СПОСОБ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКИ ОСТАЮЩЕГОСЯ СРОКА СЛУЖБЫ ОБНОВЛЯЕМОГО ИСТОЧНИКА ЭНЕРГИИ ДЛЯ РАСХОДОМЕРА В СЕТИ ТРУБОПРОВОДОВ
METHOD OF AUTOMATED DETERMINATION OF REMAINING SERVICE LIFE OF RENEWABLE POWER SOURCE FOR FLOW METRE IN PIPELINE SYSTEM

Изобретение относится к способу автоматизированного определения теоретически остающегося срока службы обновляемого источника энергии, по меньшей мере, для одного расходомера в сети трубопроводов.
Такого типа сети трубопроводов используются, к примеру, для снабжения поселков и других более крупных поселений водой или газом, а также для отвода технической воды. Такие сети трубопроводов обычно размещаются под землей, так что утечку в трубопроводе станции сети трубопроводов очень сложно обнаружить. Известно, что, к примеру, предприятия, занимающиеся водо- и газоснабжением, которые эксплуатируют подобные сети трубопроводов, несут убытки вследствие негерметичности, так как они прилагают большие усилия для обнаружения утечек в приемлемый срок, в частности, тогда, когда речь идет о занимающих большую площадь сетях трубопроводов, когда в сети трубопроводов не установлены измерительные приборы, надежность этих приборов мала, или их функционирование не может быть надежно отрегулировано.
В изобретении поставлена задача в сети трубопроводов с иерархической структурой для водо- и газоснабжения и/или для отвода технической воды обеспечить надежное и долгосрочное функционирование используемых измерительных приборов и сделать возможным надежное обнаружение утечки.
Вышеозначенная задача решается в способе в соответствии с изобретением для автоматизированного определения теоретически остающегося срока службы обновляемого источника энергии, по меньшей мере, для одного расходомера в сети трубопроводов в соответствии с изобретением, с последующими этапами способа:
- определение матрицы факторов воздействия, которые оказывают влияние на теоретический срок службы источников энергии;
- определение теоретического срока службы при изменениях различных факторов воздействия или комбинаций из них;
- учет всех факторов воздействия, начиная от установки источников энергии, вплоть до их отказа или выхода из строя;
- учет, по меньшей мере, факторов воздействия к заданному моменту в зависимости от прошедшего до этого времени эксплуатации соответствующего расходомера;
- определение теоретически остающегося срока службы с помощью матрицы, с учетом всех ранее зарегистрированных факторов воздействия и прошедшего эксплуатационного периода;
- причем все раннее перечисленные этапы способа производятся посредством вычислительной машины, которая связана с расходомером или расходомерами;
- вычислительная машина устанавливает различные теоретически остающиеся сроки службы для различных сочетаний значений факторов воздействия;
- различные теоретически остающиеся сроки службы совместно с различными сочетаниями значений факторов воздействия сообщаются пользователю на индикаторное устройство вычислительной машины, причем предоставляется возможность изменения сочетаний значений или факторов воздействия на входящем устройстве вычислительной машины пользователя;
- после каждого ввода или изменения сочетания значений факторов воздействия вычислительное устройство посредством пользователя определяет новый, соответствующий измененным значениям, теоретически остающийся срок службы и отображает его на индикаторном устройстве вычислительной машины.
В особом варианте осуществления данного способа теоретически остающийся срок службы источника энергии определяется при любом изменении измерительных циклов расходомера или периодически, если в промежутке не произошло определения из-за изменившихся циклов измерения расходомера.
Еще один вариант осуществления отписанного способа в соответствии с изобретением относится к использованию тех факторов воздействия, которые касаются желаемого цикла измерений расходомера или расходомеров, в пределах сочетаний значений факторов воздействия, которые пользователь, в конце концов, выбирает для конфигурации или параметризации расходомера или расходомеров.
Следующий вариант осуществления отписанного способа в соответствии с изобретением предусматривает, что периодически производится определение и отображение теоретически остающегося срока службы обновляемого источника энергии соответствующего расходомера или нескольких расходомеров, причем пользователь уведомляется, соответственно, об установленном для существующей конфигурации или параметризации расходомера или расходомеров теоретически остающемся сроке службы, ему предоставляется возможность для изменения конфигурации или параметризации и, соответственно, поясняется полученный вследствие изменения конфигурации или параметризации измененный теоретически остающийся срок службы источника энергии.
Еще один вариант осуществления отписанного способа в соответствии с изобретением касается того, что в случае одной батареи или блока из нескольких батарей, которые служат в качестве источника энергии для расходомера или расходомеров, для установления фактического теоретического срока службы источника энергии в качестве фактора воздействия принимается во внимание также измеренное в источнике энергии падение напряжения во времени. Фактическое измеренное падение напряжения во времени сравнивается с теоретически рассчитанным значением для соответствующей конфигурации расходомера или расходомеров, и при превышении заданного отклонения генерируется сигнал тревоги. Из нескольких фактически измеренных значений падения напряжения во времени устанавливается кривая, которая сравнивается с теоретически рассчитанным значением для соответствующей конфигурации расходомера или расходомеров, и при превышении заданного отклонения генерируется сигнал тревоги. При неиспользовании заданного остающегося теоретического срока службы генерируется сигнал, который указывает на необходимую замену источника энергии.
Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено:
Фиг.1 - схематичное изображение сети трубопроводов в соответствии с изобретением для водоснабжения;
Фиг.2 - схематичное изображение первого варианта осуществления расходомера в соответствии с изобретением с коммуникационным устройством;
Фиг.3 - схематичное изображение электроники следующего варианта осуществления расходомера в соответствии с изобретением;
Фиг.4 - схематичное изображение элемента особого варианта осуществления сети трубопроводов в соответствии с изобретением для водоснабжения;
Фиг.5 - первая диаграмма потребления воды в сети трубопроводов;
Фиг.6 - вторая диаграмма потребления воды в сети трубопроводов;
Фиг.7 - схематичное изображение фрагмента сети трубопроводов в соответствии с Фиг.4;
Фиг.8 - схематичное изображение ветви трубопровода с течью в сети трубопроводов и устройство для ее обнаружения.
Для упрощения одинаковые элементы, конструктивные элементы, модули и узлы снабжены на чертежах одинаковыми обозначениями, поскольку в таком случае исключена путаница.
На Фиг.1 схематично представлена сеть трубопроводов в соответствии с изобретением. Эта сеть 10 трубопроводов служит для водоснабжения промышленных предприятий и/или домов, т.е. для хозяйственных целей. Если быть точнее, изобретение подходит для таких сетей трубопроводов, которые используются для водо- и газоснабжения или же для отвода технической воды. В этом отношении используемый здесь термин «сеть трубопроводов» включает в себя все перечисленные применения, в случае если нет явных различий между водо- и газоснабжением или водоотводом. Такого рода сети трубопроводов обычно проложены под землей.
Такая сеть трубопроводов охватывает не только одну отдельную магистраль, точнее один отдельный трубопровод, а состоит из многих трубопроводов и имеет иерархическую структуру. Трубопроводы одного порядка образуют совместно с разветвляющимися от них трубопроводами последующего более низкого порядка ветви трубопроводов, причем большинство трубопроводов, соответственно, оснащено расходомерами. В представленном здесь примере осуществления сети 10 трубопроводов в соответствии с изобретением это наглядно показано на основании нескольких трубопроводов различного подчинения. Фиг.1 служит для наглядного пояснения принципиальной конструкции сети трубопроводов. Поэтому в целях наглядности схематично представлена лишь часть сети трубопроводов. На практике сети трубопроводов, которые служат для водо- и газоснабжения или для отвода технической воды, могут быть очень протяженными. Отдельные трубопроводы вполне могут иметь длину в несколько километров.
