Способ дистанционного определения места повреждения в напорной трубопроводной сети

1О П И С А Н И Е ( )7662 ЮИЗО БР ЕТЕ Н И Я Союз Советских Са 12 Иалистических Республик(43) Опубликовано 30.04.82. Бюллетень Й 16 (45) Дата опубликования описания 30.04.82 К 621,386 (088.8)(5 елам изобретеиии открытий 72) Авторы изобретения(71) Заявител роектныи интва коммун итут Коммуналпроектьного хозяйства Эстонской ССР Минист ОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ОПРЕДЕЛЕЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ В НАПОРНОЙТРУБОПРОВОДНОЙ СЕТИ(5 Изобретение относится к технике обнаружения повреждений трубопроводов и может быть использовано, например, в системах водоснабжения.Известен способ определения места, повреждения в трубопроводных системах, основанный на регистрации снижения давления, где с целью определения поврежденного участка задают последовательность опроса датчи ков давления и допустимые скорости понижения давления, замеряют давление в контролируемых узлах, вычисляют скорость между замерами, сравнивают ее с допустимой и по превышению последней определяют поврежденный участок 11.Этот способ сложен, его практическая реализация затруднена в условиях сложноразветвленной трубопроводной сети и его применение не позволяет точно определить место повреждения, а указывает лишь на поврежденный участок.Из известных способов для обнаружения мест повреждения трубопроводов наиболее близким по технической сущности является акустический способ определения момента и места повреждения трубопровода, основанный на использовании волн спада давления, возникающих при повреждении трубопроводов, где место повреждения определяют по разности моментов прихода фронтов волн спада давления к концам контролируемого участка трубопровода 12.Недостатком такого способа является Ь то, что при применении данного способадля определения места повреждения, возникшего в сложноразветвленной и закольцованной трубопроводной системе, необхоьдимо контролировать практически каждыи участок трубопровода этой системы, который можно представить как магистраль с минимальным количеством ответвлений, а в сложной сети таких участков может быть очень большое количество, и при этом 15 на концах каждого участка необходимопоставить регистрирующий прибор (датчик), от которого будет идти канал связи ца реализующее спосоо устройство, При этом система контроля становится громоздкой, сложнореалцзуемой и нерентабельной, а из-за большого количества каналов связи и регистрирующих устройств значительно падает надежность системы.Цель изобретения - упрощение практи ческой реализации способа в сложной трубопроводной системе.Это достигается тем, что по способу дистанционного определения места повреждения в напорной трубопроводной сети, ос нованному на использовании волн спададавления, от возникающих при повреждении трубопроводов, где место повреждения определяют по разности моментов прихода фронтов волн спада давления к концам контролируемого участка трубопровода, выбирают не менее трех узловых точек трубопроводной системы, затем определяют моменты прихода фронтов волн спада давления в месте повреждения по крайней мере в трех упомянутых контрольных точках, до которых фронты волн спада давления доидут в первую очередь, далее по разностям между этими моыентами определяют предполагаемые и действительные координаты места повреждения, причем действительные координаты определяют однозначно по совпавшим по крайней мере двум предполагаемым координатам.На чертеже приведена схема определения места повреждения по предлагаемому способу. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Предположим, что необходимо обеспечить контроль участка сложной трубопроводной системы, приведенной на чертеже. Для этого выбираем первую контрольную точку в любой узловой точке трубопроводной системы, например в точке 1, Вторую контрольную точку выбираем на таком максимально возможном расстоянии от первой узловой точки, при котором волна спада давления, возниишая в первой точке при подходе к контрольной точке 11 по кратчайшему пути, имеет амплитуду достаточную для фиксации. Кратчайший путь следования волны спада давления по перекачиваемому продукту определяем, например, по методу Форда. Таким образом вторую контрольную точку выбираем, например, в точке 