Устройство мониторинга технического состояния трубопровода

Полезная модель относится к технике контроля технического состояния
трубопроводных систем в труднодоступных и недоступных техническому надзору местах напорных нефте-газопроводов, в частности в подводных трубопроводах и в дюкерах.
Известно устройство определения места течи из трубопровода как источника акустического излучения из патента США № 4858462. Это устройство содержит два разнесенных акустических датчика, два блока усиления и фильтрации, два аналого-цифровых преобразователя и компьютер со средствами отображения. Это устройство не обеспечивает контроль вибраций и акустическую эмиссию дефектов трубопровода.
Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является «Устройство для определения места и размеров течи в трубопроводе по свидетельству России на полезную модель №23983.
Устройство-прототип содержит п измерительных каналов, расположенных друг от друга на дистанциях, на которых обеспечивается обнаружение акустического сигнала от течи в трубопроводе; каждый канал содержит последовательно соединенные блок акустических преобразователей, блок усиления и блок фильтрации, выходы п каналов соединены со входами последовательно соединенных п-канального блока уплотнения информации, кабельным каналом передачи информации, блоком разуплотнения информации, блоком обработки информации об утечках из трубопровода
Это устройство не обеспечивает контроль вибраций и акустическую эмиссию от дефектов трубопровода.
Задачей полезной модели является совершенствование контроля технического состояния трубопровода а также своевременное определение участков, подлежащих ремонту. Техническим эффектом при этом является возможность раннего определения мест появления дефектов типа трещин, кросс-коррозии, деформации профиля путем анализа акустической эмиссии, обусловленной дефектами, а также определения мест аномального высокой вибрации.
Для достижения этого технического эффекта в устройство мониторинга технического состояния трубопровода, содержащее п каналов обнаружения утечки, каждый из которых содержит акустический датчик, соединенный со входом устройства предварительной обработки акустической информации, выполненного в виде последовательно соединенных блока усиления, блока фильтрации, блока аналогоцифрового преобразователя и блока согласования, также содержащий мультиплексный канал передачи информации, выход которого соединен с демультиплексором, последовательно соединенным с блоком обработки акустической информации, при этом акустические датчики установлены на трубопроводе на расстоянии d друг от друга введены новые признаки, а именно: в него введены п каналов обнаружения вибраций, каждый из которых состоит из датчика вибрации, соединенного со входом канала предварительной обработки вибрационной информации и п каналов акустической эмиссии, каждый из которых cocтqит из датчика акустической эмиссии, соединенного со входом канала предварительной обработки акусто-эмиссионНой информации, имеющих структуру канала предварительной обработки акустической информации, при этом каждый i -ый акустический датчик, i -ый датчик вибрации и i -ый датчик акустической эмиссии, установленные в непосредственной близости друг от друга, со своими каналами предва.рительной обработки информации объединены конструктивно и юбразуют i -ый измерительный пост, выходы всех п измерительных постов соединены с соответствующими входами мультиплексорного канала передачи информации, также
введены блок обработки вибрационной информации, блок обработки акустоэмиссионной информации и блок наблюдения за судоходством, входы которых соединены с соответствующими выходами демультиплексора, при этом вход демультиплексора соединен с выходом мультиплексного канала передачи информации, также введена система отображения, регулировки, документирования и управления (сорд и У), входы которой соединены с выходами блока обработки акустической информации, блока обработки вибрационной информации, блока обработки акусто-эмиссионной информации и блока наблюдения за судоходством.
Сущность полезной модели поясняется фиг.1, на которой приведена блоксхема предлагаемого устройства.
Предлагаемое устройство содержит п каналов обнаружения утечки 1.1, 12,..., 1.П, каждый из которых содержит акустический датчик, п каналов определения вибраций 2.1, 2.2,..., 2.п, каждый из которых содержит датчик вибрации, п каналов определения акустической эмиссии, каждый из которых содержит датчик акустической эмиссии 3.1, 3.2,..., З.п, п донных постов 4.1, 4.2,..., 4.п. Каждый из Зп каналов содержит блок обработки предварительной информации, поступающей с датчика ( акустического датчика, датчика вибрации или датчика акустической эмиссии, соответственно), выполненные в виде последовательно соединенных усилителя, фильтра, аналого-цифровой преобразователя и блока согласования с мультиплексным каналом передачи информации 5, который последовательно соединен с демультиплексором 6. Устройство содержит параллельно-соединенные блок обработки акустической информации 7, блок обработки вибрационной информации 8, блок обработки акусто-эмиссионной информации 9, блок наблюдения за судоходством 10, также содержит СОРД и У 11, входы которого соединены с выходами блоков 7,8,9,10. t Измерительные посты 4 установлены на трубопроводе 12. Работа устройства осуществляется следующим образом. Каналы обнаружения утечки 1.1, 1.2,..., 1.П имеют каждый по акустическому датчику, выполненному герметичным, на звуковой диапазон частот. Они принимают акустические сигналы от утечки-струи, вырывающейся из трубопровода через свищи, трещины, а также гидроакустические шумы судоходства. Каналы определения вибраций .2.1, 2.2,..., 2.п имеют акустические датчики вибраций на инфразвуковой и низкий звуковой диапазон частот. Они крепятся к трубопроводу 12 и принимают вибрации трубопровода. Каналы акустической эмиссии 3.1, 3.2,..., З.п имеют датчики акустической эмиссии на ультразвуковой диапазон частот. Они также крепятся непосредственно к трубопроводу и принимают сигналы акустической эмиссии в металле трубопровода. Сигналы от Щумов утечек, шумов судоходства, вибрации и акустической эмиссии преобразуются в электрические сигналы, которые в аппаратуре донных постов 4.1, 4.2,..., 4.П усиливаются, фильтруются, дискретизируются и подаются на мультиплексный канал передачи информации 5, представляющий собой функциональный узел, осуществляющий объединение всех входных потоков информации в единый выходной поток, который по кабелю поступает на демультимплексор 6, функциональный узел, осуществляющий разделение на отдельные составляющие информационного потока, полученного с помощью мультиплексора.
В блоке 7 обработки акустической информации, информации о шумах утеч| и и шумах судоходства ведется обработка сигналов с каждой пары акустических, приемников по каналам 1.1 и 1.2, 1.2 и 1.3,...1.(п-1) и 1.п. Осуществляется взаимокорреляционный (или взаимоспектральный) анализ, с помощью которого находится место течи.
В блоке обработки вибрационной информации 8 производится согласование уровня сигнала вибрации с заданным порогом.
В блоке акусто-эмиссионной информации 9 ведется анализ и обработка сигналов акустической эмиссии в ультразвуковом диапазоне частот.
В блоке наблюдения за судоходством 10 обрабатывается информация по каждой группе из трех акустических приемников по каналам 1.1+1.2+1.3, 1.2+1.3+1.4 и т.д. По каждой паре каналов определяется пеленг на шум судна и по двум пеленгам триангуляционным методом определяют координаты судна в акватории.
Результаты обработки информации в блоках 7,8,9,10 отображаются и документируются в СОРД и У 11, который осуществляет синхронизацию и управление устройством.
Подводная аппаратура устройства: каналы 1.1,..., 1.п; каналы 2.1,..., 2.п, каналы 3.1,...,3.п, донные посты 4.1,...4.п, мультиплексный канал передачи информации, создаются из функциональных узлов, известных в технической гидроакустики. Аппаратура берегового поста: демультиплексор 6, блоки 7,8,9,10, СОРД и У 11 строятся на базе цифровой техники. ,
.(f