Устройство для определения места утечки подводного трубопровода с футляром и места негерметичности футляра

Полезная модель относится к трубопроводному транспорту и предназначена для диагностики состояния подводного трубопровода и футляра, в котором он проложен.
Известно устройство определения местоположения течи продукта из подводных трубопроводов (Патент RU №103 616 G01M 3/24 [Текст] / Р.Ц. Гулиянц, Д.С. Вичевич (RU); 2010139500; заявл. 27.09.2010; опубл. 20.04.2011; Бюл. №12), в котором не определяется место негерметичности футляра.
Известен подводный переход (Патент RU №39676 F17D 1/00 [Текст] / A.M. Акбердин, И.С. Беркутов, В.И. Еронен (RU); 2004101505; заявл. 19.01.2004; опубл. 10.08.2004; Бюл. №11), который определяет факт повреждения трубопровода, но не локализует место утечки, может быть использован только для перекачки жидких углеводородов и не может быть использован для определения места разгерметизации футляра.
Известен подводный переход (Патент RU №77661 F17D 1/00 [Текст] / Р.Г. Султанов, А.Г. Гумеров, Р.С. Зайнуллин, Х.А. Азметов (RU); заявл. 30.05.2008; опубл. 27.11.2008; Бюл. №33), который обнаруживает наличие утечки в трубопроводах для жидких и газообразных углеводородов без локализации места утечки и не может быть использован для определения места разгерметизации футляра.
Задачей полезной модели является возможность определения места утечки подводного трубопровода с футляром и места негерметичности футляра. Задача решается устройством для определения места утечки подводного трубопровода с футляром и места негерметичности футляра, состоящим из датчиков в виде пьезоэлементов, равномерно установленных перпендикулярно оси подводного трубопровода в межтрубном пространстве, в котором автоматически поддерживается давление ниже рабочего давления перекачки, но выше гидростатического давления глубины укладки подводного трубопровода, первые выходы пьезоэлементов поданы на блоки контроллера: устройство формирования адреса, устройство реального времени, блок вычисления расстояния и устройство распознавания знака электрического сигнала, вторые выходы пьезоэлементов соединены со вторым входом контроллера, причем пьезоэлементы могут быть выполнены биморфными.
(д-1)
д
(д+1)
(д+2)
(д-1)
д
(д+1)
(д+2)
Работа устройства поясняется блок-схемами, изображенными на фиг. 1-3. На фиг. 1 изображены 4 шт. пьезоэлементов N, N, N, N, расположенных в межтрубном пространстве 1 между подводным трубопроводом 2 и футляром 3, а также место порыва 4 подводного трубопровода 2. Одни электроды пьезоэлементов N, N, N, N, соединены общим проводом с контроллером 5, другие электроды имеют отдельные выходы, поданные на контроллер 5.
д
(д+1)
(д+1)
д
При порыве подводного трубопровода 2, в связи с тем, что давление в подводном трубопроводе 2 выше, чем в межтрубном пространстве 1, пьезоэлементы N и N прогнутся под действием ударной волны наружу, причем пьезоэлемент N, находящийся дальше от места порыва 4, прогнется позже на время Δt относительно пьезоэлемента N.
Д
д
(д+1)
n
Зная скорость распространения ударной волны V, расстояние L между датчиками при их равномерной установке, а также номер датчика N, после которого пришли сигналы принятой положительной ударной волны, разницу времени Δt прихода сигнала повреждения на два соседних датчика в виде пьезоэлементов N и N, можно определить место повреждения (утечки) L подводного трубопровода из формулы
, (1)
д
(д+1)
(д+1)
д
При порыве футляра 3 (см. фиг. 2) пьезоэлементы N и N, в связи с тем, что давление в межтрубном пространстве 1 выше, чем гидростатическое давление укладки подводного трубопровода 2, прогнутся под действием отрицательной ударной волны внутрь, причем пьезоэлемент N, находящийся дальше от места порыва 4, прогнется позже на время Δt относительно пьезоэлемента N.
д
(д+1)
Учитывая, что пьезоэлементы прогнулись в противоположную сторону, то и знак, снимаемый с электродов пьезоэлементов N и N, также сменится на противоположный.
Д
д
(д+1)
n
Зная скорость распространения ударной волны V, расстояние L между датчиками при их равномерной установке, а также номера датчиков, а также номер датчика N, после которого пришли сигналы принятой отрицательной ударной волны, разницу времени Δt прихода сигнала повреждения на два соседних датчика N и N, можно определить место негерметичности (утечки) L футляра из формулы
Как видно формулы (1) и (2) определения места утечки (негерметичности) одинаковы, а факт возникновения утечки (негерметичности) подводного трубопровода или футляра будет определяться только знаком заряда, снимаемого с электродов пьезоэлементов в том или другом случае. Можно не стремиться выполнять условие равенства расстояния между датчиками, в этом случае необходимо в память контроллера 5 закладывать данные о расстояниях между датчиками.
Первые выходы пьезоэлементов (см. фиг. 3) поданы на устройство формирования адреса 6, которое определяет номер датчика, с которого пришел первый сигнал о повреждении подводного трубопровода или футляра, например, выполненный по патенту RU №564636; G06F 9/20, сигнал с устройства формирования адреса 6 поступает на устройство реального времени 7, которое фиксирует время возникновения повреждения, запускает отсчет времени разницы прихода первого и второго сигналов о повреждении, которое подает на блок вычисления расстояния 8, который, имея в памяти данные о скорости распространения сигнала ударной волны, о расстоянии между датчиками, вычисляет место повреждения.
Сигналы о номерах датчиков, зафиксировавших повреждение подводного трубопровода или футляра, поступают на вход устройства распознавания знака электрического сигнала, выход которого и определяет объект повреждения (подводный трубопровод или футляр).
С целью снижения затрат на диагностику, пьезоэлементы необходимо выполнить биморфными, в которых величина заряда на противоположных поверхностях склеенного пьезоэлемента увеличена, что позволит значительно снизить расстояние между датчиками, а также увеличить чувствительность устройства.