11. Третью контрольную точку выбираем на таком максимально возможном удалении от контрольной точки 1 и контрольной точки 11, при котором волна спада давления, возникшая в третьей контрольной точке при подходе к контрольным точкам 1 и 11 имеет амплитуду достаточную для фиксации, Получаем третью контрольную точку в узловой точке П 1. Четвертую контрольную точку выбираем на таком максимально возможном удалении от ближайших уже выбранных контрольных точек 11 и 111, при котором амплитуда волны спада давления, возникшая в четвертой точке, при подходе к контрольным точкам 11 и 111, по кратчайшим путям, определенным, например, по методу Форда, имеет величину достаточную для регистрации. Выбираем четвертую контрольную точку в узловой точке 1 Ч. Пятую контрольную точку выбираем в узловой точке на таком максимальном удалении от контрольных точек 111 и 17, при котором волна спада давления, возникшая в пятой точке, при подходе по кратчайшим путям к кон-, трольным точкам 111 и 1 Ч имеет амплитудудостаточную для ее регистрации в этих контрольных точках. Пятую контрольну;о точку выбираем в узловой точке Ч. Процесс выбора контрольных точек продолжается до тех пор, пока вся трубопроводная система не будет обеспечена узловыми контрольными точками, количество которых достаточно для контроля всей трубопроводной системы. Причем контрольные точки выбираются, как правило, только в узловых точках трубопроводной системы.Предположим, что в точке А произошло повреждение трубопровода, При возникновении повреждения по сети труоопровода от места повреждения начинает распространяться с известной скоростью волна спада давления. Определяем моменты времени прихода волны спада давления по крайней мере к трем ближайшим от места повреждения контрольным точкам 1, 11 и 111, до которых эта волна дойдет в первую очередь. Получаем значения этих моментов времени 1 1, и 1 з. После чего определяем разность между полученными моментами времени и получаем их значения: М=г - ь 2 - З 2,где М и Л 1 - разность моментов времени прихода волны спададавления в соответствующие контрольные точки;1 ь 1 и 1, - моменты времени приходаволны спада давления кконтрольным точкам 1, 11,111,Далее по полученным разностям определяем предполагаемые места повреждения, количество, которых будет зависеть от конфигурации и сложности трубопроводной системы между контрольными точками.Расстояние от середины -того пути между контрольными точками 1 и 11 до места повреждения находим по зависимости: х;=/ УЛ 1,где х; - расстояние от середины -тогопути между узловыми контрольными точками 1 и 11 до места повреждения трубопроводной системы, где= 1,2,3 п, в з ависимости от конкретного расположения места повреждения;Ь - скорость распространения волныспада давления в данной трубопроводной системе, которая заранее известна и периодически ее значение корректируется;Л 1, - разность. моментов времени прихода волны спада давления к контрольным точкам 1 и 11, расположенным на концах -того пути, 76621055 60 65 После чего определяем предполагаемыекоординаты места повреждения: где а, - предполагаемая координата места повреждения;Я; - расстояния между узловыми точками 1 и 11 по -тому пути;х; - расстояние от середины -тогопути между узловыми точками 1 и 11 до места повреждения трубопроводной системы.Так как мы еще не знаем на каком из г-тых путей, соединяющих по трубопроводной сети узловые контрольные точки 1 и 11, находится место повреждения, то соответственно получим а значений предполагаемой координаты места повреждения а аь аза, количество которых будет зависеть от сложности и конфигурации трубопроводной системы между этими узловыми контрольными точками.Аналогично найдем расстояние от середины -того пути между узловыми контрольными точками 11 и 1 П до места повреждения: где у; - расстояние от середины -тогопути между узловыми контрольными точками 11 и 111 до места повреждения трубопроводной системы, где =1,2,3 т, в зависимости от конкретного расположения места повреждения;У - скорость распространения волныспада давления в данной трубопроводной системе, которая заранее известна и ее значение периодически корректируется;Л 1 - разность моментов времени прихода волны спада давления к контрольным точкам 11 и 111, расположенным на концах )-того пути;Отсюда находим и значений координаты предполагаемого места повреждения. где В, - предполагаемая координата места повреждения;5; - расстояние между узловыми точками 11 и 111 по -тому пути;у, - расстояние от середины -тогопути между узловыми контрольными точками 11 и 111 до места повреждения трубопроводной системы.