RU2451915C1 - System for detecting leakage of heat carrier from pipe - Google Patents
System for detecting leakage of heat carrier from pipe Download PDFInfo
- Publication number
- RU2451915C1 RU2451915C1 RU2011108234/28A RU2011108234A RU2451915C1 RU 2451915 C1 RU2451915 C1 RU 2451915C1 RU 2011108234/28 A RU2011108234/28 A RU 2011108234/28A RU 2011108234 A RU2011108234 A RU 2011108234A RU 2451915 C1 RU2451915 C1 RU 2451915C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channels
- control
- microcontroller
- leak
- pipe
- Prior art date
Links
Landscapes
- Examining Or Testing Airtightness (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в системах для определения течи теплоносителя из трубопровода, особенно в условиях ограниченного и затесненного пространства, например в рабочем помещении, где размещено оборудование контура принудительной циркуляции теплоносителя.The invention relates to a control and measuring technique and can be used in systems for determining the leakage of a coolant from a pipeline, especially in a confined and crowded space, for example, in a working room where the equipment for a forced coolant circulation circuit is located.
Известна система для определения течи теплоносителя из трубопровода, состоящая из источника питания, устройства для обработки данных и соединенных между собой контрольно-измерительных каналов, каждый из которых содержит датчик, соединенный с усилителем, и устройство для передачи данных (патент РФ №2232977, МПК G01D 21/02, опубл. 20.07.2004 г.).A known system for determining a coolant leak from a pipeline, consisting of a power source, a device for processing data and interconnected instrumentation channels, each of which contains a sensor connected to an amplifier, and a device for transmitting data (RF patent No. 2232977, IPC G01D 21/02, published on July 20, 2004).
В известной системе для определения течи из трубопровода выходы контрольно-измерительных каналов последовательно соединены общим проводом, источник питания подключен к одному из каналов и является общим для всех контрольно-измерительных каналов, устройство для передачи данных содержит инвертор, переключающий элемент, преобразователь напряжение-ток и общий провод, соединяющий каналы и выполняющий функцию суммирования их сигналов, а устройство для обработки данных выполнено в виде блока управления, подключенного к общему проводу.In a known system for determining leakage from a pipeline, the outputs of the control channels are connected in series with a common wire, the power source is connected to one of the channels and is common to all control and measurement channels, the data transmission device contains an inverter, a switching element, a voltage-current converter, and a common wire connecting the channels and performing the function of summing their signals, and the data processing device is made in the form of a control unit connected to a common wire.
Недостатками известной системы являются невысокие быстродействие и чувствительность, достаточно частые отказы в работе, а также затруднения при проведении ремонтно-восстановительных работ. Все перечисленные недостатки объясняются последовательным соединением каналов друг с другом и с общим источником тока, поэтому обрыв одного из соединительных проводов приводит к отключению системы от источника питания, а необходимость соблюдения жестко установленной последовательности в измерении приводит к невозможности ускоренной обработки сигналов с датчиков, кроме этого, множество проводов, уменьшающих свободное пространство в рабочем помещении, влечет за собой невозможность увеличения числа контрольно-измерительных каналов и, следовательно, чувствительности системы.The disadvantages of the known system are the low speed and sensitivity, fairly frequent failures in the work, as well as difficulties in carrying out repair work. All these shortcomings are explained by the serial connection of the channels to each other and to a common current source, therefore, a break in one of the connecting wires leads to disconnection of the system from the power source, and the need to observe a rigidly established sequence in the measurement makes it impossible to accelerate the processing of signals from sensors, in addition, many wires that reduce free space in the working room, entails the impossibility of increasing the number of control and measuring channels Hence the system sensitivity.
