Устройство обнаружения повреждений трубопровода

 

Сущность изобретения: датчик повреждений в виде волоконно-оптического кабеля 1 проложен в прямом направлении вдоль контролируемого участка трубопровода 2. Кабель 1 одним концом связан с источником 3 излучения и фотоприемняком 4; на другом конце установлен зеркальный отражатель 10. Выход задающего генератора б соединен с управляющим входом источника 3 и входом устройства задержки 7, выход кото- ,рого соединен с пгрвым входом элемента И 8. Выход фотоприемника 4 соединен с вторым входом элемента И 8, выход которого через интегрирующее устройство 9 подключен к входу регистратора 5.1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,5U, 1756733 А1 (sl)5 F 17 О 5/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 2 (21) 4854047/29 1 проложен в прямом направлении вдоль (22) 24.07.90 кОнтролируемаго участка трубопровода 2, (46) 23.08.92. Бюл. М 31 Кабель 1 одним концом связан с источником (71) Конструкторское бюро злектроприборо- 3 излучения и фотоприемнлком 4; на другом строения конце установлен зеркальный отражатель (72) К.Г.Павленко и В.К.Зрайченко - 10. Выход задающего генератора 6 соеди(56) Авторское свидетельство СССР нен с управляющим входом источника 3 и

i+ 1688022, кл, F 17 0 5/02, 1990, входом устройства задержки 7, выход которого соединен с и-",рвым входом алемента И (54) УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ ПО- 8. Выход фотопоиемника 4 соединен с втоВРЕЖДЕНИЙ ТРУБОПРОВОДА - рым входом элемента И 8, выход которого (57) Сущность изобретения: датчик повреж- . через интегрирующее устройство 9 подклюдений в виде волоконно-оптического кабеля чен к входу регистратора 5, 1 ил.

1756733

15 ления цепи

Изобретение относится к трубопроводному транспорту, в частности к устройствам дистанционного непрерывного контроля состояния магистральных трубопроводов высокого давления,:

Известно устройство для обнаружения места течи в трубопроводе, состоящее из изолированного проводника, расположенного вдоль наружной поверхности трубопровода (датчик повреждений), один конец которого подключен к одному из зажимов регистратора, электропроводящая стенка трубопровода подключена к другому зажи му регистратора, К недостаткам известного устройства следует отнести его пожаро- и взрывоопасность, обусловленную постоянным наличием разности потенциалов между стенкой трубопровода и изолированным провсгдни- ком, что в случае возникновения искры при аварии в трубопроводе с горючей средой может привести к пожару и взрыву, а также потере работоспособности на большомрасстоянии, обусловленной ростом сопротивНаиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является устройство для обнаружения повреждений трубопровода, состоящее из датчика повреждений в виде волоконно-оптического кабеля, расположенного вдоль контролируемого участка трубопровода в прямом и обратном направлениях, источника излучения, фотоприемника и регистратоК недостаткам этого устройства следует отнести большой расход волоконно-оптического кабеля, вызванный необходимостью прокладки его в прямом и обратном направлениях.

Целью изобретейия является снижение расхода волоконно-оптического кабеля, проложенного вдоль контролируемого участка трубопровода только в одном направлении.

Поставленная цель достигается тем, что устройство обнаружения повреждений трубопровода, содержащее датчик повреждений в виде волоконно-оптического кабеля, проложенного s прямом направлении вдоль контролируемого участка трубопровода, источник излучения, оптически связанный с ним, фотоприемник и регистратор, дополнительно снабжено задающим генератором, устройством задержки, элементом И, интегрирующим устройством и зеркальным отражателем, причем волоконно-оптический кабель одним концом связан и с источником излучейия, и с фотоприемником, а на другом конце волоконно-оптического кабеля установлен зеркальный отражатель, выход задающего генератора соединен с управляющим входом источника излучения и входом устройства задержки, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход фотоприемника соединен с вторым входом элемента И, выход которого через интегрирующее устройство подключен к входу регистратора.

В предлагаемом устройстве используется свойство отражения оптического импульса от поверхности зеркального отражателя, что позволяет снизить расход волоконно-оптическс о кабеля.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Устройство обнаружения повреждений трубопровода содержит датчик повреждений в виде волоконно-оптического кабеля 1, проложенного в прямом направлении вдоль контролируемого участка трубопровода 2, источник 3 излучения, оптически связанный с ним, фотоприемник 4 и регистратор 5, Устройство снабжено задающим генератором

6, устройством 7 задержки, элементом И 8, интегрирующим устройством 9 и зеркальным отражателем 10, Выход источника 3 излучения, в качестве которого могут быть использованы, например, квантово-электронные модули типов МПД-А-1А„КЭМ 8-4 ПД-А и им подобные, оптически связан с первым концом волоконно-оптического кабеля 1, с которым оптически связан также и вход фотоприемника 4, выполненного, например, на квантово-электронных модулях типов КЭМ-2-4ПР, КЭМ-8-4ПРА и др. На втором конце волоконно-оптического кабеля 1 установлен зеркальный отражатель 10, который может быть выполнен, например, в виде полированного торца оптического волокна с нане-. сенным зеркальным покрытием. Выход задающего генератора 6, выполненного, например, в виде генератора прямоугольных импульсов, соединен с управляющим входом источника 3 излучения и входом устройства 7 задержки, выполненного, например, в виде линии задержки. Выход устройства 7 задержки соединен с первым входом эле- мента И 8, выход фотоприемника 4 соединен с вторым входом элемента И 8, выход которого через интегрирующее устройство

9, например интегрирующую цепь, подключен к входу регистратора 5, выполненного, например, в виде усилителя сигнала с выходом на визуальный индикатор аварии или исполнительный элемент автоматической системы управления трубопроводом 2.

