот резистор следует из микросхемы, имеет большой абсолютный разброс, но согласован с высокой точностью с остальными токозадающими резисторэми сетки В - 2 В микросхемы ЦАП Выходные сигналы с ПНФЧ 6 поступапоступают одновременно синхроимпульсы с выхода синхронизатора 9. Эти импульсы переводят синхронно оба УВХ в режим хранения,Поэтому несмотря на разные времени работы обоих АЦП 8, их выходные коды соответствуют одинаковым временным моментам отсчетов, Т.о, введение УВХ позволило практически устраниь фазовый разбаланс каналов из-за разности времен работы АЦП с выхода АЦП 8 цифровые коды поступают на входы микропроцессорного контроллера 10, выполняющего следующие операции,1, Сначала происходит запись в МПК,сигналов с АЦП 8, с помощью этих сигналовМПК 10 вырабатывает коды для регистров 5 коэффициенты фиксируются в регистрах 5.2, После установки коэффициентов усиления производится запись в собственное ОЗУ МПК (через общую шину) выборки Сигнала для каждого канала на постоянных кодах на резистор 5. При этом обьем выборки определяется в МПК 1 о с учетом длины трубьв и скорости распространений гидравлического удара, задаваемых с помощью блока клавиатуры 13, а также частоты запускаАЦП, устанавливаемый МПК с помощьюсинхронизатора 9,3. После окончания записи выборок сиг 5 налов происходит перезапись выборок сигналов из собственного ОЗУ МПК в ОЗУпрямого доступа 11.4. После окончания записи выборок сигналов в ОЗУ прямого доступа 11, коррелятор 12 начинает вычислениекорреляционных интервалов для каждоговременного сдвига опорной выборки, в качестве которой берется часть выборки одного изсигналов относительно сигнала5 второго канала. После вычисления каждогокорреляционного интеграла происходит запись его цифрового значения в МПК 10 -собственное ОЗУ МПК.5. Во время совместной работы коррелятора 12 и ОЗУ прямого доступа 11, МПК10 производит уточнение коэффициентовАРУ, запись очереднОй выборки в собственное ОЗУ МПК, формирование сигналов дляиндикатора 14. опрос выходов коррелятора12, усреднение корреляционных функций(нэбора значений корреляционных интеграло в для ряда времен н ых сдвигов) по нескольким предыдущим вычисленнымнаборам функций.При этом за счет прямого обращениякоррелятора 12 к ОЗУ прямого доступа 11(то есть не через общую шину МПК) увеличивается общая производительность всего устройстза, поскольку это дает возможностьприменения быстрых цифровых корреляторов, а также организация принципа совмещения операции, т.е. повышаетсядостоверность определения координат течи.Фоомула изобретенияУстройство для определения течи в трубопроводах, содержащде первый и второйканалы, каждый из которых включает последовательно соединенные датчик вибраций,5 предварительный усилитель и полосно-пропускающий фильтр, первый многоразрядный аналого-цифровой преобразователь,микропроцессорный контроллер, первыйвход которого соединен с выходом последнего, блок клавиатуры, соединенный с вторым входом микропроцессорногоконтроллера, и соединенный с первым выходом последнего блок индикации, о т л и чэ- ю щ е е с я тем, что, с целью повышения5 достоверности; каждый из каналов дополнительно включает последовательно соединенные с выходом полосно-поопускающегофильтра цифроуп равляемое сопротивле.ние, преобразователь с фильтром нижнихчастот и блок выборки и хранения и регистр,Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 аказ 4507 ВНИИПроизводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Уж ул. Гагарина, 10 вход которого соединен с соответствующим вторым выходом микропроцессорного контроллера, а выход - с вторым входом цифроуправляемого сопротивления этого же канала, первый вход первого многоразряд ного аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом блока выборки хранения первого канала, устройство снабжено вторым аналого-цифровым преобразователем, первый вход которого соединен с выхо дом блока выборки и хранения второго канала, синхронизатором, вход которого соединен с вторым выходом микропроцессорного контроллера, а выход - с управляющими входами блоков выборки и хранения и аналого-цифровых преобразователей; оперативным запоминающим блоком прямого доступа, вход которого соединен с третьим выходом микропроцессорного контроллера, и многоразрядным цифровым коррелятором, информационный вход которого соединен с выходом оперативного запоминающего блока, а второй вход - с четвертым выходом микропроцессорного контроллера.