акустический способ диагностики технического состояния перехода магистрального трубопровода через естественные или искусственные преграды

Формула изобретения

1. Акустический способ диагностики технического состояния перехода магистрального трубопровода через естественные или искусственные преграды, заключающийся в расположении магистрального трубопровода в защитном кожухе и приеме с помощью акустических преобразователей акустических сигналов, по параметрам которых судят о техническом состоянии межтрубного промежутка пары «магистральный трубопровод-защитный патрон», отличающийся тем, что перед приемом акустических сигналов проводят формирование характерных диагностических признаков зарождающихся или существующих дефектов межтрубного промежутка перехода, при этом прием акустических сигналов проводят из межтрубного промежутка «пары магистральный трубопровод-защитный патрон», а диагностику технического состояния перехода по параметрам принятых акустических сигналов проводят на основе выявленных ранее характерных диагностических признаков зарождающихся или существующих дефектов межтрубного промежутка.

2. Акустический способ по п.1, отличающийся тем, что прием акустических сигналов из межтрубного промежутка перехода проводят через вытяжную свечу защитного кожуха.

3. Акустический способ по п.1, отличающийся тем, что прием акустических сигналов проводят с помощью микрофонов, расположенных в верхней части защитного кожуха.

4. Акустический способ по п.1, отличающийся тем, что прием акустических сигналов проводят с помощью виброакустических датчиков, расположенных в нижней части защитного кожуха.

5. Акустический способ по п.1, отличающийся тем, что акустические преобразователи снабжены средствами их калибровки в трассовых условиях.

6. Акустический способ по п.3 или 5, отличающийся тем, что микрофоны снабжены средствами их калибровки, содержащими задатчик акустического сигнала, выполненного преимущественно в виде импульсного акустического излучателя, расположенного на известном расстоянии от калибруемого микрофона.

7. Акустический способ по п.4 или 5, отличающийся тем, что виброакустические датчики снабжены средствами их калибровки, содержащими задатчик виброакустического сигнала, выполненного преимущественно в виде механического или электромеханического бойка, расположенного на трубопроводе на известном расстоянии от калибруемого датчика.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и может быть использовано для диагностики технического состояния магистрального трубопровода (МТ) при его переходе через естественные или искусственные преграды, например через автомобильные или железные дороги.

Известен акустический способ, реализованный в устройстве аналогичного назначения, принятый за прототип /Патент РФ № 2264578, кл. F16L 7/00, 58/00, F17D 5/02, 2005/.

Прототип заключается в расположении МТ в защитном кожухе (ЗК) и приеме с помощью акустических преобразователей акустических сигналов, по параметрам которых судят о техническом состоянии пары «МТ-ЗК».

В прототипе в качестве акустических преобразователей используют датчики акустической эмиссии (ДАЭ), расположенные на стенках МТ.

Недостатком прототипа является невозможность с его помощью диагностировать наличие воды в ЗК, а также наличие других дефектов межтрубного промежутка в переходе.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является расширение диагностических возможностей акустического способа.

Данный технический результат достигают за счет того, что в известном акустическом способе диагностики технического состояния перехода магистрального трубопровода через естественные или искусственные преграды, заключающемся в расположении магистрального трубопровода в защитном кожухе и приеме с помощью акустических преобразователей акустических сигналов, по параметрам которых судят о техническом состоянии пары «магистральный трубопровод - защитный патрон», перед приемом акустических сигналов проводят формирование характерных диагностических признаков зарождающихся или существующих дефектов межтрубного промежутка перехода, при этом прием акустических сигналов проводят из межтрубного промежутка пары «магистральный трубопровод - защитный патрон», а диагностику технического состояния перехода по параметрам принятых акустических сигналов проводят на основе выявленных ранее характерных диагностических признаков зарождающихся или существующих дефектов межтрубного промежутка.

В акустическом способе прием акустических сигналов из межтрубного промежутка перехода проводят через вытяжную свечу защитного кожуха.

В акустическом способе прием акустических сигналов проводят с помощью микрофонов, расположенных в верхней части защитного кожуха.

В акустическом способе прием акустических сигналов проводят с помощью виброакустических датчиков, расположенных в нижней части защитного кожуха.

В акустическом способе акустические преобразователи снабжены средствами их калибровки.

