Способ определения местоположения течи в трубопроводах

 

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля в трубопроводах и может быть использовано для обнаружения течей в трубопроводах с односторонним достулом. Способ заключается в определении местоположения течи в трубопроводах путем регистрации превышения акустического излучения над шумами в одной точке трубопровода . Первоначально регистрируют превышение акустического излучения над шумами в низкочастотной области рабочего диапазона, затем регистрируют акустическое излучение на более высоких частотах и фиксируют наиболее высокую частоту, при которой акустическое излучение утечки превышает шумы. Расстояние до течи определяют по предварительно построенным для данного трубопровода графическим зависимостям частотных компонентов акустического излучения до течи при соответствующей фиксированной частоте. Использование предлагаемого способа позволяет повысить производительность и обеспечить возможность контроля трубопроводов с односторонним доступом. 2 ил. с/1 С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4710708/29 (22) 29.06.89 (46) 23.05.91. Бюл. М 19 (71) Научно-исследовательский институт ин-, троскопии Томского политехнического института,им, С.M.Êèðîâà (72) Б.М.Лапшин и Е.Д.Николаева (53) 621.643 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 380909, кл. F 17 0 5/06, 1971. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ТЕЧИ В ТРУБОПРОВОДАХ (57) Изобретение относится к методам нераэрушающего контроля в трубопроводах и может быть использовано для обчаружения течей в трубопроводах с односторонним доступом. Способ заключается в определении местоположения течи в трубопроводах пуИзобретение относится к методам неразрушающего контроля в трубопроводах и может быть использовано для обнаружения течей в трубопроводах с односторонним доступом.

Целью изобретения является повышение производительности и расширение функциональных возможностей путем определения местоположения течи в трубопроводах с односторонним доступом.

Способ заключается в определении местоположения течи в трубопроводах путем регистрации превышения акустического излучения над шумами.

Регистрацию производят в одной точке. трубопровода. Первоначально регистрируют превышение акустического излучения над шумами в никзчастотной области рабо„>50<„> 1651016 А1 (51}5 Р "7 о 5/06 тем регистрации превышения акустического излучения над шумами в одной точке трубоп ровода. Первоначально регистрируют превышение акустического излучения над шумами в низкочастотной области рабочего диапазона, затем регистрируют акустическое излучение на более высоких час готах и фиксируют наиболее высокую частоту, при которой акустическое излучение утечки превышает шумы. Расстояние до течи определяют по предварительно построенным для данного трубопровода графическим зависимостям частотных компонентов акустического излучения до течи при соответствующей фиксированной частоте.

Использование предлагаемого способа позволяет повысить производительность и обеспечить возможность контроля трубопроводов с односторонним доступом. 2 ил. чего диапазона, затем регистрируют акустическое излучение на более высоких частотах 0 и фиксируют наибольшую частоту, при ко- Ql торой акустическое излучение утечки пре- а вышает шумы, а расстояние до течи С1 определяют по предварительно построенным для данного трубопровода графиче- I «р ским зависимостям частотных компонентов ! акустического излучения от расстояния до течи при соответствующей фиксированной частоте, ° в><<>><п вв

На фиг. 1 приведены экспериментальные кривые зависимости акустического излучения от расстояния для различных частот регистрации; на фиг. 2 — структурная схема акустического течеискателя.

Реализация способа возможна благодаря тому, что при истечении жидкости иэ

1651016 сквозного дефекта трубопровода возникает широкополосное акустическое излучение с большой амплитудой в частотном диапазоне от единиц герц до нескольких сотен килогерц, мало изменяющееся от изменения размеров дефекта. Сигналы акустического излучения распространяются по трубе и па мере прохождения определенного расстояния затухают, причем высокочастотные компоненты проходят меньшее расстояние, чем низкочастотные.

Из графиков, приведенных на фиг, 1, следует, что при регистрации акустического излучения в точке, находящейся на большом расстоянии от утечки, преобладают низкочастотные составляющие, По мере приближения к течи возникают высокочастотные составляющие сигнала, так как затухание звука при распространении по трубе увеличивается с повышением частоты, Зависимость коэффициента затухания от частоты различных волн, распространяющихся по трубе, определяется выражением а=К f, где а — затухание, дБ;

К вЂ” коэффициент, учитывающий диаметр трубы, ее материал и характер грунта с внешней стороны;

f — частота регистрации акустического излучения.

Из предварительно установленной зависимости уровня акустического излучения при распространении по трубе от расстояния до утечки для различных частот регистрации можно получить количественную оценку расстояния до течи.

Устройство для осуществления способа содержит электроакустический преобразователь 1, предварительный усилитель 2, ступенчатый аттенюатор 3, фильтр 4 нижних частот, согласующий каскад 5, смеситель 6, полосовой усилитель 7, измеритель 8 среднеквадратичного напряжения, регистратор

9, ступенчато перестраиваемый генератор

10.