Так как мы еще не знаем на каком из 1-тых путей, соединяющих узловые конт 5 10 15 2535 40 45 50 рольные точки трубопроводной системы 11 и 111, находится место повреждения, соответственно получим т значений предполагаемой координаты места повреждения - В 1, В В, Вколичество которых будет зависеть от конфигурации и сложности трубопроводной системы между узловыми контрольными точками 11 и 111. Таким образом мы имеем ряд значений предполагаемых координат места повреждения.Координату действительного места повреждения определяем однозначно по совпадению, по,крайней мере двух предполагаемых координат,Совпадение (с допустимой погрешностью) пары точек аи В, даст нам действительное место повреждения трубопроводной системы. Значение а 1 в данном случае совпадает со значением В 1, что и однозначно определяет точку А, как место поврежденич трубопроводной системы.При возникновении повреждения трубопровода, например, в точке В нам дополнительно для определения места повреждения необходимо провести вышеперечисленные операции с учетом и разности времени прихода волны спада давления от места повреждения в узловые контрольные точки 1 и П 1,При выборе контрольных точек в трубопроводной системе необходимо задаться начальным значением утечки, получившейся в результате повреждения, например утечкой в 10% от общего расхода. Причем все контрольные точки выбираются, как правило, в узловых точках трубопроводной системы,Данный способ легко реализуется с применением ЭВМ, когда после получения информации о моментах времени прихода волны спада давления ЭВМ решает задачу по определенному алгоритму, например, методом сплошного перебора, причем этп операции берут крайне незначительное количество машинного времени ЭВМ н она все остальное время сможет решать другие задачи, связанные с АСУ этой трубопроводной системы. Применение данного способа позволяет автоматизировать поиск повреждений в сложноразветвленных и закольцованных трубогроводных системах, что влечет за собой реализацию дистанционной локализации повреждений, быструю ликвидацию аварий, значительное сокращение потерь перекачиваемых продуктов и сокращение простоя поврежденных участков, что позволит значительно уменьшить перерыв в снабжении продуктами перекачки близлежащ.:х потребителей. Данный способ может успешно применяться, например, на сетях водоснабжения, что принесет ощутимый экономический эффект.766210 Формула изобретения Состазитель О, Орлов Редактор Л. Письман Текред И, Заболотиова Корректор С. файнраж 540 Подписное делам изобретений и открытий наб., д. 4/5 Изд,128осударственного комитета СССР п 113035, Москва, Ж, Раушска Заказ 362/271 НПО Поиск арьк. фил. пред. Патент Таким образом существенно упрощается практическая реализация способа для определения места повреждения. Способ дистанционного определения места повреждения в напорной трубопроводной сети, основанный на регистрации разности времени прихода волны спада давления от места повреждения к контрольным точкам, отличающийся тем, что, с целью упрощения практической реализации сносаба в условиях сложноразветвленной и закольцованной трубопроводной системы, в качестве контрольных точек выбирают не менее трех узловых точек трубопроводной системы, причем последующие контрольные точки выбираются на таком максимально возможном удалении от ближайших уже выбранных контрольных точек, при котором амплитуда волны спада давления подошедшей к ним из вновь выбранной контрольной точки по кратчайшим 5 путям достаточна для фиксации этой волны, затем определяют моменты времени прихода волны спада давления, возникшей в месте повреждения по крайней мере в трех контрольных точках, до которых вол на спада давления дойдет в первую очередь, после чего определяют разность межд этими моментами времени, далее по поУлученным разностям определяют координаты места повреждения трубопровода.15 Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР403920, кл. Е 17 Р 3/00, 1972.20 2. Авторское свидетельство СССР:191284, кл, Е 17 Р 5/02, 1963,