EA044179B1 - Способ контроля герметичности и обнаружения места течи в трубопроводе с запорным элементом - Google Patents
Способ контроля герметичности и обнаружения места течи в трубопроводе с запорным элементом Download PDFInfo
- Publication number
- EA044179B1 EA044179B1 EA202390111 EA044179B1 EA 044179 B1 EA044179 B1 EA 044179B1 EA 202390111 EA202390111 EA 202390111 EA 044179 B1 EA044179 B1 EA 044179B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- pipeline
- shut
- signal spectra
- signal
- range
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 47
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Description
Изобретение относится к области технической диагностики, в частности к способам контроля герметичности трубопроводов, и может быть использовано для исследования трубопроводов на герметичность и обнаружения мест течи в трубопроводах атомных станций.
Одной из важнейших задач технической диагностики оборудования атомных станций является обнаружение протечек теплоносителя. В настоящее время наибольшее распространение получил ультразвуковой способ контроля внутренних и внешних протечек. Внутренние протечки связаны с нарушением герметичности запорной арматуры, внешние - с истечением теплоносителя через повреждённые внешние стенки конструкции. Существующие подходы основаны на анализе акустической эмиссии работающего оборудования, а также расчёта корреляционной функции для пары измерительных каналов. Однако такой подход не предусматривают объективных параметров для количественной оценки величины протечки, а в некоторых случаях решение о наличии протечки принимается на основе субъективной оценки и органолептического восприятия фоновых шумов работающего оборудования.
Известен способ определения координаты течи в трубопроводах (авторское свидетельство СССР на изобретение № 1283566), заключающийся в приеме акустических сигналов в двух точках по длине трубопровода, обнаружении течи и последующей корреляционной обработке принятых акустических сигналов, в результате которой определяют разность времен прихода акустических сигналов и координату места течи.
Недостатком данного способа является малая длина контролируемой области трубопровода и невозможность его применения в условиях наличия дискретных помех от технических объектов, окружающих или пересекающих трубопровод.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является способ контроля герметичности и определения координат места течи в продуктопроводе (патент РФ на изобретение № 2181881), заключающийся в приеме акустических сигналов в двух точках по длине продуктопровода, обнаружении течи и последующей корреляционной обработке принятых акустических сигналов, в результате которой определяют разность времени прихода акустических сигналов и координаты места течи, при этом перед корреляционной обработкой принятых акустических сигналов проводят режектирование дискретных составляющих в каждом из сигналов с последующим спектральным анализом последних и из полученных спектров сигналов выделяют долговременные спектральные составляющие, длительностью превышающие 30 с, и с амплитудой, превышающей фон на 3-6 дБ, и по данным спектральным составляющим судят о наличии течи.
Недостатком ближайшего аналога является низкая точность измерений и последующей обработки полученных акустических сигналов за счет влияния геометрии трубопровода, а также наличия в трубопроводе опор и перемычек.
Задачей, достигаемой предлагаемым изобретением, является определение степени герметичности трубопровода с запорным элементом для анализа возможности его дальнейшей эксплуатации, а также повышение качества и эффективности обнаружения мест течи трубопровода.
Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в снижении продолжительности проведения диагностического обследования и исключении влияния геометрии трубопровода на результат, полученный при диагностическом обследовании.
Сущность изобретения состоит в том, что в способе контроля герметичности и обнаружения места течи в трубопроводе с запорным элементом, заключающемся в регистрации акустических сигналов в двух точках по длине трубопровода и последующей обработке принятых акустических сигналов, предложено регистрацию акустических сигналов осуществлять в широком ультразвуковом диапазоне в двух точках по длине трубопровода, расположенных на трубопроводе до и после запорного элемента, затем зарегистрированные в точке трубопровода до запорного элемента и в точке после запорного элемента ультразвуковые сигналы обрабатывать аналого-цифровым преобразователем и по полученным значениям строить два соответствующих точкам регистрации спектра сигналов с использованием преобразования Фурье, далее в построенных спектрах сигналов выделять диапазон от 15000 до 90000 Гц и выбирать в этом диапазоне наибольшее значение амплитуды в обоих спектрах сигналов, затем осуществлять деление амплитуд спектров сигналов в указанном частотном диапазоне на наибольшее значение амплитуды и определять разницу между спектрами сигналов до и после запорного элемента по формуле:
где S1i и S2i - амплитуды спектров сигналов до и после запорного элемента соответственно; i, n номера дискретных составляющих в анализируемых участках спектра сигнала, после чего по определенным значениям делать вывод об отсутствии протечки при разнице S между спектрами сигналов менее 100, или о наличии незначительной протечки, если разница между спектрами сигналов находится в диапазоне от - 100 до 100, или о существенной протечке при разнице между спектрами сигналов более 100.
Также предлагается ультразвуковые сигналы регистрировать с помощью датчиков акустической эмиссии.
