СИСТЕМА ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК И НЕСАНКЦИОНИРОВАННЫХ ВРЕЗОК НА ТРУБОПРОВОДАХ

Система относится к информационно-измерительной технике и может быть использована для текущего контроля герметичности трубопроводов и определения времени и места утечки или несанкционированной врезки в них.
Из известных устройств наиболее близким является устройство для определения местонахождения утечек в магистральных трубопроводах (патент РФ №2302584, F17D 5/02, 2006.01), которое и выбрано в качестве прототипа.
Прототип имеет следующие недостатки: 1) не производится жесткая синхронизация времени контроллеров на концах контролируемых участков, 2) не производится накопление и архивирование информации об ударных волнах непосредственно на концах контролируемых участков, 3) пункт контроля расположен не на земле, а на летательном аппарате.
Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства: определение времени и места несанкционированного подключения к трубопроводу или утечки из трубопровода, повышение точности и надежности измерений, возможность архивирования информации, передача информации об ударных волнах на стационарный, наземный диспетчерский пункт.
Поставленная задача решается тем, что система обнаружения утечек и несанкционированных врезок на трубопроводах, содержащая на каждом конце контролируемого участка трубопровода электрифицированную задвижку, датчик избыточного давления, в отличие от прототипа снабжена микроконтроллером датчика давления, помехозащищенной линией связи, микроконтроллером контролируемого пункта, модулем GPS, радиомодемом, антенной, источником бесперебойного питания, промежуточными пунктами ретрансляции, и диспетчерским пунктом. Промежуточный пункт ретрансляции включает соединенные последовательно источник бесперебойного питания, радиомодем, антенну. Диспетчерский пункт включает источник бесперебойного питания, микроконтроллер, радиомодем, антенну и промышленный компьютер.
Существо полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемой системы, на фиг.2 представлена структурная схема промежуточного пункта ретрансляции, на фиг.3 представлена структурная схема диспетчерского пункта.
Система содержит место разрыва или повреждения трубопровода 1, две образовавшиеся волны пониженного давления 2, датчики давления 3, 4, микроконтроллеры датчиков давления 5, 6, помехозащищенные линии связи 7, 8, микроконтроллеры контролируемых пунктов 9, 10, модули GPS 11, 12, источники бесперебойного питания 13, 14, 15, 16, радиомодемы 17, 18, 19, 20, радиоантенны 21, 22, 23, 24, промежуточный пункт ретрансляции 25, диспетчерский пункт 26, микроконтроллер диспетчерского пункта 27, компьютер 28, электрифицированные задвижки 29, 30.
Устройство работает следующим образом.
В момент местного разрыва, повреждения трубопровода или несанкционированного подключения к трубопроводу образуются ударные волны пониженного давления. От места разрыва 1 в противоположных направлениях движутся две волны 2 со скоростью С распространения звука в среде. Волны низкого давления, возбуждаемые течью, распространяются вдоль трубопровода и воспринимаются датчиками 3 и 4, с выходов которых электрические сигналы поступают на микроконтроллеры датчиков давления 5 и 6 соответственно. Микроконтроллеры датчиков давления производят преобразование аналогового сигнала в код, при помощи встроенного быстродействующего АЦП, фильтрацию сигналов, хранят несколько предыдущих значений давления и передают информацию по помехозащищенным линиям связи 7 и 8 на микроконтроллеры контролируемых пунктов 9 и 10. Микроконтроллеры контролируемых пунктов постоянно получают данные, ведут архивы, сравнивают текущее значение давления с предыдущим и в случае превышения разницей давлений определенного значения фиксируют приход ударной волны. Время прихода ударной волны при помощи радиомодемов 17, 18, 19, 20 передается по радиоканалу через промежуточный пункт ретрансляции 25 на диспетчерский пункт 26. Таким образом оба контролируемых пункта зафиксировавшие волну давления передают на диспетчерский пункт время прихода волны давления, при этом скорость передачи данных по радиоканалу значения не имеет, т.к. время фиксируется в памяти микроконтроллера контролируемого пункта. Микроконтроллер диспетчерского пункта 27 вычисляет разницу прихода двух волн давления (t2-t1).
Определив разность времени прихода волн (t2-t1) на концы контролируемого участка протяженностью L (фиг.1), микроконтроллер диспетчерского пункта вычисляет местоположение утечки:
0
где X - расстояние до места утечки;
L - длина контролируемого участка;
cp
V - средняя скорость движения транспортируемого продукта (вода, нефть, газ и т.п.);
C - скорость распространения возмущений в среде;
1
t - время прихода ударной волны к первому концу контролируемого участка;
2
t - время прихода ударной волны ко второму концу контролируемого участка;
Визуализация всех необходимых данных, ввод и редактирование параметров и уставок осуществляется посредством компьютера 28.
При обнаружении утечки микроконтроллеры контролируемых пунктов 9 и 10 выдают управляющий сигнал на электроприводы 29, 30 электрифицированных задвижек и таким образом закрывают контролируемый участок трубопровода.
Синхронизация часов микроконтроллеров контролируемых пунктов 9, 10, обеспечивается с помощью модулей GPS навигации 11, 12 и необходима для повышения точности определения места утечки, так как координата утечки напрямую зависит от разности времен прихода ударных волн на концы контролируемого участка трубопровода и следовательно точность определения места утечки зависит от точности определения разницы времен прихода двух волн.
Питание датчиков давления, микроконтроллеров датчиков давления, микроконтроллеров контролируемых пунктов, радиомодемов, микроконтроллера диспетчерского пункта осуществляется от источников бесперебойного питания 13, 14, 15, 16.
Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает расширение функциональных возможностей за счет применения микроконтроллерной техники, повышение точности определения места утечки за счет применения модулей GPS для синхронизации времени, надежности за счет архивирования данных в микроконтроллерах контролируемых пунктов, т.к. пропадает риск потери информации при сбоях в работе радиоканала и увеличение длины контролируемого участка за счет использования промежуточного пункта ретрансляции радиосигнала.