УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ

Полезная модель относится к области диагностики конструкций и может быть использована, в частности в лабораторных установках с имитацией реального трубопровода с движущимися в нем различными видами теплоносителей для оценки состояния газопроводов, нефтепроводов, трубопроводов центрального отопления, горячего и холодного водоснабжения коммунального хозяйства городов.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является установка, реализующая способ обнаружения дефектов в трубопроводе, по патенту РФ № 2379676, МПК G01N 29/14, 20.01.2010, содержащая устройство циркуляции жидкости в трубопроводе, блок аналого-цифрового преобразователя, к которому подключены персональный компьютер и пьезоэлектрические датчики, установленные по концам исследуемого участка трубопровода и регистрирующие колебания, вызванные током жидкости внутри трубопровода.
Недостатком известной установки являются ее ограниченные функциональные возможности из-за отсутствия возможности диагностирования газопроводов.
Задачей заявляемой полезной модели является расширение функциональных возможностей за счет возможности диагностирования трубопроводов с движущимися в них различными видами теплоносителей.
Технический результат достигается тем, что установка для диагностирования трубопроводов, содержащая устройство циркуляции жидкости в трубопроводе, блок аналого-цифрового преобразователя, к которому подключены персональный компьютер и пьезоэлектрические датчики, попарно установленные по концам исследуемого участка трубопровода, причем один из пьезоэлектрических датчиков в каждой паре регистрирует продольные колебания, а другой - поперечные колебания, вызванные током жидкости внутри трубопровода, согласно заявляемой полезной модели, дополнительно снабжена устройством возбуждения свободных упругих колебаний, подключенным к блоку аналого-цифрового преобразователя, дополнительно содержащим цифро-аналоговый преобразователь, при этом пьезоэлектрические датчики выполнены с возможностью регистрации частоты от 100 Гц до 15000 Гц, а устройство циркуляции жидкости в трубопроводе выполнено с возможностью регулирования давления.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена заявляемая установка для диагностирования трубопроводов. На чертеже цифрами обозначены:
1 - вентиль,
2 - манометр,
3 - устройство возбуждения свободных упругих колебаний,
4 - первая пара пьезоэлектрических датчиков,
5 - трубопровод,
6 - дефект трубопровода,
7 -  вторая пара пьезоэлектрических датчиков,
8 - обратный клапан,
9 - емкость,
10 - насос,
11 - блок аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразователей (АЦП-ЦАП),
12 - персональный компьютер (ПК).
Установка для диагностирования трубопроводов содержит устройство циркуляции жидкости в трубопроводе, блок 11 аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразователей, к которому подключены персональный компьютер 12 с установленным пакетом прикладных программ, первая 4 и вторая 7 пара пьезоэлектрических датчиков, установленные по концам исследуемого участка трубопровода 5, причем один из пьезоэлектрических датчиков в каждой паре регистрирует продольные колебания, а другой - поперечные колебания, вызванные током жидкости внутри трубопровода.
Заявляемая установка для диагностирования трубопроводов отличается тем, что она содержит устройство 3 возбуждения свободных упругих колебаний, включающее в себя ударник, якорь электромагнита и подключенное к блоку 11 аналого-цифрового преобразователя и цифро-аналогового преобразователя, при этом каждый пьезоэлектрический датчик выполнен с возможностью регистрации частоты от 100 Гц до 15000 Гц, а устройство циркуляции жидкости в трубопроводе выполнено с возможностью регулирования давления и содержит центробежный насос 10, емкость 9, которая при помощи трубы с вентилем 1 и манометром 2 соединена с диффузорной частью трубопровода, а посредством трубы с обратным клапаном 8 - с конфузорной частью трубопровода.
Наличие устройства 3 возбуждения свободных упругих колебаний позволяет использовать заявляемую установку при диагностировании газопроводов. Наличие двух пар 4 и 7 пьезоэлектрических датчиков с возможностью регистрации частот от 100 Гц до 15000 Гц позволяет регистрировать продольные, а также поперечные колебания и устанавливать зависимости расположения дефекта от местоположения датчиков не только по длине трубы, но и по окружности. Наличие возможности регулирования давления жидкости в устройстве циркуляции жидкости в трубопроводе позволяет прогнозировать развитие дефекта за счет обеспечения постепенного нагружения стенок трубопровода.
Установка для диагностирования трубопроводов работает следующим образом.
Включается насос 10, в результате чего по трубопроводу 5 начинает циркулировать жидкость. По показаниям манометра 2 вентилем 1 устанавливается необходимая величина давления жидкости. С помощью вентиля 1 давление жидкости в трубопровод 5 можно варьировать до 4 атмосфер. При воздействии тока жидкости (динамического давления) на дефект трубопровода излучаются колебания акустических частот, т.е. движение жидкости в диагностируемом трубопроводе 5 возбуждает акустический импульс, который улавливается двумя парами 4 и 7 пьезоэлектрических датчиков. В каждой паре, один пьезоэлектрический датчик регистрирует продольные колебания, а другой - поперечные колебания, вызванные током жидкости внутри трубопровода 5. Увеличением давления жидкости в трубопроводе 5 достигается повышение интенсивности сигнала, а его частотный максимум смещается в область высоких частот. Далее сигналы обрабатываются в блоке 11 аналого-цифровым преобразователем и записываются с помощью специально созданного программного комплекса на персональном компьютере 12, с помощью которого наличие дефектов трубопровода определяется не только по частоте колебаний, но и по амплитуде.
Установка позволяет имитировать реальный трубопровод с движущимися в нем различными видами теплоносителя. Наличие устройства 3 возбуждения свободных упругих колебаний, включающего в себя ударник, якорь электромагнита, и подключенного к блоку 11 аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразователей, позволяет использовать заявляемую установку при диагностировании газопроводов, при этом управление электромагнитом осуществляется персональным компьютером 12, выходной сигнал которого преобразуется в аналоговую форму в ЦАП блока 11 и усиливается до необходимой величины в усилителе управляющего импульса (на чертеже - не показан). Упругие колебания, вызванные падением ударника на диагностируемый трубопровод, воспринимаются пьезоэлектрическими датчиками и преобразуются в АЦП блока 11 в цифровую форму, после чего с помощью пакета прикладных программ обрабатываются на персональном компьютере 12. Заключение о дефектности диагностируемого трубопровода выдается исходя из изменения амплитудно-частотной характеристики принятого сигнала.
Использование заявляемой полезной модели позволит расширить функциональных возможностей установки для диагностирования трубопроводов за счет возможности диагностирования трубопроводов с движущимися в них различными видами теплоносителей.