Устройство работает следующим образом, 1756733

Прямоугольные импульсы, вырабатыва- регистратора 5. При этом на выходе усилителя емые задающим генераторам 6, поступают появляетсяуровеньсигнала,соответствующий на управляющий вход источника 3 излуче- нормальному состоянию трубопровода 2, и ния, содержащего инжекционный лазер и индикация аварии на индикаторе регистрасогласующиеустройствадлявводаизлуче- 5 тора5отсутствует. ния в оптическое волокно, а также форми- При повреждении трубопровода 2 разрователь, схему блокировки и систему - рушается волоконно-оптический кабель 1. стабилизации выходной оптической мощно- Отраженный оптический импульс перестает сти, поступать на вход фотоприемника 4, исчезаЭлектрический импульс преобразуется 10 ет сигнал и на его выходе. Исчезает также в источнике 3 излучения в оптический им- сигнал на втором входе элемента И 8, и пульс, который поступает на первый конец несмотря на приход имйульса с устройства волоконно-оптического кабеля 1, а также на 7 задержки на выходе элемента И 8 сигнал фотоприемник 4. Оптический импульс про-" отсутствует. Возможное появление отраходит по волоконно-оптическому кабелю t 15 женных импульсов от излома волоконно-опи попадает на зеркальный отражатель t0, тического кабеля 1 нейтрализуется отражается от него, проходит s обратном . аналогичйо тому, как это делается для прянаправлении по волоконно-оптическому ка- - мого импульса от источника 3 излучения, так белю 1 и поступает на фотоприемник 4, со- как эти импульсы приходят на вход элемендержащий предусилитель и усилитель с 20 та И 8 раньше, чем задержанный импульс с системой АРУ, устройства 7 задержки. Следовательно, исСледовательно,нафотоприемнике4по- чезает сигнал на выходе йнтегрирующего следовательно появляются два импульса -" устройства 9, и на выходе усилителя регистпрямой от источника 3 излучения и отражен- ратора 5 появляется уровень сигнала, соосный от зеркального отражателя 10. Но так 25 ветствующий повреждению трубопровода как информацию о состоянии трубопровода 2, npin этим включается индикатор аварии, 2 не еттолькоотраженныйимпульс,топря- .. При изготовлении устройства необхомой импульс от источника 3 является пара- димо учесть, что длителъйость импульсов зитным, и его необходимо нейтрализовать.. задающего генератора 6 надо выбирать

Для этого электрический импульс с задаю- 30 много меньшей длительности прохождения щего генератора 6 поступает также и на светового импульса вдоль участка контроля

Входустройства7задержки, KoTopGåçàäåð- трубопровода 2 в прямом и обратном наживает сигнал с задающего генератора 6 на правлении во избежание появления ложных время, равное времени прохождения свето- - импульсов на выходе элемента И 8 при ававого импульса по волоконно-оптическому 35 рии трубопровода 2. кабелю 1 вдоль контролируемого участка Предлагаемое устройство по сравнетрубопровода 2 в прямом и обратном на- нию с базовым объектом обеспечивает правлениях, В этом случае задержайный уменьшение расхода волоконно-оптйческоимпульс с выхода устройства 7 задержки . го кабеля в 2 раза за счет использования в поступает на первый вход элемента И 8 од- 40 качестве датчика повреждений волоконноновременно с поступлением на второй вход оптического кабеля, проложенного вдоль электрического импульса, образовавшегося контролируемого участка" трубопровода в в результате преобразования в фотоприем- одном направлейии, пРй сохранении всех нике 4 отраженного светового импульса, и преимуществ прототипа (пожаровзрывобена выходе элемента И 8 формируется алек- 45 зопасность, достоверность контроля). трический импульс, соответствующий нор- Предлагаемоетехническоерешениенамальному состоянию трубопровода 2. ибольший эффект можетдать при использоПрямой оптический импульс от источника 3 вании на участках контроля трубопроводов излучения, преобразовавшись в фотопри- с горючими средами, большой протяженноемнике 4, поступает также на второй вход 50 сти, и значительно, учйтывая высокую стоэлемента И 8, однако в это время отсутству- имость волоконно-оптического кабеля, ет импульс на первом входе с устройства 7 снизить расходы на изготовление, задержки и на выходе элемента И8.Далее . Формула изобретен и я задающий генератор 6 вырабатывает следу- Устройство обнаружения повреждений ющий импульс, и описанный процесс повто- 55 трубопровода. содержащее датчик поврежря ется. дений в виде волоконно-оптического кабеС выхода элемента И 8 импульсы nacry- ля, проложенного в прямом направлении пают на вход интегрирующего устройства 9 вдоль контролируемого участка трубопровои на его выходе появляется сигнал, который да, источник излучения, оптически связанусиливается усилителем, входящим в состав ный с ним и волоконно-оптическим кабелем

1756733

Составитель К. Павленко

Редактор О. Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор И. Шмакова

Заказ 3081 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственно о 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 фотоприемник и регистратор, о т л и ч à ющ е е с я тем, что, с целью снижения расхода волоконно-оптического кабеля, устройство снабжено задающим генераторбм. устройством задержки, элементом И, интегрирующим 5 устройством и зеркальным отражателем. причем волоконно-оптический кабель одним кон цом связан с источником излучения и с фотоприемником, а на другом конце волоконно-оптического кабеля установлен зеркальный отражатель, выход задающего генератора соединен с управляющим входом источника излучения и входом устройства задержки, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход фотоприемника соединен с вторым входом элемента И, выход которого через интегрирующее устройство подключен к входу регистратора.