От вышестоящего трубопровода, который обозначен здесь как основной трубопровод 12, разветвляются, к примеру, как представлено здесь, нижестоящие, то есть последовательно подключенные трубопроводы, если рассматривать направление потока от основного трубопровода к нижестоящим трубопроводам. Основной трубопровод 12 разделяется на первый трубопровод 14 первого подчинения и второй трубопровод 16 первого подчинения. От первого трубопровода 14 первого подчинения снова разветвляются первый трубопровод 18 второго подчинения и второй трубопровод 20 второго подчинения. Второй трубопровод 16 первого подчинения снова разделяется на третий трубопровод 22 второго подчинения и четвертый трубопровод 24 второго подчинения.
Первый трубопровод 18 второго подчинения разделяется на первый трубопровод 26 третьего подчинения и второй трубопровод 28 третьего подчинения. Второй трубопровод 20 второго подчинения снова разделяется на третий трубопровод 30 третьего подчинения и четвертый трубопровод 32 третьего подчинения. Третий трубопровод 22 второго подчинения разветвляется в пятый трубопровод 34 третьего подчинения и шестой трубопровод 36 третьего подчинения, в то время как четвертый трубопровод 24 второго подчинения разделяется на седьмой трубопровод 38 третьего подчинения, восьмой трубопровод 40 третьего подчинения и девятый трубопровод 42 третьего подчинения.
Для контроля за процессом протекания в сети 10 трубопроводов в основном трубопроводе 12 предусмотрен расходомер 52. В первом трубопроводе 14 первого подчинения предусмотрен расходомер 54, а во втором трубопроводе 16 первого подчинения предусмотрен следующий расходомер 56. Таким же образом расходомер 58 расположен в первом трубопроводе 18 второго подчинения, а расходомер 60 во втором трубопроводе 20 второго подчинения. В третьем трубопроводе 22 второго подчинения расположен расходомер 62, а в четвертом трубопроводе 24 второго подчинения расходомер 64. Далее, в первом трубопроводе 26 третьего подчинения находится расходомер 66, расходомер 68 - во втором трубопроводе 28 третьего подчинения, расходомер 70 - в третьем трубопроводе 30 третьего подчинения, расходомер 72 - в четвертом трубопроводе 32 третьего подчинения, расходомер 74 - в пятом трубопровод 34 третьего подчинения, расходомер 76 - в шестом трубопроводе 36 третьего подчинения, расходомер 78 - в седьмом трубопроводе 38 третьего подчинения, расходомер 80 - в восьмом трубопроводе 40 третьего подчинения и расходомер 82 - в девятом трубопроводе 42 третьего подчинения.
Расходомеры 54-82 являются отдельно установленными приборами, это означает, что они имеют собственное, автаркическое энергоснабжение. Расходомер 52 в основном трубопроводе 12 может также являться отдельно установленным прибором, однако для изобретения это не является обязательным. Как еще будет разъяснено позднее, все расходомеры 52-82 в состоянии сообщаться между собой беспроводным способом, предпочтительно двухсторонне, и соединены в сеть основных и подчиненных приборов. В данной иерархически организованной сети основных и подчиненных приборов расходомер 52 функционирует в качестве основного расходомера в вышестоящем трубопроводе, а другие расходомеры 54-82 в нижестоящих или последовательно расположенных ветвях трубопроводов в качестве подчиненных расходомеров. Это означает, что подчиненные расходомеры 54-82 передают на основной расходомер 52 установленное ими в их соответствующем трубопроводе значение расхода. Подчиненные расходомеры 54-82 предпочтительно оснащены сенсором, который позволяет, наряду с расходом, определять в соответствующем трубопроводе и преобладающее там направление потока. Эти данные о направлении потока совместно со значениями расхода и соответствующим кодовым сигналом опознавания прибора сообщаются с каждого подчиненного расходомера 54-82 беспроводным способом на основной расходомер 52.
Рациональным образом, однако, многие расходомеры в трубопроводах первого или второго порядка, ввиду своих технических параметров, также в состоянии при отказе подлинного основного расходомера занять его место и работать как основной расходомер.
В основном расходомере 52 из переданных от подчиненных расходомеров 54-82 нижестоящей ветви трубопроводов отдельных значений расхода образуется суммарное значение и сравнивается со значением расхода расходомера в соответствующей вышестоящей ветви трубопровода. В представленной, к примеру, на Фиг.1 сети 10 трубопроводов для этого существуют следующие соотношения, если предполагается, что основной расходомер 52 исправен и сеть 10 трубопроводов не имеет течей или других потерь:
- сумма измеренных расходомерами 66 и 68 значений расхода соответствует значению расхода, измеренному расходомером 58,
- сумма измеренных расходомерами 70 и 72 значений расхода соответствует значению расхода, измеренному расходомером 60,
- сумма измеренных расходомерами 74 и 76 значений расхода соответствует значению расхода, измеренному расходомером 62,
- сумма измеренных расходомерами 78, 80 и 82 значений расхода соответствует значению расхода, измеренному расходомером 64,
- сумма измеренных расходомерами 58 и 60 значений расхода соответствует значению расхода, измеренному расходомером 54,
- сумма измеренных расходомерами 62 и 64 значений расхода соответствует значению расхода, измеренному расходомером 56,
- сумма измеренных расходомерами 54 и 56 значений расхода соответствует значению расхода, измеренному расходомером 52.
Для бóльшей сети трубопроводов, чем, к примеру, представлено на Фиг.1, вышеуказанные соотношения и взаимозависимости необходимо, соответственно, дополнить.
Эти соотношения позволяют установить, возникает ли в трубопроводе из первого подчинения утечка тем, что измерения расхода в нижестоящем трубопроводе постоянно контролируются посредством сравнения с измерением расхода в непосредственно по отношению к ней вышестоящем трубопроводе. Если при направлении потока от основного трубопровода 12 к нижестоящим трубопроводам, к примеру, в шестом трубопроводе 36 третьего подчинения перед находящимся там расходомером 76 должна быть течь, то сумма измеренных в расходомерах 74 и 76 значений расхода более не совпадает с измеренным в расходомере 62 в третьем трубопроводе 22 второго подчинения значением расхода. Измеренное в расходомере 62 значение расхода больше суммы значений расхода, которые измеряются в расходомерах 74 и 76, так как расходомер 76 из-за наличия течи измеряет слишком малый расход. Аналогичные взаимозависимости выявляются при наличии течи или других потерях, естественно, также и для других измеренных значений в других трубопроводах.
Описанное суммирование значений расхода в нижестоящих трубопроводах и соответствующее сравнение со значением расхода соответствующего трубопровода последующего вышестоящего порядка производятся обычно в основном расходомере 52. В сетях трубопроводов для водоснабжения в промышленных и/или в бытовых целях расходомер 52 в основном трубопроводе 12 сообщает измеренные им значения расхода на контрольно-измерительный пункт, которым также может быть центральная станция или другой специальный расчетный пункт. При подозрении на наличие течи в наблюдаемой сети трубопроводов основной расходомер 52 производит сигнал тревоги и сообщает об этом на контрольно-измерительный пункт или на специальный расчетный пункт. В случае тревоги с контрольно-измерительного пункта может быть послана розыскная группа или отдельный специалист для обнаружения течи в сети трубопроводов, а также ее герметизации или ремонта. Как уже упоминалось ранее, сети трубопроводов описанного типа часто являются очень протяженными. Несмотря на то что обнаружение течи в сети трубопроводов в соответствии с изобретением сначала может быть определено для ветви трубопровода, посредством другого варианта осуществления изобретения возможно также определять точное место течи посредством дополнительного измерения. Далее это будет разъяснено более подробно.
