Способ и система для непрерывного дистанционного контроля деформаций в находящемся под давлением трубопроводе

1. Способ непрерывного дистанционного контроля деформаций в трубопроводе (10), предназначенном для транспортировки находящейся под давлением текучей среды, включающий следующие шаги:
- установку на трубопроводе (10) множества датчиков (12), способных передавать и/или принимать направляемые волны, генерируемые в виде упругих колебаний, при этом пары датчиков (12А, 12В) установлены на соответствующих секциях трубопровода (10А) на заранее заданном расстоянии друг от друга;
- выполнение одного или более начальных калибровочных измерений в каждой секции трубопровода (10А), при этом каждое из указанных начальных калибровочных измерений выполняют с помощью генерации и распространения направляемых волн посредством по меньшей мере одного датчика (12), при этом соответствующие результаты измерений сохраняют в виде вектора результатов измерений ;
- моделирование генерации и распространения направляемых волн в каждой секции трубопровода (10А) с использованием численной модели, основанной на конкретных параметрах, типичных для этого трубопровода (10) и для окружающей среды, в которой установлен указанный трубопровод (10), при этом соответствующие моделируемые данные сохраняют в виде вектора моделируемых данных ;
k
- повторение шага моделирования до тех пор, пока величина расхождения  между результатами измерений  и моделируемыми данными  не станет ниже заранее заданного порогового значения (ε(n, ƒ));
- моделирование изменения указанных параметров с использованием указанной численной модели для получения значений указанных параметров, которые могут подвергнуть опасности целостность трубопровода (10);
k
- оценка расхождения  между результатами измерений  и моделируемыми данными  как функции изменения указанных параметров для определения соответствующих аварийных порогов (λ(n,ƒ));
- выполнение одного или более фактических измерений в каждой секции трубопровода (10А), при этом результаты измерений сохраняют в виде вектора результатов измерений ;
k
k
- повторение шагов выполнения одного или более фактических измерений до тех пор, пока значение расхождения  между определенным текущим измерением  и предыдущим измерением  не превысит по меньшей мере одного из указанных аварийных порогов (λ(n,ƒ)), при этом прохождение по меньшей мере одного из указанных аварийных порогов (λ(n,ƒ)) указывает, что имеются критические изменения в состоянии трубопровода (10) и, таким образом, требуются дальнейшие проверки и анализ.
k
k
2. Способ по п. 1, в котором, если расхождение  между некоторым текущим измерением  и предыдущим измерением  не превышает по меньшей мере одного из указанных аварийных порогов (λ(n,ƒ)), шаги моделирования и выполнения фактических измерений повторяют, обновляя численную модель согласно новым результатам измерений и определяя новые аварийные пороги (λ(n,ƒ)).
3. Способ по п. 1 или 2, дополнительно включающий шаг оценки скорости изменения расхождения  между результатами измерений  и моделируемыми данными  как функции изменения указанных параметров, что позволяет планировать во времени шаги измерения.
4. Способ по п. 1 или 2, в котором указанные параметры, типичные для трубопровода (10), включают геометрию, материал, толщину и диаметр указанного трубопровода (10) и его покрытие.
5. Способ по п. 1 или 2, в котором указанные параметры окружающей среды, в которой установлен трубопровод (10), включают глубину расположения указанного трубопровода (10), состав грунта и давление грунта.
6. Способ по п. 1 или 2, в котором шаг моделирования изменения указанных параметров включает следующие подшаги моделирования:
- формирование и рост дефектов в трубопроводе (10),
- формирование и рост областей коррозии,
- формирование и рост областей осаждения,
- изменение сцепления трубы с покрытием и
- изменение давления, действующего со стороны грунта, включая как малые, так и большие изменения, способные деформировать указанный трубопровод (10) и вызвать его разрушение.
7. Способ по п. 1 или 2, в котором указанная математическая модель представляет собой метод конечных элементов (FEM).
8. Способ по п. 1 или 2, в котором указанное заранее заданное расстояние (D) составляет приблизительно 10 м, так чтобы направляемая волна, генерируемая определенным датчиком (12), могла достичь соседних датчиков (12).
9. Способ по п. 1 или 2, в котором указанные направляемые волны генерируют в виде упругих колебаний крутильного типа с частотами в пределах диапазона от 4 кГц до 128 кГц.
10. Способ по п. 1 или 2, в котором контроль деформаций в трубопроводе (10), обусловленных изменениями внутреннего или внешнего давления, выполняют путем исследования, перед возможной поломкой указанного трубопровода (10), частичной или полной потери упругости указанного трубопровода (10) в области, подвергаемой изменениям давления, при этом в импульсе, переданном первым датчиком (12А) и принятым вторым датчиком (12В) через соответствующую секцию трубопровода (10А), исследуют одно или более следующих изменений:
- изменение времени прохождения импульса через секцию трубопровода (10А);
- изменение амплитуды импульса, непосредственно зависящей от изменения состояния напряжения трубопровода (10), без частотных изменений;
- частичное распространение направляемой волны через секцию трубопровода (10А) или отсутствие распространения направляемой волны через секцию трубопровода (10А).
11. Система для непрерывного дистанционного контроля деформаций в трубопроводе (10), предназначенном для транспортировки находящейся под давлением текучей среды, содержащая:
- множество датчиков (12), которые могут быть приведены в непосредственный контакт с указанным контролируемым трубопроводом (10), при этом указанные датчики (12) выполнены с возможностью передачи и/или приема направляемых волн, генерируемых в виде упругих колебаний;
- одно или более локальное управляющее устройство (18) для управления указанными датчиками (12);
- блок (14) дистанционного управления, функционально связанный с указанным одним или более локальным управляющим устройством (18), при этом указанный блок (14) дистанционного управления способен управлять датчиками (12) и хранить результаты измерений для последующей обработки.
12. Система по п. 11, отличающаяся тем, что каждый датчик (12) связан кабелем по меньшей мере с одним локальным управляющим устройством (18).
13. Система по п. 11 или 12, отличающаяся тем, что датчики (12) связаны друг с другом и с блоком (14) дистанционного управления через беспроводную сеть.
14. Система по п. 11 или 12, отличающаяся тем, что датчики (12) выбраны из группы, содержащей:
- магнитострикционные датчики и
- пьезоэлектрические датчики.
15. Система по п. 11 или 12, отличающаяся тем, что каждый из указанных датчиков (12) работает в эхо-импульсном режиме и способен как генерировать направляемую волну в режиме передачи, так и регистрировать в режиме приема прохождения указанной направляемой волны.
16. Система по п. 11 или 12, отличающаяся тем, что каждый из указанных датчиков (12) работает в режиме передачи-перехвата, при этом имеются два датчика (12А, 12В), установленные в различных точках трубопровода (10), и первый (12А) из указанных датчиков работает как передатчик, а второй (12В) из указанных датчиков работает как приемник.