ДАТЧИК ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к трубопроводному транспорту и предназначена для диагностики состояния трубопровода.
Известен датчик дефекта подземных коммуникаций, содержащий обечайку, в нижней части которой имеется мембрана, на которой расположен прижимаемый к ней пьезоэлектрический элемент, и крышку, соединенную с обечайкой, при этом в крышку встроен держатель в виде трубки, на концах которой укреплены электромагнитные антенны, разнесенные на базовое расстояние друг от друга, а выводы от электромагнитных антенн и пьезоэлементов подключены к вычислителю (Патент RU №2408859, МПК G01M 3/24. Датчик для поиска дефекта подземной коммуникации / С.С. Сергеев (RU). - 2009106367; Заявлено 24.02.2009; Опубл. 10.01.2011; Бюл. №1), обладающий низкой чувствительностью, связанную с тем, что прием сигналов производится через слой грунта, в котором происходит затухание сигнала; невозможность мониторинга автоматизации диагностики состояния трубопровода в автоматическом режиме.
В настоящее время в системах определения места утечки (СОУ) по самому распространенному методу волны отрицательного давления для контроля за изменением давления в трубопроводе при возникновении утечек или несанкционированных врезок используют приборы, измеряющие избыточное относительно атмосферного давление (манометры). Причем, подбор шкалы манометров согласно ГОСТ осуществляют таким образом, чтобы показания прибора находились во второй трети шкалы, а с учетом того, что на высоконапорных трубопроводах (нефтепроводы, газопроводы) применяются манометры с высоким предельным давлением, а величина сигнала в виде падения давления в зависимости от величины утечки или расстояния места утечки от места установки датчика (манометра) может быть незначительной для уверенного улавливания падения давления, то сигналы, входящие в приведенную погрешность измерения давления, не могут служить диагностирующими состояние трубопровода. Таким образом, для уверенной диагностики состояния трубопровода необходимо устанавливать датчики достаточно часто или отказаться от диагностики малых и средних утечек в связи с огромными материальными затратами по сбору, накоплению и первичной обработке поступающей информации, связанные, в основном, с организацией электроснабжения этих устройств (датчиков и контролируемых пунктов системы телемеханики) [Dughman J.S. Acoustic used to inspect 36-inch natural gas line. Pipe Line Industry. - 1984, 61, №2, P. 46-50]. Известен также Патент RU №2426080 G01L 13/02; «Способ измерения изменения давления в трубопроводе транспортировки жидкости и устройство для его осуществления» / В.Н. Шкляр, Т.Е. Степанченко (RU); 2010117477; Заявл. 30.04.2010; Опубл. 10.08.2011; Бюл. №22, который имеет низкую надежность из-за наличия движущихся частей в виде клапана, в которых возможна утечка в процессе эксплуатации; высокая сложность, т.к. необходима система управления, а также довольно сложный прибор в виде дифманометра; работа датчика, в частности измерение изменения давления, производится по программе, а не непрерывно, что недостаточно объективно отображает информацию о состоянии трубопровода.
Известен также Патент №114365 G01M 3/00; «Датчик повреждения трубопровода» / Р.Г. Султанов, Ч.А Яруллин, Н.В. Запасной и др. (RU); 2011119589; Заявл. 16.05.2011; Опубл. 20.03.2012; Бюл. №8, содержащий мембрану с закрепленным на ней пьезоэлементом, мембрана размещена в глухом патрубке за запорным органом, присоединяемым к контролируемому трубопроводу с образованием двух полостей, сообщающиеся между собой регулируемым дросселем.
Недостатком данного устройства является возникающая со временем вялость мембраны, снижение гибкости мембраны из-за воздействия измеряемой среды, старения материала мембраны, проявляющая в указанном датчике снижением чувствительности и, в конечном итоге, снижением достоверности диагностики возможного повреждения трубопровода, а также большие габариты датчика, обусловленные размерами самой мембраны и выбираемые, для повышения чувствительности датчика, значительными. Кроме того, указанные датчики могут диагностировать только повреждения в виде утечек, хотя, наряду с утечками, в процессе эксплуатации часто возникают неисправности в виде закупорок и сужения проходного сечения трубопровода, диагностику которых осуществляют при помощи дополнительных датчиков, например, датчиков подачи (А.с. 1041465 СССР, МПК 65G 53/66. Устройство для определения места образования завала в пневмотранспортной установке [Текст] / Шварцман А.З.; - №3397932/27; заявл. 18.02.82; опубл. 15.09.83; Бюл. №34).
Целесообразно объединить функции диагностирования как утечек, так и закупорок в одном датчике диагностики состояния трубопровода. Задача полезной модели - расширение функциональных возможностей, повышение чувствительности и надежности датчика при одновременном упрощении его конструкции, возможность непрерывного мониторинга состояния трубопровода.
Задача решается датчиком диагностики состояния трубопровода, состоящего из герметичного корпуса с пьезоэлементом, отличающимся тем, что в герметичном корпусе вертикально размещен сильфон, к глухому верхнему основанию которого с внешней стороны прикреплен кронштейн с бойками, над и под которыми размещены пьезоэлементы, сильфон нижним открытым основанием герметично соединен с нижним основанием герметичного корпуса, полости герметичного корпуса и сильфона соединены штуцерами с контролируемым трубопроводом, причем на штуцере, соединенным с сильфоном, установлен регулируемый дроссель.
Принцип работы датчика иллюстрируется фигурой. При нормальной работе трубопровода 1 давление как в герметичном корпусе 2, так и в сильфоне 3 одинаковы. При возникновении утечки давление в герметичном корпусе 2, соединенного напрямую с трубопроводом 1, резко падает. Наличие дросселя 4 на входе в сильфон приводит к запаздыванию изменения давления в сильфоне, что приводит к расширению сильфона и удару бойка 5 о верхний пьезоэлемент 6 с выработкой электрического сигнала. Затем давление в сильфоне и герметичном корпусе постепенно выравнивается, а электрический сигнал пьезоэлемента сигнализирует о возникновении утечки в трубопроводе.
При возникновении закупорки давление в герметичном корпусе 2, соединенного напрямую с трубопроводом 1, резко возрастает. Наличие дросселя 4 на входе в сильфон 3 приводит к запаздыванию изменения давления в сильфоне 3, что приводит к сжатию сильфона 3 и удару бойка 5 о нижний пьезоэлемент 7 с выработкой электрического сигнала. Затем давление в сильфоне и герметичном корпусе постепенно выравнивается, а электрический сигнал пьезоэлемента сигнализирует о возникновении закупорки в трубопроводе.