СИЛЬФОННЫЙ ДАТЧИК ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к трубопроводному транспорту и предназначена для диагностики состояния трубопровода. Расширяет арсенал технических средств.
Известен датчик дефекта подземных коммуникаций, содержащий обечайку, в нижней части которой имеется мембрана, на которой расположен прижимаемый к ней пьезоэлектрический элемент, и крышку, соединенную с обечайкой, при этом в крышку встроен держатель в виде трубки, на концах которой укреплены электромагнитные антенны, разнесенные на базовое расстояние друг от друга, а выводы от электромагнитных антенн и пьезоэлементов подключены к вычислителю (Патент RU №2408859, МПК G01M 3/24. Датчик для поиска дефекта подземной коммуникации / С.С. Сергеев (RU). - 2009106367; Заявлено 24.02.2009; Опубл. 10.01.2011; Бюл. №1), обладающий низкой чувствительностью, связанной с тем, что прием сигналов производится через слой грунта, в котором происходит затухание сигнала; невозможность мониторинга состояния трубопровода в автоматическом режиме.
В настоящее время место повреждения трубопровода в виде утечки определяют, в основном, по измеренному падению давления техническими (электроконтактными) манометрами, имеющими, в связи с высоким рабочим давлением перекачки углеводородов, высокую приведенную погрешность, в результате чего не представляется возможным определить место средних или малых утечек, а также образовавшихся на значительном удалении от места установки манометров; требует весьма частой установки манометров по трассе трубопроводов, что снижает эффективность систем обнаружения утечек [Гумеров А.Г., Азметов Х.А., Гумеров Р.С., Векштейн М.Г. Аварийно-восстановительный ремонт магистральных нефтепроводов. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 1998. - 271 с.; Dughman J.S. Acoustic used to inspect 36-inch natural gas line. Pipe Line Industry. - 1984, 61, №2, P. 46-50].
Известен также датчик повреждения трубопровода, содержащий мембрану с закрепленным на ней пьезоэлементом, причем мембрана размещена в глухом патрубке за запорным органом, присоединяемым к контролируемому трубопроводу, и образует две полости, сообщающиеся между собой регулируемым дросселем [Патент RU №114365 G01M 3/00 // Датчик повреждения трубопроводов // Р.Г. Султанов, Ч.А. Яруллин и др., опубл. 20.03.2012; Бюл. №8], взятый за прототип.
Недостатком данного датчика является низкая амплитуда выходного сигнала пьезопреобразователя, определяющая низкую помехозащищенность и надежность выделения полезного сигнала, в результате чего возможно ложное определение или отсутствие обнаружения утечки из трубопровода, т.е. низкая достоверность диагностики состояния трубопровода.
Также недостатком данного устройства является возникающая со временем вялость мембраны, снижение гибкости мембраны из-за воздействия измеряемой среды, старения материала мембраны, проявляющаяся в указанном датчике снижением чувствительности и, в конечном итоге, снижением достоверности диагностики возможного повреждения трубопровода, а также большие габариты датчика, обусловленные размерами самой мембраны и выбираемые, для повышения чувствительности датчика, значительными.
Кроме того, указанные датчики могут диагностировать только повреждения в виде утечек, хотя, наряду с утечками, в процессе эксплуатации часто возникают неисправности в виде закупорок и сужения проходного сечения трубопровода, диагностику которых осуществляют при помощи дополнительных датчиков, например датчиков подачи [А.с. 1041465 СССР, МПК 65G 53/66. Устройство для определения места образования завала в пневмотранспортной установке [Текст] / Шварцман А.З.; - №3397932/27; заявл. 18.02.82; опубл. 15.09.83; Бюл. №34].
С целью повышения функциональности, эффективности, целесообразно объединить функции диагностирования как утечек, так и закупорок, также часто встречающихся в трубопроводном транспорте, в одном датчике диагностики состояния трубопровода, желательно без усложнения конструкции.
Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей, повышение чувствительности и надежности датчика при одновременном упрощении его конструкции, возможность непрерывного мониторинга состояния трубопровода, повышение достоверности диагностики состояния трубопроводов.
Задача решается сильфонным датчиком диагностики состояния трубопровода, состоящим из герметичного корпуса, отличающимся тем, что в герметичном корпусе вертикально размещен сильфон, к глухому верхнему основанию которого с внешней стороны прикреплен кронштейн с магнитом, над и под которыми размещены герконы, сильфон нижним открытым основанием герметично соединен с нижним основанием герметичного корпуса, полости герметичного корпуса и сильфона соединены штуцерами с контролируемым трубопроводом, причем на штуцере, соединенным с сильфоном, установлен регулируемый дроссель.
Принцип работы датчика иллюстрируется чертежом.
Давление как в герметичном корпусе 1, так и в сильфоне 2 при нормальной работе трубопровода 3 одинаковы. При возникновении утечки давление в трубопроводе 3 резко падает. Наличие дросселя 4 на входе в сильфон приводит к запаздыванию изменения давления в сильфоне, что приводит к расширению сильфона, подъему магнита 5 и срабатыванию геркона 6 с выработкой электрического сигнала. Постепенно давление в сильфоне и герметичном корпусе выравниваются, а электрический сигнал геркона сигнализирует о возникновении утечки в трубопроводе.
При возникновении закупорки давление в трубопроводе 3 возрастает, возрастает оно также и в герметичном корпусе 1, соединенном напрямую с трубопроводом 3. Наличие дросселя 4 на входе в сильфон 2 приводит к запаздыванию изменения давления в сильфоне 2, что приводит к сжатию сильфона 2 и приближению магнита 5 к нижнему геркону 7 с выработкой электрического сигнала. Затем давление в сильфоне и герметичном корпусе постепенно выравнивается, а электрический сигнал геркона сигнализирует о возникновении закупорки в трубопроводе.
Так как геркон способен коммутировать значительно большие токи и напряжения, чем вырабатываются пьезоэлементом, предложенный датчик диагностики состояния трубопровода является более помехозащищенным.