Задачей настоящего изобретения является создание надежно работающей системы для определения течи теплоносителя из трубопровода, обеспечивающей практически одновременное измерение и обработку сигналов с датчиков, возможность увеличения числа контрольно-измерительных каналов, а также упрощения монтажных и ремонтных работ.The objective of the present invention is to provide a reliable system for detecting coolant leakage from a pipeline, which provides almost simultaneous measurement and processing of signals from sensors, the possibility of increasing the number of control and measuring channels, as well as simplifying installation and repair work.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение надежности, быстродействия и чувствительности системы определения течи теплоносителя из трубопровода.The technical result of the present invention is to increase the reliability, speed and sensitivity of the system for determining the leak of coolant from the pipeline.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной системе для определения течи теплоносителя из трубопровода, состоящей из источника питания, устройства для обработки данных и соединенных между собой контрольно-измерительных каналов, каждый из которых содержит датчик, соединенный с усилителем, и устройство для передачи данных,The specified technical result is achieved by the fact that in the known system for determining a coolant leak from a pipeline consisting of a power source, a data processing device and interconnected instrumentation channels, each of which contains a sensor connected to an amplifier and a data transmission device ,
в качестве устройства для обработки данных использован микроконтроллер, который введен в каждый контрольно-измерительный канал и соединен с выходом усилителя, причем устройство для передачи данных содержит упомянутый микроконтроллер и подключенный к его выходу трансивер, при этом соединение контрольно-измерительных каналов выполнено в виде радиосвязи, а источник питания выполнен локальным для каждого контрольно-измерительного канала и представляет собой термоэлектрический преобразователь, установленный на контролируемом трубопроводе.as a device for processing data, a microcontroller is used, which is inserted into each control and measuring channel and connected to the output of the amplifier, the data transmission device contains the said microcontroller and a transceiver connected to its output, while the connection of the control and measurement channels is made in the form of radio communication, and the power source is made local for each control and measuring channel and is a thermoelectric converter mounted on a controlled piping water.
Заявленная совокупность существенных признаков позволяет за счет образования локальной беспроводной «ячеистой» сети датчиков выполнять такие функции обработки сигналов, которые недоступны устройствам, работающим по принципу последовательной обработки сигналов. Это свойство сети позволяет увеличить чувствительность, быстродействие системы, а также повысить надежность. Кроме этого, заявленная совокупность существенных признаков позволяет обеспечить соединение каналов между собой в любом сочетании, что сохраняет работоспособность системы при нарушении связи между отдельными каналами или с источником питания за счет обхода нарушенной связи путем использования другого тракта для прохода сигнала. Кроме этого, заявленная совокупность существенных признаков позволяет за счет исключения проводной связи упростить технологию ремонтно-монтажных работ и при необходимости дополнительно повысить чувствительность системы за счет увеличения в ней числа каналов.The claimed combination of essential features allows due to the formation of a local wireless "mesh" network of sensors to perform signal processing functions that are not available to devices operating on the principle of sequential signal processing. This network feature allows you to increase the sensitivity, speed of the system, as well as increase reliability. In addition, the claimed combination of essential features makes it possible to ensure that the channels are connected to each other in any combination, which preserves the system's operability in case of communication failure between individual channels or with a power source by circumventing a broken connection by using a different path for signal passage. In addition, the claimed combination of essential features makes it possible to simplify the technology of repair and installation work and, if necessary, to further increase the sensitivity of the system by increasing the number of channels in it by eliminating wired communication.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена функциональная схема системы для определения течи теплоносителя из трубопровода.The invention is illustrated in the drawing, which shows a functional diagram of a system for determining leakage of a coolant from a pipeline.
Система для определения течи теплоносителя из трубопровода содержит контрольно-измерительные каналы 1, каждый из которых содержит датчик 2, подключенный к усилителю 3, который соединен с микроконтроллером 4, выполняющим функцию устройства для обработки данных, выход которого подключен к трансиверу 5 (радиоприемник и передатчик). Микроконтроллер 4 и трансивер 5 образуют устройство для передачи данных. Выходы каналов 1 соединены линиями 6 радиосвязи. Система для определения течи трубопровода содержит локальные источники питания, каждый из которых выполнен в виде термоэлектрического преобразователя 7, установленного на контролируемом трубопроводе (на схеме не показан) с теплоносителем, нагревающим трубопровод до температуры, достаточной для функционирования термоэлектрического преобразователя 7. Каждый из термоэлектрических преобразователей 7 подключен своим выходом к соответствующему каналу 1, а именно к усилителю 3, микроконтроллеру 4 и трансиверу 5. Для информирования оператора о параметрах течи система содержит терминал 8 оператора.The system for determining the coolant leak from the pipeline contains control and measuring channels 1, each of which contains a sensor 2 connected to an amplifier 3, which is connected to a microcontroller 4, which performs the function of a data processing device, the output of which is connected to a transceiver 5 (radio receiver and transmitter) . The microcontroller 4 and the transceiver 5 form a device for transmitting data. The outputs of channels 1 are connected by radio communication lines 6. The system for determining a pipeline leak contains local power sources, each of which is made in the form of a thermoelectric converter 7 installed on a controlled pipeline (not shown in the diagram) with a coolant heating the pipeline to a temperature sufficient for the thermoelectric converter 7. Each of the thermoelectric converters 7 connected by its output to the corresponding channel 1, namely to the amplifier 3, microcontroller 4 and transceiver 5. To inform the operator about leak parameters, the system contains an operator terminal 8.
