Устройство для обнаружения утечек в изолированном трубопроводе

 

Изобретение относится к устройствам дистанционного контроля состояния трубопроводов и может быть использовано для обнаружения повреждений в трубопроводах, служащих для транспортировки горю-. чих и неэлектропроводных жидкостей. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение безопасности эксплуатации. Датчиком течи явдйется емкость, образованная трубопроводом 2 ипроводником 1, проложенным вдоль трубопровода 2 по спирали между внутренним слоем 3 пористой изоляции и внешним слоем гидроизоляции, являющаяся частотозадающей для основного генератора 5 импульсов, соединенного с одним из входов компаратора 7, к другому входу которого подключен вспомогательный генератор 6 импульсов, выполненный с частотозадающей емкостью, равной емкости основного генератора 5 импульсов при неповрежденном состоянии трубопровода 2. При заполнении пористой изоляции 3 жидкостью в месте течи меняется диэлектрическая проницаемость и соответственно меняются емкость датчика течи и частота импульсов основного генератора 5 импульсов, разностная частота выделяется компаратором 7 и фиксируется частотомером 8. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.соС

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ, РЕСПУБЛИК (я)5 F 17 0 5/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ -КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4

Ьд Ч

Ы

0 (21) 4787181/29 (22) 29.01.90 (46) 15.02,92. Бюл,,М 6 (72) В. М, Кузин (53) 62-521(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 806987, кл, F 17 D 5/02, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ

УТЕЧЕК В ИЗОЛИРОВАННОМ ТРУБОПРО-.

ВОДЕ (57) Изобретение относится к устройствам дистанционного контроля состояния трубопроводон и может быть использовано для обнаружения повреждений в трубопроводах, служащих для транспортировки горю. чих и неэлектропроводных жидкостей. Цель изобретения — расширение функцйональных возможностей и повышение безопасности эксплуатации. Датчиком течи является. емкость, образованная трубопроводом 2 и

Изобретение относится к устройствам дистанционного контроля состояния: трубопроводов и предназначено для обнаружения повреждений в трубопроводах гидротранспортных систем, Известно устройство для обнаружения места течи в трубопроводе с электропроводящей жидкостью, снабженное изолированным проводником, .проложенным вдоль трубопровода и подключенным к одному цз зажимов моста постоянного тока. Изолированный проводник охватывает наружную поверхность трубопровода, стенка которбго соединена с другим зажимом моста постоянного тока, при этом проводник может быть навит на трубопровод по спирали и

„)5U,, 1712736 А1 проводником 1, проложенным вдоль трубопровода 2 по спирали между внутренним слоем 3 пористой изоляции и внешним слоем гидроизоляции, являющаяся частотозадающей для основного генератора 5 импульсов, соединенного с одним из входов компаратора 7, к другому входу которого подключен вспомогательный генератор 6 импульсов, выполненный с частотозадающей емкостью, равной емкости основного генератора 5 импульсов при неповрежденном состоянии трубопровода 2. При заполнении пористой изоляции 3 жидкостью в месте течи меняется диэлектрическая проницаемость и соответственно меняются емкость датчика течи и частота импульсов основного генератора 5 импульсов, разностная частота выделяется компаратором 7 и фиксируется частотомером 8. 1 з. и. ф-лы, 2 ил. размещен между слоями бумажной изоляции, облитой снаружи битумом.

При разрыве трубопровода вытекающая жидкость замыкает в электрическую цепь стенку трубопровода и проложенный,по его поверхности проводник, а моста постоянного тока зафиксирует сопротивление этого проводника до места контакта с трубопроводом, т. е, расстояние до места течи.

Недостатком устройства является отсутствие возможности применения его при передаче по трубопроводу горючих непроводящих электрический ток жидкостей (диэлектриков) и опасность возникновения искры, так как напряжение непосредственно подается к датчику течи.

1712736

Известно также устройство для обнаружения места течи s изолированном трубопроводе для жидкости, содержащее проводник, проложенный вдоль трубопровода по спирали и размещенный между внутренним слоем пористой изоляции и внешним слоем гидроизоляции, а также последовательно связанные основной генератор импульсов с частотоэадающей емкостью, компаратор и вторичный преобразователь, При заполнении капилляров в пористой изоляции жидкостью в месте течи трубопровода изменится импеданс коаксиального кабеля и от этого участка происходит отражение зондирующих импульсов, посылаемых генератором. По времени прихода отраженных импульсов определяется место течи. Однако устройство сложно в изготовлении и его нельзя применить для горючих непроводящих жидкостей(диэлектриков), а также сохраняется возможность воспламенения горючих жидкостей, так как чем длиннее трубопровод, тем требуется большая мощность импульсов генератора, Целью изобретения является расшире.ние функциональных возможностей и повышение безопасности эксплуатации.

Это достигается тем, что предлагаемое устройство. содержащее проводник, проложенный вдоль трубопроводе по спирали и размещенный между внутренним слоем пористой изоляции и внешним слоем гидроизоляции, а также последовательно связанные основной генератор импульсов с частотозвдающей емкостью, «омпаратор и вторичный преобразователь, дополнительно снабжено вспомогательным генератором импульсов, подключенным к другому входу компаратора, причем частотозадающая емкость основного генератора образована трубопроводом и проводником, а вторичный преобразователь выполнен в виде частотомера. При этом вспомогательный генератор импульсов выполнен с частотозадающей емкостью, равной емкости основного генератора при неповрежденном состоянии трубопровода, На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — графики выходных напряжений, поясняющих работу ком па ратора.