В качестве электроакустического преобразователя 1 используется пьезоэлектрический преобразователь. Предварительный усилитель служит для усиления сигнала. снимаемого с пьезопреобразователя, с целью улучшения соотношения характеристик сигнала и шума на входе аттенюатора.

Ступенчатый аттенюатор 3 обеспечивает калиброванное значение затухания до 60 дБ (с шагом 10 дБ) для того, чтобы обеспечить неискаженное усиление и измерение в диа. пазоне изменений входных сигналов от 0 до

80 дБ. Фильтр 4 нижних частот с частотой среза 200 кГц обеспечивает защиту основного полосового усилителя по промежуточ10

55 ному и зеркальному каналам приема. Согласующий каскад 5 предназначен для согласования аттенюатора 3 и смесителя 6.

Смеситель 6 совместно со ступенчатым перестраиваемым генератором 10 осуществляет перенос из области частот 10 Гц—

200 кГц в полосу частот полосового усилителя 7, равную, например (500 + 1,6) кГц. Поласовой усилитель 7 с постоянным коэффициентом и постоянной полосой пропускания обеспечивает усиление сигнала на частоте (500 ч 1,6) кГц. Постоянство полосы пропускания достигается путем установки в усилителе фильтра сосредоточенной селекции. Г1олоса пропускания полосового усилителя F выбирается из условия F«Af/п, где A f = 0,1-200 кГц — рабочий диапазон частот течеискателя, и — число частот ступенчато перестраиваемого генератора.

Ступенчатый генератор 10 предназначен для формирования опорных синусоидальных частот, необходимых для работы смесителя 6 и выбранных таким образом, чтобы регистрировать акустическое излучение в различных точках диапазона частот

0,1 †2 кГц.

Постоянство полосы пропускания, коэффициента усиления усилителя 7 и ступенчатость в переключении генератора 10 позволяют измерять и сравнивать спектральные плотности мощности акустического излучения (АИ) в различных точках частотного диапазона. Оценка уровня АИ производится по регистратору 9. шкала которого градуируется в среднеквадрэтических значениях напряжения, измеряемого блоком 8.

Способ осуществляется следующим образом. Для доступа к трубе выполняют шурф. Приемный преобразователь 1 устанавливают на стенку трубы, Первоначально регистрируют превышение акустического излучения над шумами узкополосным измерительным устройством в низкочастотной области рабочего диапазона. убеждаясь в наличии утечки. Затем переходят на более высокую частоту регистрации путем ступенчатого переключения частоты генератора 10. Фиксируют наибольшую частоту, при которой акустическое излучение утечки превышает шумы. Расстояние до течи определяют по предварительно построенным для данного трубопровода графическим зависимостям частотных компонентов акустического излучения от расстояния до течи для данного трубопровода при соответствующей фиксированной частоте. Графические зависимости получают экспериментально с помощью имитатора утечки путем измерения уровня АИ утечки нэ фиксированных

1651016 частотах fn в диапазоне 100 Гц — 200 кГц пг формуле

f = 1,4 fn-t, где n — число фиксированных частот, Значения фиксированных частот выбраны иэ условия равномерного перекрытия частотного диапазона, при этом начальную частоту выбирают исходя из эашумленности трубопровода.. 8 приведенных графиках

f< = 8 кГц, п=10.

Например, зафиксирована наибольшая частота, равная 84 кГц, при которой акустическое излучение утечки превышает шумы.

При этом уровень акустического излучения составил 0,1 мВ. Из точки на кривой (фиг.1), соответствующей фиксированной частоте измеренному уровню акустического излучения, проводим прямую аа параллельную

1 оси ординат. Расстояние до течи будет равно координате точки пересечения прямой, проведенной параллельно оси ординат, с горизонтальной осью, т.е. 90 м.

Использование предлагаемого способа определения расстояния до течи позволяет свести к минимуму время поиска утечек, сократить сроки испытания трубопроводов за счет сокращения шурфов до 1, тем самым повысить производительность и обеспечить возможность контроля трубопроводов с односторонним доступом, лоха лизация утечек на которых невозможна известными способами, 5 Формула изобретения

Способ определения местоположения течи в трубопроводах путем регистрации превышения акустического излучения над

10 шумами, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и расширения функциональных воэможностей путем определения местоположения течи,в трубопроводах с одностороннимдо15 Ступам., регистрацию проводят в одной точке трубопровода, причм первоначально регистрируют превышение акустического излучения над шумами в низкочастотной области рабочего диапазона, затем регистри20 рую» акустическое излучение на более высоких частотах и фиксируют наибольшую частоту, при которой акустическое излучение утечки превышает шумы, а расстояние до течи определяют по предварительно по25 строенным для данного трубопровода графическим зависимостям частотных компонентов акустического излучения от расстояния до течи при соответствующей фиксированной частоте.

1651016

Фиг. 2.

Составитель С.Рыбин

Редактор О.Стенинэ Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец

Заказ 1978 Тираж 317 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород. ул.Гагарина, 101