В акустическом способе микрофоны снабжены средствами их калибровки в трассовых условиях, содержащими задатчик акустического сигнала, выполненного преимущественно в виде импульсного акустического излучателя, расположенного на известном расстоянии от калибруемого микрофона.

В акустическом способе виброакустические датчики снабжены средствами их калибровки в трассовых условиях, содержащими задатчик виброакустического сигнала, выполненного преимущественно в виде механического или электромеханического бойка, расположенного на трубопроводе на известном расстоянии от калибруемого датчика.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1-4 представлены схемы устройств для реализации различных вариантов способа.

В первом варианте реализации способа (фиг.1) микрофон 1, подключенный ко вторичной аппаратуре 2, располагают в вытяжной свече 3 ЗК 4 МТ 5.

Во втором варианте (фиг.2, 3) микрофон 1, подключенный ко вторичной аппаратуре 2, располагают в верхней части ЗК 4 МТ 5.

В третьем варианте (фиг.2, 4) в нижней части ЗК 4 МТ 5 располагают виброакустический датчик 6 (ВАД 6), подключенный к вторичной аппаратуре 7.

В способе может быть реализован и четвертый вариант с ДАЭ 8 (фиг.4), расположенным, как в прототипе, на стенке МТ 5.

Во всех вариантах реализации способа акустические преобразователи: микрофоны 1, ДАЭ 8 или В АД 6 могут содержать средства калибровки преобразователей в трассовых условиях (на чертежах не показаны).

Средства калибровки могут быть выполнены в виде импульсного или шумового излучателя или в виде электроударного бойка, расположенных на известных расстояниях от калибруемых акустических преобразователей.

Способ реализуется следующим образом.

Предварительно в заводских и (или) в трассовых условиях проводят акустические обследования перехода МТ 5 через естественную или искусственную преграду, например через дорогу (на чертежах не показана).

Обследования проводятся с целью выявления характерных диагностических признаков зарождающихся или существующих дефектов межтрубного промежутка перехода.

При этом могут быть выявлены следующие состояния объекта диагностирования:

- микрофон 1, ВАД 6 и ДАЭ 8 выдают сигналы на уровне фона, т.е. выходные сигналы всех акустических преобразователей равны нулю: переход исправен и работоспособен;

- микрофон 1 и ВАД 6 выдают нулевые сигналы, а с ДАЭ 8 снимается определенный сигнал: в МТ 5 зарождаются очаги напряженно-деформированного состояния МТ 5, возникает угроза опасного состояния перехода;

- микрофон 3 выдает на выходе шумовой сигнал, характерный для истечения газовой струи 9 из отверстия 10 в МТ 5 а ВАД 6 выдает сигнал, характерный при отсутствии воды в ЗК 4 (фиг.2): переход - неисправен.

По положению максимума в спектре шума f_m можно оценить «характерный диаметр» D отверстия 10 в МТ 5 по формуле D=U/f_m, где U - средняя по сечению трубы скорость течения газа;

- микрофон 3 выдает сигнал с характерными дискретными писками, вызванными схлопыванием пузырьков газа в воде, ВАД 6 выдает характерный шумовой сигнал, вызванный акустическими вибрациями МТ 5 и ЗК 4 при наличии воды в межтрубном промежутке: переход - неисправен.

По характеру спектра выходного сигнала ВАД 6 можно оценить высоту Н столба воды в межтрубном промежутке 1.

В перечне состояний объекта диагностирования могут быть и множество других состояний перехода в зависимости от конкретных технических условий, реализуемых в конкретной экспериментальной обстановке.

На основе выявленных характерных диагностических признаков неисправностей системы перехода осуществляется ее последующее акустическое диагностирование.

Физическим носителем о техническом состоянии перехода является акустический, виброакустический и виброэмиссионный сигналы, входящие в одно собирательное понятие акустический сигнал. То есть единство изобретения в техническом решении соблюдено.

Таким образом, «акустический портрет» неисправностей перехода позволяет проводить диагностирование его технического состояния непосредственно на штатном месте без осуществления земляных работ.

Для повышения надежности диагностирования акустические преобразователи подвергаются периодической калибровке непосредственно в трассовых условиях. Калибровка проводится путем подачи на калибруемые преобразователи соответствующего тестового сигнала и определения отклика преобразователя на этот сигнал.