Устройство содержит плоский проводник 1, трубопровод 2, с жидкостью, слой 3 пористой изоляции (например, бумажной), слой 4 гидроизоляции, основной и вспомогательный генераторы 5, 6 импульсов, соответственно компаратор 7 и вторичный преобразователь 8.

40

1 — î и 1

h где 8o — диэлектрическая постоянная, равная 8,85 10 ", ф/м;

45 яи — диэлектрическая проницаемость пористой изоляции; а — ширина плоского проводника 1, 1 — длина проводника 1 на определенном участке трубопровода 2;

50 h — толщина слоя 3 пористой изоляции.

С помощью резистора R2 генератора

6 устройство настраивают так, чтобы стрелка магнитоэлектрического микроампермет-. ра,и А частотомера 8 находилась около

55 нуля (или колебалась около нуля), При заполнении слоя 3 пористой изоляции непроводящей жидкостью в месте течи трубопровода изменяется емкость С1. так как диэлектрическая проницаемость

Проводник I, проложенный вдоль трубопровода 2 по спирали и размещенный между внутренним слоем 3 пористой изоляции и слоем 4 гидроиэоляции, соединен с последовательно связанными основным генератором 5 импульсов, компаратором 7 и вторичным преобразователем 8, вспомогательный генератор 6 импульсов подключен к другому входу компаратора 7, причем частотозадающая емкость основного генератора 5 импульсов образована с трубопроводом 2 и проводником 1, а вторичный преобразователь 8 выполнен в вйде частотомера. Вспомогательный генератор 6 импульсов выполнен с частотозадающей емкостью, равной емкости основного генератора 5 импульсов при неповрежденном состоянии трубопровода.

Основной и вспомогательный генераторы 5, 6 импульсов выполнены по одинаковой схеме, различие состоит в том, что для основного генератора 5 импульсов частотозадающей емкостью является емкость, образованная трубопроводом 2 и плоским проводником 1, с изолирующим слоем 3 из пористой изоляции и вспомогательный генератор 6 импульсов имеет возможность подстройки, Компаратор служит для выделения разности частот и позволяет выделять разностную частоту (см. фиг. 2) при условии различия значений частот не более чем на 30 .

Устройство работает следующим образом, При монтаже устройства значение емкости С2 генератора 6 подбирают приблизительно равной значению емкости С1, образованной трубопроводом 2 и проводником 1. 1712736

10 и 1

f5 и l1 + у (ж Еи}

å жидкостей больше, чем проницаемость а изоляции, на значение Л С. лс=с,.-с,= — — есеж.а l

h где Суж — электрическая емкость участка трубопровода 2, заполненного жидкостью в месте течи; Су — емкость участка трубопровода 2 до заполнения жидкостью в месте течи; ly — длина проводника 1, соответствующая участку трубопровода 2, заполненного жидкостью в месте течи.

Относительное применение емкости определяется выражением

При изменении значения емкости С1 изменяется частота следования импульсов

0,1 генератора 5 f5 = „, на выходе

R1 С1 компаратора 7 появляется раэностная частота, которая фиксируется частотомером 8, который указывает на факт течи в зоне трубопровода 2, контролируемого устройством.

Ь

Относительное изменение частоты оп. ределяется выражением

Если устройство используется в трубопроводе для перекачки электропроводящих жидкостей, то в случае утечки жидкости про,исходит шунтирование входа генератора 5 и соответственно уменьшение частоты,импульсов основного генератора 5 импульсов.

Практические расчеты показывают, что емкость погонного километра трубопровода с навитым проводником составляет десятки тысяч пикофарад. Относительное изменение частоты на 1 км трубопровода составляет примерно сотые доли от первоначально установленного значения

40 частоты Л f=100...500 Гц, что обеспечивает устойчивую и надежную работу устройства.

Изобретение позволяет обнаруживать утечки неэлектропроводящих жидкостей (диэлектриков) и электропроводящих, причем утечка. продукта обнаруживается на стадиях просачивания, а также нарушения гидроизоляции, При попадании на трубопровод воды я = 81 стрелка прибора частотомера отклоняется на более большее значение, чем при утечке продукта еж=10...40.

В предлагаемом устройстве проводник

1 подключен к входу микросхемы и потенциальное напряжение, приложенное к проводнику 1, равно 1 В, ток при замыкании провода на трубопровод 2 не превышает

5...6 мА и является безопасным.

Кроме того, можно вход основного генератора 5 подключить к проводнику 1 через конденсатор емкостью С=(50...100) С1, что исключает подачу напряжения к проводнику 1 и не нарушает режим работы устройства.

Формула изобретения

1, Устройство для обнаружения утечек в изолированном трубопроводе для жидкостей, содержащее проводник, проложенный вдоль трубопровода по спирали и размещенный между внутренним. слоем пористой изоляции и внешним слоем гидроизоляции, а также последовательно связанные основной генератор импульсов с частотозадающей емкостью, компаратор и вторичный преобразователь, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей и повышения безопасности эксплуатации, он снабжен вспомогательным генератором импульсов, подключенным к другому входу компаратора, причем частотозадающая емкость основного генеpampa импульсов образована трубопроводом и проводником., а вторичный преобразователь выполнен в виде частотомера.

2. Устройство по и. 1, о тл и ч а ю щ е ес я тем, что вспомогательный генератор импульсов выполнен с частотозадающей емкостью, равной емкости основного генератора при неповрежденном состоянии трубопровода.

1712736 Ъг 1

QNE а очаг

Фиг, 2

Составитель Г.Коновалова

Редактор Н.Федорова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И.Муска

Заказ 526 Тираж 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