Для расчета установленных подчиненными расходомерами значений расхода рационально предусмотреть, по меньшей мере, один расходомер в качестве проверочного прибора. Предпочтительно, однако, установить несколько проверочных расходомеров и притом везде, где нужно найти важные разветвления трубопроводов в сети 10 трубопроводов. Так, к примеру, в представленной на Фиг.1 сети 10 трубопроводов основной расходомер 52 и подчиненные расходомеры 66-80 являются проверочными приборами, которые предпочтительно могут калиброваться также непосредственно на месте своей установки.
Сети трубопроводов описанного типа эксплуатируются обычно крупными эксплуатационными фирмами и/или фирмами, занимающимися водоснабжением или фирмами, занимающимися удалением отходов воды, которые принимают в расчет свои услуги, поставленную или утилизированную массу воды и подготовку трубопроводов. Чтобы в этой связи учитывать поставленную или утилизированную массу воды предусмотрена центральная станция в качестве расчетного пункта, на который отдельные основные расходомеры передают установленные ими значения расхода.
На Фиг.2 схематично представлен особый вариант осуществления расходомера в соответствии с изобретением, который используется, к примеру, в качестве подчиненного расходомера 54-82 (смотри к тому же Фиг.1). Такой расходомер 110 встроен в трубопровод 112 сети 10 трубопроводов (смотри к тому же Фиг.1) посредством двух фланцев 114. В корпусе 116 расходомера 110 (смотри к тому же Фиг.1) размещена измерительная труба 118, по меньшей мере, с одним датчиком расхода 119. Измерительная электроника 120 вырабатывает и принимает измерительные сигналы, оценивает их относительно желаемого измеренного значения и передает измеренные значения расхода далее на основной расходомер.
Предпочтительно в корпусе 116 дополнительно расположены также датчик 122 давления и датчик 124 температуры. С помощью датчика 122 давления может регистрироваться преобладающее в рассматриваемом здесь трубопроводе 112 давление. Датчик 124 температуры служит для учета температуры в трубопроводе 112 или в корпусе 116 расходомера 110. Трубопроводы 110 рассматриваемого типа обычно проложены под землей. Расходомер 110, как описано, встроен в трубопровод 112 и при этом также расположен ниже поверхности 126 земли.
Расходомер 110 электрически соединен с коммуникационно-обслуживающим блоком 128 посредством, по меньшей мере, одного трубопровода 130. Коммуникационно-обслуживающий блок 128 находится в представленном здесь примере осуществления изобретения выше поверхности земли 126 и над или же очень близко от расходомера 110. В корпусе 132 коммуникационно-обслуживающего блока 128 размещено устройство 134 энергообеспечения, которое служит для обеспечения расходомера 110 и электрических или электронных блоков в коммуникационно-обслуживающем блоке 128. Предпочтительно энергообеспечение 134 включает в себя одну или несколько батарей 136. Вместо батареи или батарей 136 может, однако, использоваться также топливный элемент 138, который на Фиг.2 представлен заштрихованным. Также возможно оснастить корпус 132 коммуникационно-обслуживающего блока 128 солнечными элементами, так что при соответствующей инсоляции расходомер 110 и коммуникационно-обслуживающий блок 128 могут быть обеспечены питанием и/или батарея 134, соответственно, батареи могут быть заряжены.
Коммуникационная электроника 140 в корпусе 132 коммуникационно-обслуживающего блока 128, которая связана с антенной 142, служит для связи с коммуникационно-обслуживающими блоками других расходомеров. К примеру, таким образом измеренные подчиненными расходомерами 54-82 в сети 10 трубопроводов (см. также Фиг.1) данные предаются на основной расходомер 52. Беспроводное сообщение посредством антенны 142 позволяет, сверх того, также и связь соответствующего расходомера 110 с другими подходящими для беспроводного сообщения приборами, такими, к примеру, как персональный компьютер (PC) 146, в случае необходимости ноутбук, так называемая «карманная ПЭВМ»-обслуживающий прибор 148, которые часто используются в промышленном оборудовании, и так называемый «электронный секретарь» (PDA) 150. Коммуникационно-обслуживающий блок 128 может, поэтому, принимать данные других расходомеров, PC, PDA или «карманная ПЭВМ»-обслуживающий прибор 148 или посылать на них данные. Так, к примеру, также возможно параметризировать расходомер 110 через его коммуникационно-обслуживающий блок 128 посредством одного из названных в последнюю очередь приборов или принимать сигналы тревоги от расходомера 110.
В коммуникационно-обслуживающем блоке 128 предпочтительно предусмотрена также так называемая «база данных» 144 в виде накопительного блока, на который можно сохранять как данные измерений, так и данные о состоянии расходомера 110 и/или коммуникационно-обслуживающего блока 128. Базы данных 144 такого типа, особенно, если они могут обмениваться или могут браться из коммуникационно-обслуживающего блока 128, имеют то преимущество, что сохраненные данные могут ими любым образом сортироваться, особенно тогда, когда коммуникационно-обслуживающий блок 128 по каким-либо причинам должен быть удален. Из-за упомянутой ранее большой протяженности описанной сети 10 трубопроводов (см. Фиг.1) каждый подчиненный расходомер предпочтительно оснащен собственным энергообеспечением 128.
Фиг.3 является схематичным изображением электроники следующего варианта осуществления для расходомера в соответствии с изобретением. Эта электроника, которая включает в себя различные, к примеру, представленные на Фиг.3 модули, находится предпочтительно в коммуникационно-обслуживающем блоке 170, точнее говоря: в корпусе 174 коммуникационно-обслуживающего блока 170. Электронная схема 178 перераспределения энергии (Energiemanager-Elektronikschaltung!!!) контролирует непрерывно или по запросу посредством основного расходомера 52 (см. Фиг.1) состояние энергообеспечения 134, т.е. батареи (батарей) 136 или топливного элемента 138 на остающийся срок службы при таких доминирующих в данный момент условиях, как, к примеру, циклы измерений, температура окружающей среды и проч. Когда, как уже описано выше к варианту осуществления изобретения, согласно Фиг.2, корпус 174 коммуникационно-обслуживающего блока 170 оснащен солнечными элементами, электронная схема 178 перераспределения энергии контролирует снабжение расходомеров и расходомера 110 (см. Фиг.2) и, при необходимости, процесс зарядки для заряжаемых батарей 136. В представленном на Фиг.3 примере осуществления изобретения предусмотрен также блок 180 обработки данных. Этот блок 180 обработки данных может брать на себя задачи электроники 120 по обработке и оценке данных в расходомере 110 (см. Фиг.2) и заступать на ее место. Для случая, когда и у представленного на Фиг.3 коммуникационно-обслуживающего блока 170 должна быть предусмотрена база данных 144, которая соответствует базе данных 144 в соответствии с Фиг.2, но, с целью упрощения, не представлена на Фиг.3, блок 180 обработки данных контролирует, какие данные там сохраняются или - при возможном переполнении запоминающего устройства - стираются.