Заявленное изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена схема выполнения опера- 1 044179 ций способа, на фиг. 2 - схемы расположения датчиков для контроля запорной арматуры, на фиг. 3 и 4 приведены спектры ультразвуковых сигналов в точках 1 и 2 двух единиц обследуемой запорной арматуры.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
На трубопровод до и после герметизирующего элемента устанавливают датчики для регистрации ультразвуковых сигналов, например датчики акустической эмиссии GT400. Точки для установки датчиков выбирают либо в верхней части сечения трубопровода, либо в боковой его части. Точки для установки датчиков в нижней части сечения трубопровода не выбирают из-за возможных искажений акустического сигнала вследствие возможного наличия различного рода отложений.
Затем осуществляют регистрацию акустических сигналов в широком ультразвуковом диапазоне. Далее зарегистрированные ультразвуковые сигналы обрабатывают аналого-цифровым преобразователем и по полученным значениям строят два соответствующих точкам регистрации спектра сигналов с использованием преобразования Фурье.
Затем в построенных спектрах сигналов выделяют диапазон от 15000 до 90000 Гц, т.к. на более низких частотах проявляются собственные колебания трубопровода, а на более высоких - ложные пики из-за особенностей работы акустического датчика.
Далее выбирают в этом диапазоне наибольшее значение амплитуды в обоих спектрах сигналов и осуществляют деление амплитуд спектров сигналов в указанном частотном диапазоне на наибольшее значение амплитуды.
Разницу между спектрами сигналов до и после запорного элемента определяют по формуле:
где Su и S2i - амплитуды спектров сигналов до и после запорного элемента соответственно; i, n номера дискретных составляющих в анализируемых участках спектра сигнала.
По полученному значению делают вывод об отсутствии протечки при разнице S между спектрами сигналов менее -100, или о наличии незначительной протечки, если разница между спектрами сигналов находится в диапазоне от - 100 до 100, или о существенной протечке при разнице между спектрами сигналов более 100.
Описанный способ был использован на Нововоронежской АЭС при обследовании арматуры системы питательной воды на байпасе и на линии рециркуляции.
В соответствии с представленной на фиг. 1 схемой реализации заявленного способа, проводили измерение акустических сигналов до (п.1.1) и после (п.1.2) установленного запорного элемента. На фиг. 2 приведена схема расположения точек для выполнения измерений. Цифрами отмечены номера точек измерений: 1 и 2. Стрелкой обозначено направление движения рабочей среды.
Проводили анализ сигналов, полученных при помощи датчика акустического GT400. Регистрацию выполняли в двух точках: в точке 1 до и в точке 2 после запорного элемента 3.
Обследуемая запорная арматура (запорный элемент 3) предназначалась для перекрытия потока воды под давлением 8 МПа и при температуре 160°С.
После измерения акустических сигналов в точках 1 и 2 проводили оцифровку полученных сигналов, зарегистрированных до (п.2.1) и после (п.2.2) запорного элемента 3. После чего проводили расчет (пп.3.1 и 3.2 на фиг. 1) спектров оцифрованных сигналов, зарегистрированных до и после установленного запорного элемента 3. При расчете спектра тока задавали размер быстрого преобразования Фурье 1684, весовую функцию Harm и усреднение 75%.
После этого проводили выделение диапазона от 20000 до 80000 Гц в спектрах оцифрованных сигналов (п.4.1 и 4.2 фиг. 1), зарегистрированных в точках 1 и 2 до и после запорного элемента 3. В выделенном диапазоне обоих спектров оцифрованных сигналов была выбрана наибольшая амплитуда.
Затем было осуществлено деление на наибольшую амплитуду спектров оцифрованных сигналов, зарегистрированных до (п.6.1) и после (п.6.2) запорного элемента 3, а далее - вычитание амплитуд нормализованных спектров оцифрованных сигналов, зарегистрированных до и после запорного элемента 3. Далее осуществляли суммирование разностей амплитуд нормализованных спектров оцифрованных сигналов, зарегистрированных до и после запорного элемента 3.
Разницу между спектрами сигналов до и после запорного элемента 3 определяли по формуле:
где Sn и S2i - амплитуды спектров сигналов до и после запорного элемента соответственно, i, n - номера дискретных составляющих в анализируемых участках спектра сигнала.
По полученным спектрам производили идентификацию состояния запорного элемента по суммарной разности амплитуд при условии: различие менее -100 трактуется как отсутствие протечки, параметр в диапазоне от -100 до 100 интерпретируется как возможна незначительная протечка, а результат более 100 означает существенная протечка.
Спектры ультразвуковых сигналов в точках 1 и 2 двух единиц обследуемой запорной арматуры
- 2 044179 приведены на фиг. 3 и 4. При этом на фиг. 3 представлено наложение нормированных спектров до и после запорного элемента с протечками, а на фиг. 4 - наложение спектров до и после запорного элемента без протечек. В первом случае различие спектров составило S=759, a во втором случае S=-680. Таким образом, был сделан вывод о существенной протечке в запорном органе первой единицы арматуры и отсутствии протечки второй единицы арматуры.
