Спосіб акустичного пошуку перешкод усередині трубопроводу

Спосіб акустичного пошуку перешкод усередині трубопроводу, що включає збудження акусти C2 1 3 стінок труби сигнал та за розміщенням в часі пари імпульсів, відбитих від внутрішньої та зовнішньої поверхонь труб, визначають необхідні геометричні характеристики, при цьому відбивач виконаний у вигляді симетричних конусоподібних частин з кутом нахилу твірних 45°, з яких кожну наступну відносно попередньої зміщують у напрямку повздовжньої осі труби на певну віддаль так, щоб відбиті від неї сигнали попадали на перетворювач в часі, відмінному від часу приходу сигналів, відбитих від інших частин, та повертають на кут 360° для забезпечення сканування всього периметра труби, крім того перед перетворювачем встановлюють прискорювальну призму так, щоб перекрити половину діаграми направленості акустичного поля перетворювача та одну частину кожного з симетричних конусоподібних відбивачів [2]. Запропонований спосіб дозволяє отримати при чотирьох відбивачах вісім інформаційних каналів, розділених у часі з використанням одного вимірювального каналу. Кожен з конусоподібних відбивачів дозволяє контролювати частину поверхні труби, але в реальному часі отримана інформація стосується різних перерізів. Знаючи числові значення затримки сигналів між відбивачами, при обробці прийнятих даних контролю відтворюється реальна картина розподілу проконтрольованих характеристик в перерізах труби. Проте, відомий спосіб не дозволяє визначити відстань від перетворювача ультразвукових коливань до перешкоди. Найбільш близьким до запропонованого відомо спосіб ультразвукової дефектоскопії труб, який полягає в тому, що ультразвукові імпульси, збуджені пошукачем (акустичним перетворювачем), відбиваються від конусного відбивача, попадають в метал труби, відбиваються від дефектів металу і тим ж шляхом повертаються на пошукач. Оскільки пошукач і відбивач встановлені ексцентрично в трубі, а конусний відбивач виконаний у вигляді двох симетричних частин, одна з яких зміщена відносно другої у напрямку повздовжньої вісі таким чином, щоб відбиті від неї сигнали попадали на пошукач у часі, відмінному від часу надходження сигналів відбитих від другої частини, то знаючи відстань від пошукача до конусних відбивачів і стінок труби, визначають місцезнаходження дефекта [3]. Спосіб дозволяє визначити місцезнаходження дефектів в трубі, але він не передбачає знаходження акустичним методом місцезнаходження механічної перешкоди довільної геометричної форми в трубопроводі з робочим агентом газоподібним або рідинним фазовим станом. Задачею винаходу є розроблення способу акустичного пошуку перешкод усередині трубопроводу шляхом врахування швидкості і часу проходження акустичних хвиль, відбитих від перешкоди та направлених і сприйнятих акустичним перетворювачем по каналу робочого агента і тіла трубопроводу. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що у способі акустичного пошуку перешкод усередині трубопроводу, що полягає у збудженні акустичних хвиль акустичним перетворювачем, одну 88532 4 частину хвиль з якого пропускають по робочому агенту, а другу - по стінці труби, згідно з винаходом визначають час розповсюдження і швидкість хвиль у робочому агенті і тілі трубопроводу і за різницею величин співвідношень Ср.а tp.а/2 та CT tT/2 визначають відстань від акустичного перетворювача до перешкоди за наступним виразом: L=Cp.a tp.a/2=CT tT/2 де L - відстань від акустичного перетворювача до перешкоди, м; tp.a - час розповсюдження акустичних хвиль в робочому агенті, с; tT- час розповсюдження акустичних хвиль в трубопроводі, с; Ср.