УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОВРЕЖДЕНИЯ ТРУБОПРОВОДА ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Область техники
Полезная модель относится к области гидротехнического строительства и может быть применена на плотинах гидроэлектростанций для контроля разрывов напорных трубопроводов.
Уровень техники
Известно устройство для контроля повреждения трубопровода, содержащее гидросенсорный датчик, подключенный к сигнализатору повреждения [RU 2545485]. Это устройство содержит два проводника в виде, по крайней мере, одной токопроводящей жилы, соединенных с электронным индикатором, который выполнен в виде измерителя сопротивления, при этом каждый из проводников помещен в токопроводящую оболочку из электропроводной полимерной композиции, а между токопроводящими оболочками и вокруг них расположена водопроницаемая оболочка из капиллярно-пористого материала.
Недостаток прототипа - чувствительность к воздействиям воды и влаги при отсутствии аварийного разрыва трубопровода и, как следствие, высокая вероятность ложных срабатываний сигнализатора, снижающая достоверность контроля разрыва трубопровода.
Сущность полезной модели
Предметом полезной модели является устройство для контроля рвзрыва трубопровода гидроэлектростанции, содержащее гидросенсорный элемент и средство его подключения к сигнализатору разрыва трубопровода, при этом гидросенсорный элемент выполнен в виде оптоволоконного датчика деформации на основе брэгговской решетки, датчик закреплен на основании с возможностью восприятия деформации на изгиб, основание предназначено для установки поперек аварийного водного потока, а указанное средство выполнено в виде оптоволокна, предназначенного для подключения к оптическому приемопередатчику сигнализатора разрыва трубопровода.
Это позволяет повысить достоверность контроля разрывов трубопроводов.
Развитие полезной модели состоит в том, что в устройство введен дополнительный гидросенсорный элемент в виде оптоволоконного датчика температуры на основе брэгговской решетки.
Это дополнительно повышает достоверность контроля.
Осуществление полезной модели с учетом ее развития
Осуществление предлагаемого устройства иллюстрируют фиг. 1 и 2, на которых показаны:
1 - датчик деформации на основе брэгговской решетки, выполняющий функцию гидросенсорного элемента;
2 - гибкое основание, на котором закреплен датчик 1;
3 - оптоволокно для подключения датчика 1 к оптическому приемопередатчику 4 сигнализатора разрыва трубопровода;
5 - оптоволоконный кабель.
Основание 2 выполнено тонкостенным (например, из жести) в виде уголкового профиля, установленного поперек ожидаемого направления аварийного водного потока и имеющего полки 6, 7. Датчик 1 закреплен на полке 6. При установке основания 2 его полка 7 закрепляется с помощью шпилек 8, заанкерированых в склон бетонной плотины вблизи трубопроводов. Датчик 1 представляет собой участок оптоволокна с нанесенной брэгговской решеткой. Для того, чтобы воспринимать деформацию основания 2 (его незакрепленной полки 6) на изгиб указанный участок оптоволокна закреплен и приклеен поперек полки 6 основания 2 уголкового профиля.
Оптоволокно 3 (фиг. 2) может быть иметь другой участок с нанесенной брегговской решеткой, не подверженный механической деформации и выполняющий функцию оптоволоконного датчика 9 температуры.
Устройство работает следующим образом.
В составе приемопередатчика 4, для подключения к которому предназначено заявляемое устройство, имеется лазерный источник излучения и фотоприемник, подключенные к блоку обработки данных.
Лазерный источник под управлением блока обработки данных формирует широкополосное излучение, которое по оптоволокну поступает к датчикам 1 и 9. Брэгтовские решетки датчиков 1 и 9 имеют несовпадающие брэгговские частоты и поэтому отражают разные частоты широкополосного излучения.
Излучения, отраженные брегговскими решетками каждого датчика, возвращаются по оптоволокну обратно в приемопередатчик 4 и поступают на фотоприемник.
При отсутствии аварийного водного потока, вызванного разрывом трубопровода, блок обработки приемопередатчика 4 фиксирует принятые фотоприемником частоты (или длины волн) участков излучаемого спектра, отраженные брэгговскими решетками датчиков 1 и 9. Значения частоты, отражаемой датчиком 1, соответствуют недеформированному состоянию полки 6 основания 2, а значения частоты, отражаемой датчиком 9 - текущей температуре окружающей среды.
В случае разрыва контролируемого трубопровода аварийный водный поток воздействует на основание 2, изгибая его полку 6.
В случае разрыва контролируемого трубопровода аварийный водный поток воздействует на основание 2, изгибая его полку 6.
Датчик 1 воспринимает деформацию полки 6, а брегговские решетки, нанесенные на оптоволокно датчика 1, соответственно сдвигают спектр отражаемого излучения. Датчик 9, попав в аварийный водный поток, изменяет свою температуру и его брэгговская решетка сдвигает спектр отражаемого излучения в результате температурной деформации.
При воздействии аварийного водного потока, вызванного разрывом трубопровода, на датчики 1 и 9 их спектральные сдвиги скачкообразно изменяются. По скачку частотного сдвига спектрального пика, отраженного датчиком 1, блок обработки фиксирует соответствующую деформацию полки 6 основания 2 и выявляет аварийный разрыв трубопровода. Скачок температуры, фиксируемый с помощью датчика 9 в тех случаях, когда температура воды существенно отличается от температуры воздуха, дополнительно подтверждает аварийную ситуацию.
В оптоволокно 3 может быть встроено несколько оптоволоконных датчиков деформации и температуры, размещаемых аналогично датчикам 1 и 9 в зонах, подверженных затоплению при разрыве контролируемых трубопроводов.
Предложенное устройство, в отличие прототипа, не чувствительно к воздействию атмосферной влаги.