Наряду с базой данных в коммуникационно-обслуживающем блоке 170 предусмотрен еще и таймер 182, который интерпретируется как чистая схема регулятора времени и/или как счетчик. Посредством данного таймера 182 контролируется, к примеру, желаемый цикл измерений для измерений расхода, но также и передача измеренных значений расхода, когда она должна произойти не непосредственно после произведенного измерения, а с отставанием во времени. Далее таймер 182 может использоваться для передачи общего сигнала «признака жизни» расходомера 110 (см. Фиг.2), когда предусмотрено, что такой сигнал «признака жизни» должен быть послан в определенное время или по прошествии определенного количества измерений. Предусмотренная у коммуникационно-обслуживающего блока 170 коммуникационная электроника 184 соответствует, в основном, коммуникационной электронике 140, согласно Фиг.2. В представленном на Фиг.3 примере она также связана с передающей и принимающей антенной, которая из соображений наглядности не показана на Фиг.3. Для усиления слабых сигналов еще может быть использован усилитель 186. Энергообеспечение 134 (см. Фиг.2) в представленном на Фиг.3 коммуникационно-обслуживающем блоке 170 также предусмотрено. Оно уже описывалось выше к Фиг.2. В целях упрощения на Фиг.3, однако, отказались от ее изображения.
Предусмотренный в коммуникационно-обслуживающем блоке 170 датчик 188 температуры служит для обнаружения недопустимого нагревания и температур внутри корпуса 174 коммуникационно-обслуживающего блока 170 и находящихся там электронных схем. Такие недопустимые нагревания и температуры внутри корпуса 174 могут быть признаком дефекта электронных схем, а также изменившихся окружающих условий, которые могут негативно воздействовать на срок службы коммуникационно-обслуживающего блока 170 и, особенно, на содержащееся там энергообеспечение 134, то есть батарею 132 или топливный элемент 138. Если установлены недопустимые нагревание и температура внутри корпуса 174, то через блок 180 обработки данных генерируется соответствующий сигнал тревоги и через коммуникационную электронику 184 беспроводным способом передается на основной расходомер или на другой контрольно-измерительный пункт. С него тогда могут приниматься меры, направленные на то, чтобы проверить и, при необходимости, отремонтировать соответствующий расходомер.
До настоящего времени описывались представленные на Фиг.2 и 3 коммуникационно-обслуживающие блоки 128 и 170 для подчиненных расходомеров. Соответствующая электроника, однако, может использоваться также - и предпочтительно используется - в коммуникационно-обслуживающем блоке для основного расходомера. В таком случае блок 180 обработки данных (см. к этому Фиг.3) берет на себя задачу суммировать полученные с подчиненных расходомеров для одной ветви трубопроводов измеренные значения расхода - как описано ранее - и сравнить с измеренным значением расхода, которое подчиненный расходомер измерил в трубопроводе вышестоящего порядка и послал на основной расходомер. Блок 180 обработки данных генерирует тогда также возможные сигналы тревоги и передает их на компетентные контрольно-измерительные пункты и/или на расчетные пункты.
На Фиг.4 схематично представлен фрагмент следующего особого варианта осуществления сети трубопроводов в соответствии с изобретением, на примере сети водоснабжения. И эта сеть 200 трубопроводов, как и наглядно представленная на Фиг.1 сеть трубопроводов, иерархически структурирована и собрана из ветвей трубопроводов различного порядка. Сеть трубопроводов 200 не представлена полностью, она должна служить лишь для наглядного представления и пояснения. Выбранные здесь пропорции трубопроводов относительно друг друга, поэтому, не абсолютно согласуются с фактической сетью трубопроводов, трубопроводы которой на практике могут распространяться на километры.
От условно представленного здесь резервуара 202 с водой, к примеру, от водонапорной башни, ведет трубопровод 204 к основному расходомеру М, который на своем другом конце в прямом смысле соединен с основным трубопроводом 206. От этого основного трубопровода 206 ответвляются первый трубопровод 208 первого подчинения, второй трубопровод 210 первого подчинения и третий трубопровод 212 первого подчинения. В эти трубопроводы 208, 210 и 212 встроены соответственно подчиненный расходомер S1, подчиненный расходомер S2 и подчиненный расходомер S3. Второй трубопровод 210 первого подчинения разветвляется на первый трубопровод 214 второго подчинения, второй трубопровод 216 второго подчинения и третий трубопровод 218 второго подчинения, в которые также снова встроены, соответственно, подчиненный расходомер S21, подчиненный расходомер S22 и подчиненный расходомер S23. Третий трубопровод 212 первого подчинения разветвляется на четвертый трубопровод 220 второго подчинения, пятый трубопровод 222 второго подчинения и шестой трубопровод 224 второго подчинения. В четвертом трубопроводе 220 второго подчинения установлен подчиненный расходомер S31; а в пятом трубопроводе 222 второго подчинения установлен подчиненный расходомер S32.
Четвертый трубопровод 220 второго подчинения переходит далее в первый трубопровод 226 третьего подчинения, в котором расположен подчиненный расходомер S311. Пятый трубопровод 222 второго подчинения переходит во второй трубопровод 228 третьего подчинения, третий трубопровод 230 третьего подчинения и четвертый трубопровод 232 третьего подчинения. Во втором трубопроводе 228 третьего подчинения установлен подчиненный расходомер S3 21. Второй трубопровод 228 третьего подчинения разделяется на первый трубопровод 234 четвертого подчинения, в котором встроен подчиненный расходомер S3211, на второй трубопровод 236 четвертого подчинения со встроенным там подчиненным расходомером S3212 и на третий трубопровод 238 четвертого подчинения с подчиненным расходомером S3213. Третий трубопровод 230 третьего подчинения разветвляется на четвертый трубопровод 240 четвертного подчинения, в котором встроен подчиненный расходомер S322, и на пятый трубопровод 242 четвертого подчинения с подчиненным расходомером S3 23. Четвертый трубопровод 232 третьего подчинения снова разделяется на шестой трубопровод 252 четвертого подчинения со встроенным там подчиненным расходомером S3 24 и на седьмой трубопровод 254 четвертого подчинения с подчиненным расходомером S325.
Чтобы даже при наличии течей гарантировать снабжение водой или отвод воды в рассматриваемой сети 200 трубопроводов, предусмотрены байпас-трубопроводы и вентили, чтобы перекрывать неисправные ветви трубопроводов и иметь возможность обойти их. Так в схематично представленном на Фиг.4 фрагменте примера сети 200 трубопроводов между вторым трубопроводом 210 первого подчинения и четвертым трубопроводом 220 второго подчинения предусмотрен первый байпас-трубопровод 260, который по мере надобности посредством встроенного там запорного вентиля V2-3 может закрываться или открываться. Второй байпас-трубопровод 262 расположен между первым трубопроводом 226 третьего подчинения и вторым трубопроводом 228 третьего подчинения. И этот второй байпас-трубопровод 262 посредством встроенного там запорного вентиля V31-32 по мере надобности может закрываться или открываться. Между пятым трубопроводом 242 четвертого подчинения и шестым трубопроводом 252 четвертого подчинения встроен третий байпас-трубопровод 264, который посредством запорного вентиля V323-324 в (264) по мере надобности может закрываться или открываться.
В некоторых трубопроводах различного подчинения также предусмотрены запорные вентили. Так в третьем трубопроводе 212 первого подчинения встроен запорный вентиль V3, в первом трубопроводе 226 третьего подчинения запорный вентиль V31 в (226), в шестом трубопроводе 224 второго подчинения запорный вентиль V32 и в пятом трубопроводе 242 четвертого подчинения запорный вентиль V323.