а - швидкість розповсюдження акустичних хвиль в робочому агенті, м/с; Ст - швидкість розповсюдження акустичних хвиль в трубопроводі, м/с. Принцип створення винаходу ґрунтується на наступному. Відомо, що акустичні хвилі повздовжні, поперечні, поверхневі, нормальні розповсюджуються в твердих тілах, а в газоподібних і в рідинах утворюються і поширюються тільки повздовжні хвилі. Хвилі поширюються і відбиваються при лунометоді як вздовж потоку робочого агенту, так і від стінки трубопроводу. При цьому час поширення луносигналу в системі трубопровід - робочий агент залежить також від швидкості акустичних коливань в робочому агенті (рідина чи газ), швидкості акустичних коливань в тілі трубі, на що впливає матеріал, з якого виготовлений трубопровід, від стану газу в реальних умовах, що залежить від температури, тиску, вологості як робочого агента, так і навколишнього середовища, від напрямку потоку газу (рідини). Необхідно також враховувати різні швидкості розповсюдження акустичних хвиль у газі і воді, оскільки перекачуваний газ містить у своєму складі воду. На підставі експериментальних досліджень авторами були отримані лунограми імпульсів, відбитих від стінки труби сталевої і від потоку газу на різних відстанях знаходження перешкоди, внаслідок чого було встановлено, що відношення часу розповсюдження акустичних хвиль у металі від одної і тої самої перешкоди є величиною сталою. Це може бути інформативним параметром, взятим за основу для визначення віддалі до перешкоди за залежністю: L=Cp.a tp.a/2=CT tT/2 де L - відстань від акустичного перетворювача до перешкоди, м; tp.a - час розповсюдження акустичних хвиль в робочому агенті, с; tT- час розповсюдження акустичних хвиль в трубопроводі, с; Ср.а - швидкість розповсюдження акустичних хвиль в робочому агенті, м/с; Ст - швидкість розповсюдження акустичних хвиль в трубопроводі, м/с. Винахід ілюструється кресленням, де на Фіг. зображено структурну схему установки для реалізації запропонованого способу акустичного пошуку перешкод усередині трубопроводу. 5 88532 Установка складається з генератора зондуючи імпульсів 1, синхронізатора 2, підсилювача радіоімпульсів 3, підсилювача відео імпульсів 4, формувача вимірювальних сигналів 5, вимірювача 6 осцилографічного індикатора 7, звукового сигналізатора 8, акустичного перетворювача 9, трубопровода 10, заповненого робочим агентом (газ рідина), механічної перешкоди 11. Спосіб акустичного пошуку перешкод усередині трубопроводу здійснюють наступним чином (Фіг.). Радіочастотні коливання за допомогою генератора 1, який синхронізується синхронізатором 2 направляються на акустичний перетворювач 9, який випромінює акустичні хвилі в напрямі механічної перешкоди 11, що знаходиться у трубопроводі 10. Відбиті від перешкоди 11 акустичні сигнали повертаються не лише по середовищу робочого агенту трубопроводу 10, а також по тілу трубопроводу 10 і поступають на акустичний перетворювач 9, який виконує роль приймача акустичних сигналів, які після перетворення в електричні сигнали поступають на вхід підсилювача 3 радіо - імпульсів. З виходу підсилювача 3 продетектовані імпульси подаються на вхід підсилювача відео імпульсів 4, з виходу якого поступають на блок 5 формування вимірювальних сигналів. З блоку 5 сигнали прямокутної форми поступають на блок 6 - вимірювач, який виконує операцію по визначені віддалі місцезнаходження перешкод в трубопроводі за виразом L=С t/2 за часовим інтервалами, які отримані на вході з блоку Комп’ютерна верстка М. Ломалова 6 5 і за співвідношенням швидкостей в стінці трубопроводу і середовищі робочого агенту, отриманих на базі експериментальних досліджень. Для візуальної оцінки сигнали з виходу відеопідсилювача 4 поступають на осцилографічний індикатор 7 і на блок 8 звукової сигналізації. Приклад На підставі експериментальних досліджень авторами були отримані лунограми імпульсів, відбитих від стінки труби сталевої і від потоку газу на різних відстанях знаходження перешкоди. L=Ct/2 Сг=336,1м/с - газ tг=14,877с Lг=336,1⋅14,877/2=2500,0798м Сст=5850м/с tст=0,855с Lст=5850⋅0,855/2=2500,875м. Перелік посилань. 1. Прогнозирование места образования закупорки в трубопроводе. Султанов Р.Г., Куанг Буи Минь. Науково-практична конференція "Проблеми і засоби забезпечення надійності та безпечності систем транспорту нафти, нафтопродуктів, газу", Уфа, 24 травня 2006р. Тези доповідей. 2. UA №61587, Бюл. №11. 7.11.2003. Спосіб акустичного контролю геометричних характеристик труб. 3. А.С. СССР №599209, Бюл. №11, 25.03.1978г. "Способ ультразвуковой дефектоскопии труб" (прототип). Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601