ЛОКАТОР УТЕЧЕК ГАЗА "ЛУГ"

Полезная модель относится к авиационным устройствам для обнаружения утечек газа из объектов на земле, например, из магистральных газопроводов (МГ).
Известно дистанционное устройство обнаружения малых концентраций газов, содержащее два непрерывных инфракрасных лазера (ИК-лазера) с близкими длинами волн излучения, общие модулятор, коллиматор и оптическую систему, а также сопряженный с обследуемым объектом телескоп с установленным в его фокусе приемником излучения [1]. В данном устройстве один лазер излучает длину волны, совпадающую с линией поглощения газа, а другой длину волны близкую, но не совпадающую с линией поглощения газа. Оба луча зеркальной системой отражаются в общие модулятор и коллиматор, а затем направляются на обследуемый объект. После отражения от земли излучение попадает в телескоп и фокусируется на приемнике излучения. При появлении возле объекта газа, являющегося основным компонентом природного газа транспортируемого по магистральному газопроводу, луч от одного лазера поглощается, а от другого нет, и после обработки этих сигналов электронный блок фиксирует утечку.
Недостатком данного устройства является то, что у него затруднена настройка модулятора, который должен обеспечивать разный режим модуляции для каждого лазера и, кроме того, сложно настраивать зеркальную систему. Настройка к тому же может нарушиться из-за значительных вибраций, свойственных самолетам или вертолетам.
Наиболее близким техническим решением является вертолетный лазерный локатор утечек газа из магистральных газопроводов "Аэропоиск-3", который, для обнаружения утечек газа из объектов на земле, содержит два непрерывных ИК-лазера с близкими длинами волн излучения, модулятор на выходе каждого лазера, зеркальную систему для отражения лазерных лучей на общее лазерное зеркало, отражающее инфракрасные лучи (ИК-лучи) на объект, телескоп, оптически сопряженный с объектом, приемник излучения, размещенный в фокусе телескопа и электронный блок [2]. В этом устройстве каждый лазер имеет свой модулятор, управляемый электронным блоком, но оптическая система также сложна в настройке, так как на нее зеркальной системой подаются на лазерное зеркало лучи от двух лазеров. Для этого один из лазеров дополнительно содержит два зеркала для направления его луча на общее лазерное зеркало, что усложняет настройку, а также снижает надежность устройства из-за возможности сбить эту настройку.
Обоим вышеупомянутым устройствам также свойственен общий недостаток, связанный с тем, что лазерные ИК-лучи являются невидимыми и их след незаметен на земле, поэтому усложняется идентификация места утечки. Самолет или вертолет колеблется при полете, ИК-лучи уходят в сторону, а это приводит к неточностям в обнаружении места утечки газа или даже к их пропуску. По этой причине приходится дополнительно выполнять наземные работы по уточнению места утечки газа, которые являются трудоемкими и дорогими, особенно если их приходится выполнять в болотистой местности или в тайге. Существует много мест, где рядом проложено несколько газопроводов - в этом случае также необходима точная идентификация места утечки газа, так как утечки из соседнего газопровода могут повлиять на результаты обследуемой трассы МГ.
Целью настоящей полезной модели является упрощение конструкции лазерного локатора утечек газа из магистральных газопроводов, повышение надежности его настройки, а также визуализация проекции лазерного луча на обследуемом объекте на земле, т.е. создание лазерного локатора утечек газа «ЛУГ».
Указанная цель достигается тем, что в известном авиационном локаторе для обнаружения утечек газа из объекта на земле, содержащем два непрерывных ИК-лазера с близкими длинами волн излучения, модулятор на выходе каждого лазера, лазерное зеркало, отражающее ИК-лучи на объект, телескоп, оптически сопряженный с объектом, приемник излучения, размещенный в фокусе телескопа и электронный блок, на выходе каждого ИК-лазера после модулятора установлено лазерное зеркало и дополнительно лазер с красным лучом, зеркало красного луча, оптически сопряженные с лазерным зеркалом и объектом.