Для дополнения представленной на Фиг.4 в качестве примера сети 200 трубопроводов показаны еще домовые трубопроводы 270, посредством которых происходит снабжение домов 272. Определенные основным расходомером М, который установлен между подводящим трубопроводом 204 и основным трубопроводом 206, измеренные данные расхода для расчета передаются на центральную станцию Z, которая обычно является расчетным пунктом.
Как уже описывалось ранее, касательно представленной на Фиг.1 сети 10 трубопроводов и в иерархически структурированной сети 200 трубопроводов в соответствии с Фиг.4 течь можно обнаружить посредством сравнения измеренных в отдельных трубопроводах значений расхода. Если, к примеру, прежде всего, рассматривается ветвь трубопровода из основного трубопровода 206, первого трубопровода 208, второго трубопровода 210 и третьего трубопровода 212 первого подчинения, то при отсутствии течей в этом и в последующих трубопроводах сумма определенных там посредством подчиненных расходомеров S1, S2 и S3 значений расхода в определенное временя должна соответствовать в незначительных задаваемых границах значению расхода, определенному к тому же самому времени посредством основного расходомера М. Для случая протекания через трубопроводы 208, 210 и 212 в направлении, изображенном на Фиг.4 стрелками, и для случая, когда основной расходомер М устанавливает измеренное значение расхода, которое больше, чем ожидаемая суммарное значение измерений подчиненных расходомеров S1, S2 и S3, можно сделать вывод о том, что, по меньшей мере, один из подчиненных расходомеров S1, S2 и S3, вследствие потери в трубопроводе, мог измерять меньший расход, поскольку, по меньшей мере, перед одним из подчиненных трубопроводов S1, S2 и S3 имеет место течь.
Сравнимый случай можно было бы рассматривать, к примеру, также для ветви трубопроводов из второго трубопровода 228 третьего подчинения с подчиненным расходомером S321, из первого трубопровода 234 четвертого подчинения с подчиненным расходомером S3211, из второго трубопровода 236 четвертого подчинения с подчиненным расходомером S3212 и из третьего трубопровода 238 четвертого подчинения с подчиненным расходомером S 3213. Для случая потока через трубопроводы 228, 234, 236 и 238 в направлении, изображенном на Фиг.4 стрелками, и для случая, когда подчиненный расходомер S321 определяет измеренное значение расхода, которое больше, чем ожидаемое суммарное значение измерений подчиненных расходомеров S3211, S3213 и S3213 в тот же момент времени, можно сделать вывод о том, что, по меньшей мере, один из подчиненных расходомеров S3211, S3212 и S3213 мог измерять меньший расход, вследствие потери из-за течи в трубопроводе.
Для всех других ветвей трубопроводов снабжающей сети трубопроводов, в которой в вышестоящем трубопроводе и в непосредственно ответвляющихся от него трубопроводах более низкого порядка, соответственно, установлены подчиненные расходомеры, при течи действуют условия, аналогичные тем, что описаны выше. Если, напротив, речь идет о сети трубопроводов для отвода, в которой транспортируемая в трубопроводах среда течет от трубопроводов низшего порядка к трубопроводам высшего порядка, протекание в противоположном направлении приводит к изменившимся условиям. В случае течи в трубопроводе более низкого порядка после встроенного там подчиненного расходомера - или, глядя в направлении потока: перед трубопроводом вышестоящего порядка - подчиненный расходомер именно в этом трубопроводе более высокого порядка имеет измеренную величину расхода, которая меньше суммы значений расхода, измеренных подчиненными расходомерами в трубопроводах более низкого порядка.
Для представленных на Фиг.4 и описанных здесь примеров осуществления сети 200 трубопроводов используются представленные на Фиг.2 и 3 и описанные в соответствующем месте расходомеры 110 с их наземными коммуникационно-обслуживающими блоками 128 или 170. Основной расходомер М в сети 200 трубопроводов также имеет в своем распоряжении устройства для беспроводной коммуникации, чтобы сообщаться с подчиненными расходомерами в нижестоящих трубопроводах. Он каждый раз предпочтительно подсоединен к непрерывному энергообеспечению посредством постоянно установленной сети, так что к батареям, которые, смотря по обстоятельствам, также помещены здесь в соответствующем коммуникационно-обслуживающем блоке, необходимо прибегать только в крайнем случае, когда снабжение посредством постоянной сети должно быть прервано.
Как уже описано ранее, из-за переизбытка рационально не оснащать некоторые подчиненные расходомеры теми же функциональностями, что и основной расходомер. Обычно, тем не менее, каждый из этих особых подчиненных расходомеров остается, однако, подчиненным расходомером до тех пор, пока он не должен будет заменить основной расходомер. Согласно данной предпосылке, все подчиненные расходомеры передают измеренные ими в определенный момент времени значения расхода на основной расходомер. В основном расходомере, который предпочтительно оснащен блоком 180 обработки данных (см. к этому также Фиг.3), затем образуются ранее описанные суммы измеренных подчиненными расходомерами в отдельных трубопроводах значений расхода, причем суммарные значения расхода трубопроводов более низкого порядка, как описано ранее, также сравниваются с измеренными значениями расхода в вышестоящем трубопроводе. В случае отклонения, которое предполагает наличие течи, вырабатывается сигнал тревоги, который передается на компетентный контрольно-измерительный пункт или расчетный пункт. Расчетный пункт будет тогда принимать подходящие меры, чтобы найти и ликвидировать течь в сети 200 трубопроводов. Чтобы констатировать, что измерения расхода рассматриваемых подчиненных расходомеров, которые привели к предположению о наличии течи, были корректными, основной расходомер предпочтительно перед выдачей такого сигнала тревоги запускает фактическую перепроверку работоспособности подчиненных расходомеров в соответствующих ветвях трубопроводов тем, что расходомеры побуждаются к инициализации контрольных измерений или проверочных сливов. Только когда измеренные значения расхода и, тем самым, наличие течи подтверждены, на контрольно-измерительный пункт или расчетный пункт передается сигнал тревоги.
Для того чтобы повысить точность обнаружения течи в рассматриваемой ветви трубопроводов, значения расхода, измеренные в трубопроводах более низкого порядка и которые при обработке вошли в суммарную оценку основного расходомера М, рассматриваются отдельно. В обычной сети 200 трубопроводов представленного типа могут устанавливаться и протоколироваться типичные, средние значения среды, которая подводится к жилым домам или к промышленным предприятиям или отводится от них через сеть трубопроводов. У представленной, к примеру, сети 200 трубопроводов, сверх этого, измеренные в нижестоящих трубопроводах посредством установленных там расходомеров значения расхода для заданных интервалов времени протоколируются, из чего затем образуются средние и типичные значения. Такая диаграмма в качестве примера представлена на Фиг.5. Эта диаграмма отражает измеренные посредством подчиненного расходомера за рассматриваемый период времени t - здесь примерно от 6 часов утра примерно до 2 часов ночи следующего дня - значения расхода в типичной сети водо- или газоснабжения, как она проявляет себя при типичном расходе воды или газа Q(t) несколькими жилыми домами, которые подключены к сети трубопроводов. В 6 часов любого буднего дня потребление воды или газа после пробуждения жителей дома скачкообразно повышается, вплоть до обеденного времени остается примерно на том же самом уровне, чтобы около 12 часов снова скачкообразно снизиться. Затем измеренное значение расхода или потребление газа или воды увеличивается еще раз примерно до 20 часов, чтобы затем снизиться до ночного, более низкого уровня. Для каждого из подчиненных расходомеров в рассматриваемой сети трубопроводов можно установить и протоколировать такую диаграмму и на длительный период времени.
