СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТ ПОРЫВОВ ТРУБОПРОВОДОВ С ПОМОЩЬЮ АКУСТИКО-КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ
METHOD OF DEFINING PIPELINE BREAK SPOTS BY ACOUSTIC CORRELATION DIAGNOSTICS

Изобретение относится к технике контроля трубопроводных систем и может быть использовано для обнаружения мест порывов в трубопроводах скрытой прокладки.
Одним из распространенных способов обнаружения порыва в трубопроводе является акустико-корреляционный способ, основанный на регистрации и анализе шумов, возникающих при порыве трубы.
Классический процесс корреляции шума построен на принципе регистрации акустических волн электроакустическими преобразователями (далее сейсмограф) с двух точек по краям диагностируемого участка трубопровода, их идентификации и определения величины временной десинхронизации.
В настоящее время существует 3 типа корреляционных течеискателей, работа которых основана на использовании одного общего способа - регистрация акустических сигналов с помощью сейсмографов и корреляционная обработка на цифровом процессоре.
Принципиальные различия построены только на способе передачи регистрируемых сигналов на процессор.
Первый способ датчики акустических сигналов соединены с электронно-вычислительным устройством корреляционного спектра (патент RU 2200273, публ. 10.03.2003 г.). Главным недостатком данной схемы, из-за наличия соединений между элементами конструкции, является сложность процесса установки прибора на трубопровод, так как диагностируемые участки могут иметь большие расстояния.
Второй способ - по радиосигналу (патент JP 11014492, публ. 22.01.1999 г.). Главным недостатком данной схемы являются возможные препятствия на пути прохождения радиосигнала (стены зданий, возвышенности земли и т.д.).
Третий способ - запись с последующей контактной передачей записи и обработкой. Этот способ является более предпочтительным, так как отсутствуют недостатки 1-го и 2-го способов. Данный способ обработки сигналов принят за прототип.

Ближайшим аналогом, использующим указанный способ обработки сигналов, является прибор СПО Курс-от « КурСАР» (http://kurs-ot.ru/diagnostic/Kursar.html), работающий по принципу записи. Прибор выпускается компанией «НПК «КУРС-ОТ» и снабжен программным обеспечением СПО «КурСАР» (свидетельство №2011613207, 25.04.2011 г.)

Прибор работает следующим образом. К базовому блоку подключается выносной блок. С базового блока задаются временные установки записи. Включается функция временной синхронизации обоих блоков. Блоки разъединяются и сейсмографами устанавливаются по краям исследуемого участка трубопровода. В заданное время производится запись шума. После записи выносной блок подключается к базовому, куда производится перенесение монозаписи. Базовый блок подключается к ноутбуку, куда переносится стереозапись. В ноутбуке с помощью программного обеспечения СПО «КурСАР» производится обработка стереозаписи.
Данный прибор имеет следующие недостатки.
Записывающие устройства имеют дополнительное оборудование - снабжены синхронизаторами времени. Узлы прибора имеют относительно большие размеры, в связи с чем сейсмографы с блоками приходится соединять кабелями, что является дополнительными неудобствами при производстве диагностики. Способ передачи записи происходит в 2 этапа, что является дополнительным неудобством. Для получения записи, в связи со сложностью процедуры, требуется специальный обслуживающий персонал в количестве 3 человека.
Технической задачей изобретения является разработка несложного способа, позволяющего обнаружить места порыва трубопровода.
Техническим результатом использования изобретения является обеспечение возможности обнаружить места порыва трубопровода без применения специального сложного оборудования.
Для получения указанного технического результата по краям исследуемого участка трубопровода устанавливают звукозаписывающие устройства, производят запись шума, после записи устройства подключают к компьютеру и производят обработку звуковых файлов, причем на обе крайние точки исследуемого участка трубопровода, в качестве звукозаписывающих устройств, устанавливают по одному цифровому записывающему устройству (диктофону), подключенному к выносному микрофону (далее сейсмографу). Для последующей синхронизации, в условленное время, после включения диктофонов, производят удар сначала на одном конце участка трубопровода, потом на другом и осуществляют запись полученных звуковых сигналов. Далее, с помощью программного обеспечения по работе со звуком, производят синхронизацию полученной записи (двух звуковых дорожек) и с помощью программного обеспечения по корреляции звука производят корреляционную обработку синхронизированной звуковой стерео записи.
Для пояснения способа на фиг.1-6 изображен порядок выполняемых действий.
Способ определения мест порывов трубопровода с помощью акустико-корреляционной диагностики осуществляют следующим образом.
Для осуществления способа необходимо следующее оборудование:
- 2 сейсмографа, совмещенных с диктофонами, например 2 датчика для системы обнаружения утечек ВС 120, подключенные к монодиктофонам «Sony»;
- ударный инструмент (молоток);
- ноутбук;

- программное обеспечение по работе со звуком и корреляционной обработке «Диагностика» СПО «КурСАР».
Получение записи.
Сейсмографы 1, 4, совмещенные с диктофонами 2, 5, устанавливают по краям исследуемого участка трубопровода 9, где в условленное время, после включения диктофонов на запись, производят удар по трубопроводу металлическим предметом (молотком) 3, 6 сначала с одного, потом с другого конца. Производят запись в течение не менее 1 минуты. На схеме также обозначены точка порыва 7, трубопровод 8, акустические волны, излучаемые порывом 10 (фиг.1).
По окончании записи диктофоны 2, 5 снимают с трубопровода и подключают через USB порт к ноутбуку 11, где производят перенос и обработку звуковых файлов (фиг.2).
Обработка записи
Технологией обработки записи является синхронизация, построенная на принципе равного времени прохождения акустической волны от ударов в противоположных направлениях трубопровода с точек установки диктофонов. Полученные две монозвуковые записи с помощью программы по работе со звуком «Sound forge» соединяются в одну стереозвуковую запись.
Визуализация записей будет выглядеть следующим образом:
12 - условно «красная» запись, 17 - условно «синяя» запись, 13, 18 - ось временной развертки колебаний, 14, 19 - ось амплитуды колебаний, 15, 20 - фронт волны от первого удара по трубопроводу, 16, 21 - фронт волны от противоположного удара по трубопроводу. Положение всплесков ударов на дорожках не синхронизированы, так как диктофоны включаются на запись независимо в разное время (фиг.3).
1
2
3
4
На «красной» записи 12, при помощи функции расширения временной развертки (вычисления призводятся в семплах), выставляют курсор на фронте волны 15, «Sound forge» отобразит номер семпла соответствующего положению курсора, значение номера записывают на бумаге в виде 15 - n. Таким же образом определяют и записывают значения фронтов волн 16 - n; 20 - n; 21 - n. (фиг.3).
Вычисляют величину сокращения дорожки согласно формуле:
1
2
3
4
Х=0,5((n+n)-(n+n)).
Если Х>0, надо начало «красной» дорожки 24 укоротить на значение X. Если Х<0, надо начало «синей» дорожки 25 укоротить на значение X. После данного монтажа значение времени прохождения акустической волны в трубопроводе в одну сторону 22 будет равно времени прохождения акустической волны в трубопроводе в другую сторону 23 (фиг.4).
Общее время 26 полученного синхронизированного стереозвукового файла надо сократить до 1 минуты (фиг.5).

Далее полученный звуковой файл обрабатывают с помощью программного обеспечения по акустической корреляции «Диагностика» СПО «КурСАР». В программу предварительно заносятся следующие данные: расстояние между регистраторами шума, диаметр трубопровода. После обработки «Диагностика» выдает границы положения порыва на участке относительно установленных регистраторов шума.