Система для определения течи работает следующим образом.The system for detecting leaks works as follows.
Перед началом работы регистрируются геометрические координаты относительно осей помещения, в котором размещена система для определения течи, каждого из каналов 1 и вводятся в терминал 8 оператора. Затем с терминала 8 оператора на каналы 1 подается команда включения, сигнал которой принимают трансиверы 5. Встроенное в микроконтроллер 4 программное обеспечение дает команду трансиверам 5 на поиск и установку информационных соединений с помощью линий 6 радиосвязи между соседними (близлежащими) каналами 1 для формирования сети. Линии 6 радиосвязи позволяют каждому каналу 1 передавать как свою информацию соседнему каналу 1, так и информацию, полученную от другого соседнего канала 1. В случае выхода из строя какого-либо из каналов 1 соседние каналы 1 устанавливают новые маршруты для передачи сообщений. После установления всех соединений формирование сети заканчивается образованием структуры "ячеистая сеть", в которой каждый канал 1 связан с соседними каналами 1, при этом из всех каналов 1 лишь некоторые каналы 1 связаны с терминалом 8 оператора (фактически запоминаются адреса-номера соседних каналов). Далее в каждый канал 1 с терминала 8 оператора передаются измеренные ранее их геометрические координаты для записи в памяти микроконтроллеров 4.Before starting work, geometric coordinates are recorded relative to the axes of the room in which the system for determining the leak is located, of each of the channels 1 and entered into the operator terminal 8. Then, an enable command is sent to the channels 1 from the operator’s terminal 8, the signal of which is received by the transceivers 5. The software built into the microcontroller 4 instructs the transceivers 5 to search and establish information connections using the radio communication lines 6 between adjacent (nearby) channels 1 to form a network. Radio communication lines 6 allow each channel 1 to transmit both its information to neighboring channel 1 and information received from another neighboring channel 1. In the event of failure of any of channels 1, adjacent channels 1 establish new routes for transmitting messages. After all connections are established, network formation ends with the formation of a mesh network structure in which each channel 1 is connected to neighboring channels 1, while of all channels 1, only some channels 1 are connected to the operator terminal 8 (the address numbers of neighboring channels are actually stored). Then, in each channel 1 from the terminal 8 of the operator, their previously measured geometric coordinates are transmitted for recording in the memory of microcontrollers 4.
Затем осуществляется процесс поиска течи. Сигнал с датчика 2, пропорциональный уровню измеряемого диагностического параметра (в качестве которого могут быть звуковое давление, радиационный фон, температура и т.п.) и сформированный усилителем 3, поступает на микроконтроллер 4. Микроконтроллер 4 преобразует сигнал в цифровую форму и сохраняет его в своей внутренней памяти. Преобразование сигналов всех каналов 1 выполняется микроконтроллерами 4 строго синхронно, чем обеспечивается одновременность фиксации показаний датчиков 2. Наличие в памяти микроконтроллера 4 каждого канала 1 одного или нескольких последовательно зафиксированных синхронных значений измеряемого параметра, а также, при необходимости, параметров, измеренных соседними датчиками 2, позволяет реализовать множество алгоритмов определения наличия течи, места и расхода течи. Например, если в качестве измеряемого диагностического параметра используется акустический шум, то:Then the leak search process is carried out. The signal from sensor 2, which is proportional to the level of the measured diagnostic parameter (which can be sound pressure, radiation background, temperature, etc.) and generated by amplifier 3, is fed to microcontroller 4. Microcontroller 4 converts the signal into digital form and stores it in its internal memory. The conversion of the signals of all channels 1 is performed by the microcontrollers 4 strictly synchronously, which ensures the simultaneous fixation of the readings of the sensors 2. The presence in the memory of the microcontroller 4 of each channel 1 of one or more sequentially recorded synchronous values of the measured parameter, as well as, if necessary, the parameters measured by neighboring sensors 2, allows you to implement many algorithms for determining the presence of a leak, place and flow rate of a leak. For example, if acoustic noise is used as the measured diagnostic parameter, then:
- для определения наличия течи трубопровода производится вычисление среднего уровня шума по помещению. Микроконтроллер 4 одного из каналов 1 передает измеренное значение соседнему каналу 1, который суммирует его со своим измеренным значением и передает следующему каналу 1. В микроконтроллере 4 последнего канала 1 формируется сумма показаний всех датчиков 2, которая при делении на число каналов 1 определяет среднее значение уровня шума в помещении. Величина полученного среднего значения уровня шума передается каждому микроконтроллеру 4 каждого канала 1, что позволяет выполнять последующие измерения относительно полученного среднего значения и, следовательно, увеличить чувствительность системы к изменению показаний датчиков 2. Увеличение показаний одного датчика 2 или группы соседних датчиков 2 может свидетельствовать о возможном появлении течи;- to determine the presence of a pipeline leak, the average noise level in the room is calculated. The microcontroller 4 of one of the channels 1 transmits the measured value to the adjacent channel 1, which sums it up with its measured value and transfers it to the next channel 1. In the microcontroller 4 of the last channel 1, the sum of the readings of all sensors 2 is formed, which, when divided by the number of channels 1, determines the average level value noise in the room. The value of the obtained average value of the noise level is transmitted to each microcontroller 4 of each channel 1, which makes it possible to carry out subsequent measurements with respect to the obtained average value and, therefore, increase the sensitivity of the system to a change in the readings of sensors 2. An increase in the readings of one sensor 2 or a group of neighboring sensors 2 may indicate a possible leakage;
- для определения места течи производится вычисление ВКФ (взаимно-корреляционной функции) по показаниям каждой пары соседних датчиков 2, увеличивших свои показания относительно среднего уровня, который может быть вычислен предварительно по показаниям всех датчиков 2 или отдельной группы. Положение максимума ВКФ соответствует величине разности путей акустических сигналов от течи до каждого из датчиков выбранной пары. По предварительно определенным геометрическим координатам датчиков 2 определяется место источника акустического сигнала, т.е. течи. Если места течи, рассчитанные по нескольким близлежащим парам датчиков, совпадают, то проведенное определение места течи считается достоверным;- to determine the location of the leak, the VKF (cross-correlation function) is calculated according to the readings of each pair of neighboring sensors 2, which have increased their readings relative to the average level, which can be preliminarily calculated from the readings of all sensors 2 or a separate group. The position of the maximum VKF corresponds to the difference in the paths of the acoustic signals from the leak to each of the sensors of the selected pair. The predefined geometric coordinates of the sensors 2 determine the location of the source of the acoustic signal, i.e. leak. If the leak points calculated for several nearby pairs of sensors coincide, then the leak location determination is considered reliable;
- для определения расхода течи предварительно определяется место возникшей течи, а затем вычисляется расстояние от места течи до каждого из окружающих датчиков 2. По сигналу каждого датчика 2 и расстоянию от него до места течи вычисляется величина акустического сигнала течи и его среднее значение. По предварительно полученной экспериментальным путем зависимости акустического сигнала от расхода теплоносителя вычисляется расход теплоносителя через течь. Периодические вычисления расхода течи позволяют получить информацию о темпе роста трещины стенки трубопровода и приближении ее размера к критическому, после которого возможно разрушение трубопровода в целом;- to determine the leak rate, the location of the leak that has arisen is preliminarily determined, and then the distance from the leak location to each of the surrounding sensors 2 is calculated. The signal of the leak and its average value are calculated by the signal of each sensor 2 and the distance from it to the leak location. According to previously obtained experimentally, the dependence of the acoustic signal on the flow rate of the coolant is calculated flow rate through the leak. Periodic calculations of the flow rate of the leak provide information on the growth rate of the crack in the wall of the pipeline and its approximation to critical size, after which the destruction of the pipeline as a whole is possible;
- для определения места и расхода течи в сложной шумовой обстановке применяется алгоритм адаптивной фильтрации (отдаления сигнала от шума), при котором по сигналам соседних датчиков 2 и геометрическим координатам их нахождения выделяется наиболее вероятная шумовая составляющая, которая компенсируется в сигнале одного или нескольких датчиков 2, что значительно повышает величину отношения сигнала к шуму.- to determine the location and flow rate of a leak in a difficult noise environment, an adaptive filtering algorithm (signal separation from noise) is used, in which the most probable noise component is selected from the signals of neighboring sensors 2 and the geometric coordinates of their location, which is compensated in the signal of one or more sensors 2, which significantly increases the signal-to-noise ratio.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011108234/28A RU2451915C1 (en) | 2011-03-04 | 2011-03-04 | System for detecting leakage of heat carrier from pipe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011108234/28A RU2451915C1 (en) | 2011-03-04 | 2011-03-04 | System for detecting leakage of heat carrier from pipe |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2451915C1 true RU2451915C1 (en) | 2012-05-27 |