Если же предполагается наличие течи в одном из нижестоящих трубопроводов, у которых сумма их фактических измеренных значений расхода, в основном, не соответствует фактически измеренному значению расхода в трубопроводе вышестоящего порядка, то сравниваются измеренные значения расхода каждого нижестоящего трубопровода с запротоколированными для каждого трубопровода типичными диаграммами расхода. Если же одно из измеренных в рассматриваемый момент времени значений расхода в одном из трубопроводов отклоняется сильно, то есть, выходя за пределы допустимого максимального отклонения, от указанного в соответствующей типичной диаграмме расхода значения расхода, то речь с большой вероятностью идет о трубопроводе с течью.
6-8
1,6-8
2,6-8
3,6-8
8-10
1,8-10
2,8-10
3,8-10
10-12
1,10-12
2,10-12
3,10-12
6-8
8-10
10-12
~
~
~
Для лучшей наглядности на Фиг.6 частично представлен следующий пример такой типичной диаграммы расхода для ветви трубопровода. Здесь снова представлен расход Q(t) по отношению ко времени суток t, причем значения расхода усреднялись, соответственно, для 2 часов, аналогично изображению на диаграмме в соответствии с Фиг.5. На Фиг.6 рассматривается ветвь трубопроводов из трубопровода х-го подчинения и три ответвляющихся от него трубопровода более низкого порядка, то есть (х+1)-го подчинения. Фиг.6 поясняет, как значение расхода Q для времени 6-8 часов утра в трубопроводе х-го подчинения составляется из трех значений расхода q и q и q в трех последующих трубопроводах (х+1)-го подчинения. Значение расхода Q для времени 8-10 часов утра в трубопроводе х-го подчинения составляется из трех значений расхода q и q и q в трех последующих трубопроводах, а значение расхода Q для времени 10-12 часов в трубопроводе х-го подчинения из трех значений расхода q и q и q в трех последующих трубопроводах. Дополнительно из диаграммы на Фиг.6 очевидно, что значения расхода в отдельных последующих трубопроводах колеблются в зависимости от времени суток. Их соотношение относительно друг друга меняется, соответственно, в зависимости от рассматриваемого времени. На Фиг.6, кроме того, нанесены еще значения Q  и Q  и Q , которые показывают допустимые колебания средних значений расхода в соответствующее время суток. Это также значения расхода, которые служат для ранее описанного установления течи. Для каждого отдельного трубопровода в рассматриваемой сети трубопроводов, оснащенного расходомером, может быть получена диаграмма расхода, как представлено на Фиг.5 и 6.
Посредством описанного ранее способа возможно определять наличие течи в иерархически структурированной сети трубопроводов для водо- и газоснабжения тем, что от трубопроводов высшего порядка к трубопроводам более низкого порядка (или высшего подчинения), соответственно, измеренное в определенное временя значение расхода в трубопроводе сравнивается с суммой измеренных значений расхода в разветвляющихся от него трубопроводах более низкого порядка (или более высокого подчинения). Таким образом возможно идентифицировать ветвь трубопровода, в которой имеется течь в одном из последующих трубопроводов. С помощью диаграммы, согласно с Фиг.5 и 6, для соответствующих последующих трубопроводов далее возможно отыскать фактический трубопровод, в котором находится течь. Когда под поврежденным трубопроводом должен пониматься относительно короткий трубопровод, то при участии персонала точное место течи может быть быстро установлено посредством осмотра. В данном случае герметизация может быть осуществлена довольно быстро, и потери из-за вытекшей воды или газа незначительны.
В случае если под поврежденным трубопроводом понимается, однако, более длинный трубопровод, к примеру, в несколько километров длиной, то проверка всего трубопровода потребовала бы большого количества времени. Для случая, когда, по меньшей мере, в критических ветвях трубопроводов, в которых из-за более старых трубопроводов или из-за прочих влияний с большей вероятностью, чем в других частях рассматриваемой сети трубопроводов, могут возникнуть течи, установлены расходомеры, работающие с ультразвуковыми сигналами, в соответствии с изобретением осуществим следующий шаг к более точной локализации течи в очень длинных трубопроводах. Для пояснения служит схематично изображенный на Фиг.7 фрагмент сети 200 трубопроводов в соответствии с Фиг.4 с течью, схематично изображенной на Фиг.8.
Используемые для измерения расхода ультразвуковые расходомеры для трубопроводов работают обычно с двумя преобразователями, ультразвуковыми преобразователями, расстояние между которыми определяет участок измерения. Каждый преобразователь работает как передатчик и как приемник, так что ультразвуковые сигналы, которые от одного преобразователя посылаются в транспортируемую в трубопроводе среду, принимаются другим преобразователем. Сигналы посылаются попеременно в обоих направлениях, причем в каждом случае устанавливается время прохождения сигналов. Когда сигналы посылаются в направлении потока среды в трубопроводе, выявляется другое время прохождения, чем у сигналов, направленных против потока среды. При точном знании среды разность во времени прохождения является мерой расхода. Для измерения расхода участок измерения вдоль пути среды неискажен, так как он находится в расходомере.
Обычно для измерения расхода используются только сигналы на участке измерений, то есть между обоими преобразователями. Возможно, однако, посредством преобразователя в расходомере в трубопроводе принимать также измерительные сигналы от преобразователя ультразвукового расходомера в трубопроводе высшего или низшего порядка, соединенном с первым трубопроводом. При этом, однако, играет роль фактический и не всегда ненарушенный путь среды в этих трубопроводах, что может использоваться для точной локализации течи в очень длинном трубопроводе.
В схематично представленном на Фиг.7 фрагменте сети 200 трубопроводов в соответствии с Фиг.4 посредством ранее описанного способа была, к примеру, обнаружена течь в четвертом трубопроводе 220 второго подчинения перед подчиненным расходомером S31. Предполагается, что под подчиненным расходомером S31, так же как и под подчиненным расходомером S32 в пятом трубопроводе 222 второго подчинения и под подчиненным расходомером S3 в третьем трубопроводе 212 первого подчинения, предпочтительно подразумеваются ультразвуковые расходомеры, и они оснащены таким образом, что могут принимать не только сигналы собственных преобразователей, но и сигналы соседних подчиненных расходомеров.
После того как от подчиненного расходомера S31 в направлении подчиненного расходомера S3 посылается ультразвуковой сигнал, этот сигнал по прошествии определенного времени прохождения прибывает на подчиненный расходомер S3, а по прошествии другого времени прохождения на подчиненный расходомер S32. Путь, который проходит ультразвуковой сигнал от подчиненного расходомера S31 до подчиненного расходомера S3, составляется из обозначенных на Фиг.7 участков dl11 и D1. При известной скорости распространения ультразвуковых сигналов в среде в трубопроводах можно сравнить фактически установленное подчиненными расходомерами S3 и S31 время распространения сигнала с теоретически рассчитываемым временем распространения, причем необходимо учитывать направление потока среды. Если в рассматриваемом трубопроводе имеет место течь, то ультразвуковые сигналы распространяются с другой скоростью, чем в неповрежденном трубопроводе.