Таким образом каждый ИК-лазер содержит собственные модулятор, лазер красного луча, зеркало красного луча и лазерное зеркало, что позволяет выполнить его в виде единого блока, настройка и юстировка которого может быть произведена и зафиксирована в стендовых условиях. Лазер красного луча позволяет сделать видимым след луча ЛУГ на земле, что дает возможность пилоту вертолета корректировать трассу полета над газопроводом так, чтобы не вывести луч ЛУГ за пределы изучаемого объекта, а для оператора это дает возможность зафиксировать исследуемый участок при появлении сигнала на электронном приборе, а, значит, точно установить место утечки газа из газопровода, обеспечив точную привязку места утечки к местности (например, с помощью устройства спутниковой ориентации).
Полезная модель поясняется прилагаемым чертежом, на котором представлена схема ЛУГ (Фиг.1).
Устройство содержит ИК-лазеры 1 и 2 с разными длинами волны излучения, модуляторы 3 и 4, плоские лазерные зеркала 5 и 6, лазеры с красным лучом 7 и 8, плоские зеркала красного луча 9 и 10, телескоп 17 с приемником 18, электронный блок 19.
Устройство работает следующим образом. Один из ИК-лазеров, например, 1 непрерывно излучает колебания на длине волны 11, которые поглощаются газом, а лазер 2 излучает колебания на длине волны 12, близкой к длине волны лазера 1, но не поглощаемой газом. После модуляции в модуляторах соответственно 3 и 4 и отражения от лазерных зеркалов 5 и 6 ИК-лучи попадают в газовое облако 16, образуемого при истечении газа из объектов на земле (газопровода 15). Отраженные от земли сигналы лазеров 1 и 2 попадают в зеркало телескопа 17 и фокусируются на приемнике 18, который преобразует сигналы от лазеров 1 и 2 в электрические сигналы и направляются в электронный прибор 19, производящий обработку сигнала и выдачу результата на регистратор, входящий в электронный прибор 19. Кроме того, электронный блок 19 также управляет работой ИК-лазеров 1 и 2, модуляторов 3 и 4 и лазеров с красным лучом 7 и 8. Лазеры 7 и 8 с красным лучом 13 и 14 через зеркала красного луча 9 и 10, а также лазерные зеркала 5 и 6 направляют свое излучение на землю и оставляют на ней «пятна» красного цвета (при настройке ЛУГ оба «пятна» совмещаются), что дает возможность пилоту вертолета или самолета правильно следовать по трассе газопровода. Но, главное - это «пятно» позволяет точно идентифицировать место утечки газа, так как при поступлении сигнала от регистратора блока 19 о наличии течи из газопровода это место отмечается на карте трассы газопровода и осуществляется "привязка" этого место к характерным признакам местности или на технологической схеме МГ, что позволит наземным ремонтным службам точно определить место утечки. Обычно, до появления данного технического решения, выполнялась "привязка" к карте, по которой следует
летательное средство и на ней делается отметка о дефекте, но точность этого метода очень мала и ремонтным службам приходилось прикладывать значительные усилия для уточнения места расположения утечки газа на конкретной местности.
Предлагаемое техническое решение позволяет сократить время, затрачиваемое на поиск места утечки газа, а, значит, ускорит устранение утечки и это является главным фактором, дающим экономический эффект, так как время эксплуатации стоит очень дорого, а также исключается возможность возникновения аварийной ситуации. Любые меры, позволяющие ускорить время ремонта, оборачиваются увеличением времени эксплуатации и снижением вероятности возникновения аварийной ситуации на МГ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Заявка на изобретение 1985438/26-9 от 3 января 1974 г. "Дистанционное устройство обнаружения малых концентраций", класс МКИ G 01 S 9/62.
2. Паспорт, техническое описание и инструкция по эксплуатации на вертолетный лазерный локатор утечек метана из магистральных газопроводов "Аэропоиск-3", 1990 г. Тюменский госуниверситет.