RU167145U1

RU167145U1 - PIPELINE DIAGNOSTIC SENSOR

Info

Publication number: RU167145U1
Application number: RU2016122287/28U
Authority: RU
Inventors: Риф Габдуллович Султанов; Тимур Ахмадеевич Ишмуратов; Альберт Сахабович Надршин; Линар Закирович Каримов; Константин Андреевич Соловьев; Александр Николаевич Калинин; Чингиз Асхатович Яруллин
Original assignee: Риф Габдуллович Султанов
Priority date: 2016-06-06
Filing date: 2016-06-06
Publication date: 2016-12-27

Abstract

Датчик диагностики состояния трубопровода, состоящий из герметичного корпуса с пьезоэлементом, отличающийся 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.A pipeline diagnostics sensor consisting of a sealed housing with a piezoelectric element, characterized in that the bellows is vertically placed in the sealed housing, to the upper upper base of which there is a bracket with strikers, above and below which the piezoelectric elements are placed, the bellows is sealed with a lower open base to the lower base of the sealed enclosure, the cavities of the sealed enclosure and the bellows are connected by fittings to a controlled pipeline, and on the fitting connected to the bellows, Adjustable throttle fitted.

Description

Полезная модель относится к трубопроводному транспорту и предназначена для диагностики состояния трубопровода.The utility model relates to pipeline transport and is intended to diagnose the condition of the pipeline.

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.A well-known underground communications defect sensor containing a shell, in the lower part of which there is a membrane on which a piezoelectric element pressed against it is located, and a cover connected to the shell, a holder in the form of a tube is built into the cover, at the ends of which electromagnetic antennas spaced apart to the base distance from each other, and the conclusions from electromagnetic antennas and piezoelectric elements are connected to the calculator (Patent RU No. 2408859, IPC G01M 3/24. Sensor for finding a defect in underground communication / S. S. Sergeev (RU). - 200910 6367; Declared February 24, 2009; Published January 10, 2011; Bull. No. 1), which has low sensitivity, due to the fact that signals are received through a layer of soil in which signal attenuation occurs; the inability to monitor automation of the diagnosis of the state of the pipeline in automatic mode.

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.Currently, in systems for determining the location of a leak (SDA) according to the most common method of negative pressure waves, to measure the change in pressure in the pipeline when leaks or unauthorized taps are used, instruments that measure excess relative to atmospheric pressure (manometers). Moreover, the selection of the pressure gauge scale according to GOST is carried out in such a way that the instrument readings are in the second third of the scale, and taking into account the fact that high pressure pipelines use pressure gauges with a high ultimate pressure, and the signal value in the form of a pressure drop, depending from the magnitude of the leak or the distance of the leak from the installation location of the sensor (manometer) may be insignificant to reliably detect the pressure drop, then the signals included in the given measurement error yes Lenia, can not be diagnosed condition of the pipeline. Thus, for reliable diagnosis of the state of the pipeline, it is necessary to install sensors often enough or refuse to diagnose small and medium leaks due to the enormous material costs of collecting, accumulating and primary processing of incoming information, mainly related to the organization of power supply to these devices (sensors and controlled points of the telemechanics system) [Dughman JS Acoustic used to inspect 36-inch natural gas line. Pipe Line Industry. - 1984, 61, No. 2, P. 46-50]. Also known Patent RU No. 2426080 G01L 13/02; “A method for measuring pressure changes in a liquid transportation pipeline and a device for its implementation” / V.N. Shklyar, T.E. Stepanchenko (RU); 2010117477; Claim 04/30/2010; Publ. 08/10/2011; Bull. No. 22, which has low reliability due to the presence of moving parts in the form of a valve, in which leakage during operation is possible; high complexity since a control system is needed, as well as a rather complicated device in the form of a differential pressure gauge; the operation of the sensor, in particular the measurement of pressure changes, is performed according to the program, and not continuously, which does not adequately display information about the state of the pipeline.

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.Also known Patent No. 114365 G01M 3/00; "Pipe damage sensor" / R.G. Sultanov, Ch. A Yarullin, N.V. Spare and others (RU); 2011119589; Claim 05/16/2011; Publ. 03/20/2012; Bull. No. 8, containing a membrane with a piezoelectric element fixed on it, the membrane is placed in a blind pipe behind a shut-off element connected to a controlled pipeline with the formation of two cavities, interconnected by an adjustable throttle.

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).The disadvantage of this device is the sluggishness of the membrane over time, a decrease in the flexibility of the membrane due to the influence of the measured medium, aging of the membrane material, which in the indicated sensor exhibits a decrease in sensitivity and, ultimately, a decrease in the reliability of the diagnosis of possible pipeline damage, as well as the large dimensions of the sensor due to the size of the membrane itself and the selected ones to increase the sensitivity of the sensor are significant. In addition, these sensors can only diagnose damage in the form of leaks, although, along with leaks, during operation often malfunctions occur in the form of blockages and narrowing of the pipe bore, diagnostics of which are carried out using additional sensors, for example, flow sensors (A.с 1041465 USSR, IPC 65G 53/66. Device for determining the place of formation of a blockage in a pneumatic conveying system [Text] / Shvartsman A.Z .; - No. 3397932/27; claimed 18.02.82; publ. 15.09.83; Bull. No. 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.It is advisable to combine the diagnostic functions of both leaks and blockages in one pipeline diagnostics sensor. The objective of the utility model is to expand the functionality, increase the sensitivity and reliability of the sensor while simplifying its design, and the possibility of continuous monitoring of the state of the pipeline.

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.The problem is solved by a diagnostic sensor for the condition of the pipeline, consisting of a sealed housing with a piezoelectric element, characterized in that the bellows is vertically placed in the sealed housing, to the upper upper base of which is attached an arm with strikers, above and below which the piezoelectric elements are placed, the bellows is hermetically sealed with the lower open base connected to the lower base of the sealed enclosure, cavities of the sealed enclosure and bellows are connected by fittings to a controlled pipeline, and on the fitting, connected with a bellows, an adjustable choke is installed.

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.The principle of operation of the sensor is illustrated by a figure. During normal operation of the pipeline 1, the pressure in the sealed enclosure 2 and in the bellows 3 are the same. If a leak occurs, the pressure in the sealed enclosure 2, connected directly to the pipeline 1, drops sharply. The presence of a throttle 4 at the inlet to the bellows leads to a delay in the change in pressure in the bellows, which leads to the expansion of the bellows and shock striker 5 on the upper piezoelectric element 6 with the generation of an electrical signal. Then the pressure in the bellows and the sealed housing gradually equalizes, and the electrical signal of the piezoelectric element signals a leak in the pipeline.

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.When a blockage occurs, the pressure in the sealed enclosure 2, connected directly to the pipeline 1, increases sharply. The presence of a throttle 4 at the inlet to the bellows 3 leads to a delay in the pressure changes in the bellows 3, which leads to compression of the bellows 3 and the impact of the striker 5 on the lower piezoelectric element 7 with the generation of an electrical signal. Then the pressure in the bellows and the sealed housing gradually equalizes, and the electrical signal of the piezoelectric element signals the occurrence of blockage in the pipeline.

Claims

A pipeline diagnostics sensor consisting of a sealed housing with a piezoelectric element, characterized in that the bellows is vertically placed in the sealed housing, to the upper upper base of which there is a bracket with strikers, above and below which the piezoelectric elements are placed, the bellows is sealed with a lower open base to the lower base of the sealed enclosure, the cavities of the sealed enclosure and the bellows are connected by fittings to a controlled pipeline, and on the fitting connected to the bellows, Adjustable throttle fitted.