Family
ID=46231741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011108234/28A RU2451915C1 (en) | 2011-03-04 | 2011-03-04 | System for detecting leakage of heat carrier from pipe |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2451915C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2803181C1 (en) * | 2023-02-16 | 2023-09-08 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Method for preventing resonant interaction of vibrations in water-cooled power reactor equipment with acoustically standing waves and a device for its implementation |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1758460A1 (en) * | 1989-10-25 | 1992-08-30 | Gajgalis Vigandas A | Method of fluid-tightness testing of heat pipe |
| SU1833684A3 (en) * | 1991-02-20 | 1995-03-27 | Никифоров Борис Никифорович | Leakage location method |
| GB2335497A (en) * | 1997-10-10 | 1999-09-22 | Apv North America Inc | A method of leak testing an assembled plate type heat exchanger |
| RU2186356C2 (en) * | 2000-07-27 | 2002-07-27 | Государственное унитарное предприятие Центральный аэрогидродинамический институт им. профессора Н.Е.Жуковского | Method measuring sound pressure of leak in tested object and gear for its implementation |
| RU2232977C1 (en) * | 2002-12-26 | 2004-07-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н.А. Доллежаля" | Device for measurement of variable scalar quantities distributed in space |
| US20050126264A1 (en) * | 2003-12-12 | 2005-06-16 | Komninos Nikolaos I. | Multi-functional leak detection instrument along with sensor mounting assembly and methodology utilizing the same |
-
2011
- 2011-03-04 RU RU2011108234/28A patent/RU2451915C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1758460A1 (en) * | 1989-10-25 | 1992-08-30 | Gajgalis Vigandas A | Method of fluid-tightness testing of heat pipe |
| SU1833684A3 (en) * | 1991-02-20 | 1995-03-27 | Никифоров Борис Никифорович | Leakage location method |
| GB2335497A (en) * | 1997-10-10 | 1999-09-22 | Apv North America Inc | A method of leak testing an assembled plate type heat exchanger |
| RU2186356C2 (en) * | 2000-07-27 | 2002-07-27 | Государственное унитарное предприятие Центральный аэрогидродинамический институт им. профессора Н.Е.Жуковского | Method measuring sound pressure of leak in tested object and gear for its implementation |
| RU2232977C1 (en) * | 2002-12-26 | 2004-07-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н.А. Доллежаля" | Device for measurement of variable scalar quantities distributed in space |
| US20050126264A1 (en) * | 2003-12-12 | 2005-06-16 | Komninos Nikolaos I. | Multi-functional leak detection instrument along with sensor mounting assembly and methodology utilizing the same |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2803181C1 (en) * | 2023-02-16 | 2023-09-08 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Method for preventing resonant interaction of vibrations in water-cooled power reactor equipment with acoustically standing waves and a device for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101214300B1 (en) | Landside monitoring system using wireless sensor network | |
| JP6373845B2 (en) | Presence detector and method of operation of presence detector | |
| KR101454288B1 (en) | System for detecting leakage of service water tube | |
| EP2665299A3 (en) | Beacon management for network assisted device-to-device communication | |
| KR101555461B1 (en) | Method of detecting leakage of water in water pipe network | |
| JP5486330B2 (en) | Wireless communication system | |
| JP2010223593A (en) | Moving body detection system | |
| CN108759687A (en) | The system for monitoring displacement and method of GIS device | |
| CN105157872B (en) | A kind of cable temperature monitoring method and its device | |
| KR20090109544A (en) | Method for locating pipe leaks | |
| RU2451915C1 (en) | System for detecting leakage of heat carrier from pipe | |
| CN105116285A (en) | Electric power tunnel cable operation monitoring system | |
| KR101635422B1 (en) | Methods for estimating location and Location detecting server | |
| RU2386974C1 (en) | Method of extensive network fault location | |
| CN105044561A (en) | On-line monitoring system of all-fiber high voltage cable | |
| JP2010234842A (en) | Obstacle detecting system and obstacle detecting device | |
| CN209432061U (en) | The system for monitoring displacement and GIS device of GIS device | |
| CN203827518U (en) | Multi-system combiner platform | |
| JP2005265701A (en) | Abnormal point detector | |
| CN111060216A (en) | Optical fiber temperature measurement system | |
| RU2011137661A (en) | CABLE CONNECTIONS MONITORING SYSTEM USING A REFLECTOMETER AND NETWORK DEVICE | |
| RU97534U1 (en) | PIPELINE DAMAGE DETECTION SYSTEM | |
| CN105281806A (en) | FPGA-based direct sequence spread spectrum system range finding positioning method | |
| CN218006525U (en) | Thermal power plant valve internal leakage detection system based on wireless ad hoc network | |
| WO2014175738A1 (en) | Space-based rss localization |