В подчиненном расходомере S3, кроме того, возможно измерить сигнал, отражающийся от места соединения четвертого трубопровода 222 второго подчинения с третьим трубопроводом 212 первого подчинения. Изначально посланный от подчиненного расходомера S31 сигнал проходит известный, обозначенный на Фиг.7 как «dl11» участок, отражается на разветвлении трубопровода, снова проходит участок d111 в обратном направлении и может быть принят на подчиненном расходомере S31. Измеренное там время прохождения для данного отражающегося сигнала снова может сравниваться с теоретическим, с учетом направления потока среды. Течь в четвертом трубопроводе 220 второго подчинения ведет к нарушению потока среды, которое ведет либо к уменьшению скорости распространения сигналов, либо к отражению ультразвукового сигнала. Течь между подчиненным расходомером S31 и разветвлением трубопровода можно распознать посредством зарегистрированного в подчиненном расходомере S31 отражающегося сигнала, который перед отражающимся сигналом разветвления трубопровода приходит на подчиненный расходомер S31. Из сравнения времени распространения предполагаемого отражающегося сигнала на месте течи со временем распространения отражающегося сигнала от разветвления трубопровода можно установить точное местоположение течи.
Для надежности точное местоположение течи в четвертом трубопроводе 220 второго подчинения перед подчиненным расходомером S31 также может быть еще и посредством ультразвуковых сигналов от подчиненного расходомера S3 определено и, тем самым, дополнительно проверено. Сигнал, посланный от подчиненного расходомера S3 в направлении к четвертому трубопроводу 220 второго подчинения, вызывает первое отражение на запорном вентиле V32, который установлен на известном расстоянии d11 от подчиненного расходомера S3 в третьем трубопроводе 212 первого подчинения. Следующий, позднее приходящий на подчиненный расходомер S3 отражающийся сигнал происходит от разветвления трубопровода в четвертый трубопровод 220 второго подчинения. Еще через некоторое время может быть зарегистрирован следующий отражающийся сигнал от подчиненного расходомера S3, который происходит от подчиненного расходомера S31. Этот последний отражающийся сигнал проходит представленные на Фиг.7 известные участки d11, d12 и d111, как туда, так и обратно. На середине временного интервала посланный от подчиненного расходомера S3 сигнал должен был бы быть зарегистрирован самим подчиненным расходомером S31. Если, однако, должен быть зарегистрирован сигнал от подчиненного расходомера S3, который приходит на подчиненный расходомер S31 после отражающегося сигнала разветвления трубопроводов, но перед теоретически рассчитываемым отражающимся сигналом, то это, с большой вероятностью, сигнал, отражающийся на месте течи в четвертом трубопроводе 220 второго подчинения перед подчиненным перед расходомером S31. Посредством сравнения времени распространения данного отражающегося на месте течи сигнала со временем распространения отражающегося сигнала для разветвления трубопроводов, при известном участке D1 от подчиненного расходомера S3 до разветвления трубопроводов, снова можно определить точное удаление местоположения течи от разветвления трубопроводов. Если из-за течи среда вообще не должна более достигать подчиненного расходомера S31, что ранее уже было показано посредством не определяемого здесь расхода, подчиненный расходомер 3, естественно, не мог бы регистрировать никакой отражающийся сигнал от подчиненного расходомера 31. Изменившаяся вследствие наличия течи скорость распространения сигналов является здесь также признаком наличия течи.
Аналогичным образом могут использоваться также и другие, представленные на Фиг.7 подчиненные расходомеры, как, к примеру, подчиненный расходомер S32 для надежной локализации течи в четвертом трубопроводе 220 второго подчинения перед подчиненным расходомером S31.Таким же образом можно надежно локализовать течи в первом трубопроводе 234, втором трубопроводе 236 или в третьем трубопроводе 238 четвертого подчинения соответственно перед установленным там подчиненным расходомером S3211, S3212 или S3213, с помощью сигналов, которые посылаются от подчиненного расходомера S32 к этим трубопроводам 234, 236, 238. Таким же образом возможно осуществлять представленные здесь на примере с Фиг.7 трубопроводы в других трубопроводах сети трубопроводов для точной локализации течи.
Представленные в качестве примера на основании Фиг.7 способы для точной локализации течи в трубопроводе сети трубопроводов применяют ультразвуковые расходомеры и используют передаваемые через среду сигналы. Для случая, когда расходомер другого типа уже установлен в сети трубопроводов, посредством дополнительно установленных в критических ветвях трубопроводов ультразвуковых измерительных приборов можно производить точную локализацию течей. Как очевидно, посредством Фиг.8, на примере любого трубопровода 300, дополнительно к первому расходомеру 310, который не работает с ультразвуковыми измерительными сигналами, может быть смонтирован первый ультразвуковой измерительный прибор 312 на трубопроводе 300 близи или непосредственно на первом расходомере 310. Ультразвуковой измерительный прибор 312 не должен быть ультразвуковым расходомером, а должен лишь иметь преобразователь, который может посылать и принимать ультразвуковые сигналы. Сигналы должны также посылаться не обязательно в трубопровод, то есть в транспортируемую там среду, а могут также испускаться в стенку трубопровода 300, то есть являться сигналами корпусного шума или сигналами, отражаемыми от поверхности. Поскольку ультразвуковой измерительный прибор 312 не имеет собственного энергообеспечения, монтаж вблизи расходомера 310 позволяет ультразвуковому измерительному прибору 312 питаться от источника энергии, питающего и расходомер 310.
1
2
1
1
У следующего или через один расходомера 320, который не работает с ультразвуковыми измерительными сигналами, следующий, второй ультразвуковой измерительный прибор 322 может монтироваться на трубопроводе 300 вблизи или непосредственно на втором расходомере 320. И здесь это относится к первому расходомеру 312, оговоренному в предыдущем абзаце. Течь 330 трубопровода 300, которая удалена от первого ультразвукового измерительного прибора 312 на расстояние l, а от второго ультразвукового измерительного прибора 322 на расстояние l, представляет собой помеху для распространения сигналов в трубопроводе 300, которые посылаются от одного из ультразвуковых измерительных приборов 312, 322, к другому, соответственно. Если первый ультразвуковой измерительный прибор 312 подает сигнал на трубопровод 300 или в трубопровод 300, то на месте течи 330 образуется отражающийся сигнал, который проходит участок l до первого ультразвукового измерительного прибора 312 в обратном направлении. Этот отражающийся сигнал прибудет на первый ультразвуковой измерительный прибор 312 прежде отражающегося сигнала, который самостоятельно образуется на втором ультразвуковом измерительном приборе 322. Зная скорость распространения сигнала в стенках или на стенках трубопровода 300, относительно точно может быть установлен участок l, определяющий удаленность течи от первого ультразвукового измерительного прибора 312. Соответственно, посредством сигналов второго ультразвукового прибора 322 может быть определен участок 12, определяющий удаленность течи 330 от второго ультразвукового измерительного прибора 322. Следует также учитывать, что скорость распространения сигналов в среде по рассматриваемому трубопроводу меняется, вследствие наличия течи.
Наряду с вышеописанной возможностью устанавливать ультразвуковой измерительный прибор 312 и 322 на трубопроводе 300 и рядом с расходомерами 310 или 320, возможно также размещать расходомер 310 и ультразвуковой измерительный прибор 312 в совместном корпусе. Соответственно, расходомер 320 и ультразвуковой измерительный прибор 322 могут быть также объединены в совместном корпусе.