Предлагаемый способ может быть использован на АЭС, а также для контроля герметичности трубопроводов на предприятиях и объектах техники теплоэнергетики и других отраслей промышленности.
Использование предлагаемого способа позволяет определить степень герметичности трубопровода с запорным элементом для анализа возможности его дальнейшей эксплуатации, а также повысить качество и эффективность обнаружения мест течи трубопровода.
Claims (2)
1. Способ контроля герметичности и обнаружения места течи в трубопроводе с запорным элементом, заключающийся в регистрации акустических сигналов в двух точках по длине трубопровода и последующей обработке принятых акустических сигналов, отличающийся тем, что регистрацию акустических сигналов осуществляют в широком ультразвуковом диапазоне в двух точках по длине трубопровода, расположенных на трубопроводе до и после запорного элемента, затем зарегистрированные в точке трубопровода до запорного элемента и в точке после запорного элемента ультразвуковые сигналы обрабатывают аналого-цифровым преобразователем и по полученным значениям строят два соответствующих точкам регистрации спектра сигналов с использованием преобразования Фурье, далее в построенных спектрах сигналов выделяют диапазон от 15000 до 90000 Гц и выбирают в этом диапазоне наибольшее значение амплитуды в обоих спектрах сигналов, затем осуществляют деление амплитуд спектров сигналов в указанном частотном диапазоне на наибольшее значение амплитуды и определяют разницу между спектрами сигналов до и после запорного элемента по формуле:
где Sn и S2i - амплитуды спектров сигналов до и после запорного элемента соответственно;
i, n - номера дискретных составляющих в анализируемых участках спектра сигнала, после чего по определенным значениям делают вывод об отсутствии протечки при разнице S между спектрами сигналов менее -100, или о наличии незначительной протечки, если разница между спектрами сигналов находится в диапазоне от - 100 до 100, или о существенной протечке при разнице между спектрами сигналов более 100.
2. Способ контроля герметичности и обнаружения места течи в трубопроводе с запорным элементом по п.1, отличающийся тем, что ультразвуковые сигналы регистрируют с помощью датчиков акустической эмиссии.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020128921 | 2020-09-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA044179B1 true EA044179B1 (ru) | 2023-07-28 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4393711A (en) | Apparatus and method for ultrasonic detection of flaws in power plant piping systems | |
| KR100426227B1 (ko) | 피검사체동정(同定)방법,장치및시스템 | |
| US8091427B2 (en) | Nondestructive inspection apparatus and nondestructive inspection method using guided wave | |
| Lee et al. | A study of the characteristics of the acoustic emission signals for condition monitoring of check valves in nuclear power plants | |
| RU2754620C1 (ru) | Способ контроля герметичности и обнаружения места течи в трубопроводе с запорным элементом | |
| EA044179B1 (ru) | Способ контроля герметичности и обнаружения места течи в трубопроводе с запорным элементом | |
| JPH01311242A (ja) | 弁漏洩監視装置 | |
| Zhdanov et al. | Algorithms for pre-processing of eddy-current signals when inspecting heat-exchanger pipes of NPP steam generators | |
| CN113464711B (zh) | 一种基于振动测量技术的阀门内漏监测系统及方法 | |
| KR101210472B1 (ko) | 초음파공명의 비선형특성을 이용한 미세균열 탐지장치 및 그 방법 | |
| Udpa et al. | Automated analysis of eddy current signals in steam generator tube inspection | |
| KR200446596Y1 (ko) | 연료관마개의 누설 검사장치 | |
| Jiang | Study of underground oil-gas pipeline corrosion pits estimation based on MFL inspection method | |
| Jax et al. | Acoustic emission inspections of nuclear components considering recent research programmes | |
| Mazal et al. | The use of acoustic emission method for diagnosis of damage of pneumatic cylinders | |
| CN110412120A (zh) | 管道裂纹检测方法和装置 | |
| JPH0783787A (ja) | 音響監視方法及び装置 | |
| Meng et al. | Leak detection of gas pipelines based on characteristics of acoustic leakage and interfering signals | |
| KR102584912B1 (ko) | 음향방출신호 및 진동가속도의 측정에 의한 유체수송관의 감육 탐지 장치 및 방법 | |
| EP1338898B1 (en) | Technique for computing a measure on an ultrasonic signal having application to identify valve defects in operating engines | |
| Rondeau et al. | Study of the health of an operating industrial valve by means of the continuously acoustic emission measurement | |
| JPS63215932A (ja) | 漏洩検出装置 | |
| Dudzik et al. | The possibility of application the acoustic emission method for monitoring flow of water within a ball valve | |
| JP6275384B2 (ja) | 蒸気止め弁の蒸気漏れ監視システムおよび監視方法 | |
| Macleod et al. | Acoustic monitoring techniques for structural integrity |