Високочутливий активний спосіб ранньої діагностики нафтогазопроводів

1 Високочутливий активний спосіб ранньої діагностики нафтогазопроводів, що включає зняття акустичних сигналів з пари датчиків, перетворення їх в електричні сигнали, виділення з сумарного сигналу спектра течі та наступне визначення місцеположення течі, причому зняття акустичних сигналів створюють при гідравлічно-збуреному транспортованому середовищі який відрізняється тим що рознесені в напрямку осі труби датчики - приймачі акустичних сигналів течі приймач, детектор, передавач розміщені в керованому пересувному контейнері, який переміщується уздовж трубопроводу автономно або в потоці середовища, що транспортується, причому передавач постійно, імпульсне випромінює у середовище трубопроводу за встановленим законом акустичні збурення, спектр яких знаходиться у встановленому завчасно передбачуваному діапазоні частот акустичного випромінювання течі, а ґі місце апаратно фіксується контейнером при порівнянні одночасного збільшення амплітуди періодично прийнятих акустичних сигналів, період яких співпадає з періодом акустичних збурень та відношення сигнал/перешкода 2 Спосіб по п 1 який відрізняється тим, що по спектру за кількісним значенням резонансної частоти роблять висновок про розміри течі 3 Спосіб по п 1 який відрізняється тим, що точне місце течі визначається за рахунок оцінки місця зміни знака затримки сигналів на приймачах при проходженні апаратурного контейнера над місцем течі Винахід відноситься до галузі контролю герметичності трубопроводів акустичним методом і може бути використаний при експлуатації магістральних нафто- та газопроводів, а також в інших галузях промисловості, що займаються будівництвом та експлуатацією трубопровідного транспорта Відомий спосіб пошуку акустичних сигналів течій з порожнистих об'єктів, що знаходяться під надлишковим тиском рідини, газу - Рнад Він полягає в прийомі акустичних сигналів течі що використовує стаціонарну установку приладів та обладнання на внутрішній стороні конструкції корпусу оболонки від джерела сигналу, який видпромінюється і поширюється через середовище рідини до п'єзокерамічного перетворювача Перетворений сигнап зміни градієнта тиску у електричну напругу обробляється, посилюється, детектується, подається на пристрій відображення і аналізу інформації [Неразрушающие испытания, ч 1 Справочник / пер с англ , под ред Мак-Мастера, М-Л Энергия, 1965,504 с ] Недоліком такого способу є низька чутливість, пов'язана з ослабленням сигналів, низька пере ШКОДОСТІЙКІСТЬ і неможливості визначення місця течі Відомий також спосіб визначення місця несуЦІЛЬНОСТІ (порожнистої) полої оболонки, в ЯКІЙ міститься рідина газ, тощо під надлишковим тиском Рнад, за місцем течи речовини при допомо зі рознесених приймачів датчиків [Дробот Ю Б Грешников В А , Богачев Н В Акустическое контактное течеисканние М Машиностроение , 1989 120 с ] Він полягає в аналізі часу (фази) запізнення поширення сигналів, що реєструються приймачами, подальшою їх обробкою Недоліком такого способу є постійне створення шурфів для встановлення разнесенних датчиків і руйнування ізолюючої оболонки трубопроводів Відомий спосіб [UA 15392, G 01 М 3/24, F 16 L 55/00 30 06 97 Бюл № 3] (прототип) визначення розташування місця течі в трубопроводі, який включає зйомку акустичних сигналів з пари датчиків, розташованих на поверхні трубопровода з транспортуємою рідиною, перетворення їх в електричні, виділення із сумарного сигналу спектра течі, причому зйомку акустичних сигналів здійсню C M 41729 ють з трубопровода при гідравлічне збуреному руються акустичні коливання з частотою транспортуємому середовищі ступінчато рухливим f=2Cq1/5/dL, запірним органом лінійної арматури Головним де С - швидкість розповсюдження звуку у ренедоліком вказаного способу є те, що акустичні човині, датчики розміщують на ЗОВНІШНІЙ поверхні труби, di_ - еквівалентний розмір несуцільності що передбачає розкопку труби Введення гідравліdL=4S/n, S- площа несуцільності, П - змочений чних збурень у потік виконують шляхом ступінчапериметр несуцільності, а - коефіцієнт форми оттого перекриття запірного органа трубопровода у вору, для круглого отвору а = 1 межах від 20 до 80% умовного проходу, що передq - нулі функції Матьє бачає порушення нормальної експлуатації трубоСистема діагностики працює так В середині провода трубопроводу - 1 пересувається контейнер - 2 з В основу винаходу поставлено задачу скороапаратурою, у складі якої є передавач - 3, детекчення часу виявлення місцерозташування течі в тор 4 і два рознесені на відстані L приймачі течі трубопроводі без його розкопки та підвищення 5, 6 Передавач - 3 постійно випромінює у середоточності визначення місця течі за рахунок ствовище трубопроводу - 1 акустичні коливання, рення комплексного пов'язування режимів роботи спектр яких знаходиться у встановленому завчасобладнання та діагностуємого об'єкту но діапазоні Випромінювані передавачем 3 колиПоставлена задача розв'язується тим, що в вання взаємодіють з коливаннями течі і при співумовах прийому слабких сигналів на фоні великопадінні частот вони будуть поширюватись у серего рівня шуму попереднім збудженням у внутрішдовищі трубопроводу а на виході приймачів (5, 6) ньому середовищі коливань змінної частоти за будуть виділятися імпульсні сигнали з частотою, відомим законом (наприклад, пилкоподібним) Якщо співпадає з частотою генеруємих течею колищо частота збуджених коливань у внутрішньому вань Особливість такого способу визначення міссередовищі трубопроводу співпадає з власною ця течі є те, що періодичність імпульсних сигналів частотою сигналів течи (несуцільності), то спостевизначається періодом випромінювання пилкопорігається і проявляється явище резонансу (узгодібного сигналу Цим досягається крім кращого джене збудження) коливань В результаті чого співвідношення сигнал / шум, підвищення точності амплітуда коливань в середовищі різко збільшувизначення місця течі за рахунок оцінки місця зміється співвідношення сигнал/перешкода суттєво ни знака затримки сигналів на приймачах (5, 6) при зростає Діаграма що пояснює спосіб підвищення проходженні апаратурного контейнера над місцем чутливості визначення МІСЦЯ течі та чутливості течі Далі передавач 3 за допомогою детектора 4 течепошукання приведена на фіг 1 2 Функціонапередає модульований сигнал на поверхню Викольна схема апаратурного способу активної акустиристання запропонованого рішення дозволяє скочної шумодіагностики приведена на фіг 3 на приротити час виявлення місцерозташування течі в кладі шумоакустичної діагностики лінійної частини трубопроводах зокрема нафто- газопроводів без їх трубопроводу 1 У випадку, коли через несуцільрозкопки Крім того підвищується точність визнаність (7), що знаходиться в СТІНЦІ трубопроводу 1, чення місця течі та и розмір, що дозволяє операвиникає теча рідини зі швидкістю тивно планувати ремонтні заходи Проведені натурні випробування підтвердили ефективність заV=a(2P h a f l ) 1 ' 2 , пропонованого способу де Р над - надлишковий тиск, а - коефіцієнт форми отвору, при цьому гене Фіг. 1 / / / / / Т 7 / / Л / /7 7 ///-/ / /// Ґ/. 7 / Фіг. 2 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90