В описанных вариантах осуществления сетей 10, 200 трубопроводов в соответствии с изобретением исходили из того, что как разъяснено на Фиг.2 и в относящемся к ней тексте описания, к каждому подчиненному расходомеру подсоединено собственное энергообеспечение 134 в форме независимого и обновляемого источника энергии. Как упомянуто выше, энергообеспечение 134 предпочтительно размещено в принадлежащем каждому подчиненному расходомеру коммуникационно-обслуживающем блоке, который - в противовес большинству подчиненных расходомеров - установлен над землей. Установка на поверхности земли облегчает замену источника энергии.
С другой стороны, ранее также указывалось на то, что рассматриваемые сети трубопроводов для водо- и газоснабжения или для отвода отработанной воды могут иметь большую протяженность. Чтобы констатировать, что подчиненные расходомеры все время находятся в работе, нужно гарантировать энергообеспечение или принимать соответствующие меры, которые позволяют быструю замену близких к истощению источников энергии.
В соответствии с изобретением это достигается посредством того, что каждый подчиненный расходомер к заданному времени определяет остающийся срок службы присоединенного к нему источника энергии. При приближении к значению предварительно определенной остаточной энергии соответствующий подчиненный расходомер посылает через свой коммуникационно-обслуживающий блок соответствующий сигнал на основной расходомер, который передает данный сигнал далее на контрольно-измерительный пункт или на центральную станцию, с которой могут быть инициированы мероприятия для замены источника энергии.
Так как обеспечению непрерывного энергообеспечения подсоединенных расходомеров придается большая роль, рационально оборудовать подчиненные расходомеры таким образом, чтобы они на основании периодических запросов посредством основного расходомера сами определяли остающийся срок службы источника энергии и передавали эти данные на основной расходомер. Когда основной расходомер снова посылает данные об остающемся сроке службы источников энергии на центральную станцию или на контрольно-измерительный пункт, постоянная функциональная готовность подчиненных расходомеров может централизованно контролироваться оттуда.
Теоретически остающийся срок службы рассматриваемого обновляемого источника энергии определяется подчиненным расходомером автоматизировано следующим образом. В подчиненном расходомере, предпочтительно в коммуникационно-обслуживающем блоке 170 (см. к этому Фиг.3) сохраняется матрица факторов воздействия, оказывающих влияние на теоретический срок службы источника энергии 136 или 138, совместно с различными сроками службы для различных вариаций или примеров различных факторов воздействия или комбинаций из них. Начиная с установки источника энергии 136 или 138 на месте соответствующего подчиненного расходомера, факторы воздействия подвергаются контролю, вплоть до его отказа или выхода из строя. Предпочтительно в определенное временя факторы воздействия устанавливаются или фиксируются, так что их развитие и/или изменение в зависимости от прошедшего до тех пор времени работы соответствующего подчиненного расходомера протоколируется. Принимаемыми во внимание факторами воздействия в случае одной батареи в качестве источника энергии являются, к примеру, частота включений соответствующего подчиненного расходомера, его цикл измерений, его время работы, давление и температура окружающей среды, коммуникационно-обслуживающего блока 128, 170 и измеренное в источнике энергии падение напряжения во времени или изменение падения напряжения. Фактически измеренное падение напряжения во времени для этого рациональным образом сравнивается с теоретически рассчитанным значением для соответствующей конфигурации расходомера или расходомеров. При превышении заданного отклонения генерируется сигнал тревоги. Возможно также из нескольких фактически измеренных значений падения напряжения во времени образовать кривую, которая сравнивается с теоретически рассчитанным значением для соответствующей конфигурации расходомера или расходомеров. И здесь при превышении заданного отклонения генерируется сигнал тревоги, который указывает на необходимую замену источника энергии.
Рациональным образом учет факторов воздействия и определение остающегося теоретического срока службы источника энергии регулируется или осуществляется посредством установленного в коммуникационно-обслуживающем блоке 170 (см. к этому Фиг.3) вычислительного устройства, к примеру, блока 180 обработки данных во взаимодействии с электронной схемой 178 перераспределения энергии.
На практике теоретически остающийся срок службы источника энергии определяется при каждом изменении циклов измерений подчиненного расходомера или периодически, поскольку в это время не произошло определения на основании измененных циклов измерений подчиненного расходомера. При этом определяются различные теоретически остающиеся сроки службы для различных сочетаний значений факторов воздействия, которые предпочтительно совместно с различными сочетаниями значений факторов воздействия пользователь хотел бы изменить на индикаторном устройстве, один из факторов воздействия, как, например, цикл измерений подчиненного расходомера. Показание на индикаторном устройстве появляется предпочтительно на контрольно-измерительном пункте, так как различные теоретически остающиеся сроки службы источников энергии соответствующих расходомеров передаются через основной расходомер контрольно-измерительному пункту или центральной станции. Всю эту информацию можно, естественно, направить также на мобильный или стационарно установленный компьютер, который непосредственно принимает данные от основного расходомера или от подчиненных расходомеров. Пользователю должна быть предоставлена возможность производить изменения сочетаний значений или факторов воздействия на устройстве ввода компьютера, причем после каждого ввода или изменения сочетаний значений факторов воздействия пользователем определяется и отображается на индикаторном устройстве новый, соответствующий измененным значениям, теоретически остающийся срок службы рассматриваемого источника энергии.
Выбранные пользователем для желаемого теоретически остающегося срока службы рассматриваемого источника энергии факторы воздействия, как, например, цикл измерений рассматриваемого подчиненного расходомера, должны были быть рациональным образом использованы непосредственно при конфигурации или параметризации рассматриваемого подчиненного расходомера. Этот способ имеет смысл особенно тогда, когда у рассматриваемого подчиненного расходомера срок службы принадлежащего ему источника энергии многократно отличается от сроков службы источников энергии других подчиненных расходомеров. В этом случае периодически производится определение и отображение теоретически остающегося срока службы обновляемого источника энергии соответствующего расходомера или нескольких расходомеров, причем пользователю каждый раз демонстрируется установленный для соответствующей конфигурации или параметризации соответствующего подчиненного расходомера теоретически остающийся срок службы. Далее предоставляется возможность для изменения конфигурации или параметризации, в частности, для изменения цикла измерений, причем полученный, соответственно, из изменения конфигурации или параметризации измененный теоретически остающийся срок службы источника энергии поясняется. Так пользователь может решать, каким образом он может увеличить срок службы источника энергии соответствующего подчиненного расходомера.
Выше было описано, что подчиненные расходомеры могут быть измерительными приборами различных принципов измерения. Для измерения расхода воды это могут быть, к примеру, ультразвуковые расходомеры, магнитно-индуктивные расходомеры, корриолисовы расходомеры или вихревые расходомеры. Именно при определении или точной локализации течей в сетях трубопроводов для воды весьма рациональным является размещение подчиненных расходомеров магнитно-индуктивного измерительного устройства и ультразвукового измерительного устройства в одном совместном корпусе.
Сети трубопроводов для водо- и газоснабжения транспортируют товарную среду к подсоединенным потребителям. Для произведения расчетов, как описано выше, часто оборудован центральный расчетный пункт, который от основного расходомера снабжается предназначенными для расчета значениями расхода. В этом отношении рационально, что, по меньшей мере, один из расходомеров в рассматриваемой сети трубопроводов является проверочным расходомером, который предпочтительно может калиброваться на месте своей установки. Для сети трубопроводов газоснабжения, исходя из этого, важно знать температуру и давление транспортируемого газа. Предпочтительно поэтому многие подчиненные расходомеры на заранее определенных местах оснащены датчиком температуры и датчиком давления, как представлено на Фиг.2 и пояснено в относящемся к ней описании.