Повышение эффективности обнаружения утечек трубопроводов, уложенных в грунт

• Автор: Изотов, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ РАБОТ В ОБЛАСТИ
КОНТРОЛЯ УТЕЧЕК ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
1.1 Постановка задачи контроля и анализ условий работы прибора
1.2 Анализ типовых дефектов уложенных в грунт трубопроводов
1.3 Анализ методов контроля подземных трубопроводов
1.4 Обзор средств акустического контроля состояния подземного трубопровода на предмет обнаружения мест утечек
1.5 Обзор переносных акустических течеискателей
1.5.1 Акустический течеискатель ТА12 (Фирма "АКА-ГЕО",
г. Москва)
1.5.2 Течеискатель специализированный АЭТ-1МСС (НИИ Интроскопии, г. Томск)
1.5.3 Течеискатель"НУВКОЬиХНЬ 4000" Фирма "8ЕВАКМТ"(Г ермания)
1.6 Выводы
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОПОТЕНЦИАЛЬНОГО МЕТОДА ВЫЯВЛЕНИЯ НЕГЕРМЕТИЧНЫХ УЧАСТКОВ ТРУБОПРОВОДА, УЛОЖЕННОГО В ГРУНТ
2.1 Физическая сущность электропотенциального метода
2.2 Исследование распределения электрического потенциала в зоне течи
2.3 Оптимизация размещения электродов для выявления негерметичного участка
2.4 Выводы
ГЛАВА 3. ОБНАРУЖЕНИЕ НЕГЕРМЕТИЧНЫХ УЧАСТКОВ УЛОЖЕННЫХ В ГРУНТ ТРУБОПРОВОДОВ ПУТЕМ РЕГИСТРАЦИИ СОЗДАВАЕМЫХ ТЕЧЬЮ КОЛЕБАНИЙ
3.1 Модельное представление источника колебаний при наличии течи
3.2 Анализ распределения по поверхности грунта колебаний, создаваемых имеющейся в трубопроводе течью
3.3 Разработка специализированных датчиков для регистрации создаваемых течью колебаний в жёстком и мягком грунте
3.4 Выводы

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1 Комплексный подход к определению места повреждения подземного трубопровода
4.2 Прибор акустического контроля состояния трубопровода ПТ 14М
4.2.1 Результаты проведённых теоретических и экспериментальных исследований
4.2.2 Подготовка прибора ПТ-14 к работе и порядок работы
4.3 Разработка и исследование схем отдельных узлов прибора контроля состояния трубопровода ПТ 14М
4.3.1 Датчики прибора контроля состояния трубопровода ПТ 14М
4.3.2 Электронный блок
4.4 Практическая реализация электропотенциального метода обнаружения негерметичных участков трубопроводов
4.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность
Структура современных трубопроводных коммуникаций крайне несовершенна. В них, по прежнему, преобладают недолговечные металлические трубы (в среднем по России 70 %). Уже через 5-10 лет они начинают терять герметичность и пропускную способность. Как следствие, уровень износа основных фондов отрасли водо - канализационного хозяйства в последнее время достиг более 40 %, 300 тыс. км трубопроводов (в целом по России) нуждаются в срочном капитальном ремонте, а более 50 тыс. км подлежат замене из-за аварийного состояния. По расчетам специалистов при сохранении нынешних темпов ремонта в XXI веке инженерные сети ЖКХ будут изношены до 70 % и более, потери воды возрастут до 60 %, и стоимость жилищно-коммунальных услуг, оказываемых населению, возрастет в 2-2,5 раза.
Для снижения потерь ресурсов при транспортировке важно надежно обнаруживать место утечки жидкости из трубопровода. При этом достоверность контроля зависит от многих факторов, в том числе, от объема вытекшей из трубопровода жидкости. Для решения этой важной задачи целесообразно использовать комплекс средств неразрушающего контроля основанных на различных физических методах и адаптируемых под изменяющиеся условия контроля.
Состояние проблемы
Проблема обнаружения утечек в трубопроводах, уложенных в грунт, в настоящее время решается приборами, основанными на акустическом методе. К ним относятся расходомеры, акустические корреляционные течеискатели, с датчиками, устанавливаемыми на концах исследуемого участка, и мобильные акустические течеискатели, работающие по принципу прослушивания шума утечки с поверхности земли. Как правило, используются все три вида акустических течеискателей, что позволяет сначала определить участок с предполагаемым повреждением, а затем локализовать его. Известны и широ-

Это широко используется в георазведке [14 - 16, 21 - 33, 69-81] и может быть использовано для обнаружения течей в трубопроводах, уложенных в грунт.
Эти методы основаны на том, что при прохождении электрического тока через среду в ней возникает электрическое поле. Если ток / распространяется в однородной изотропной среде, то напряженность поля Е при I = const зависит только от удельного сопротивления среды и расстояния от точки измерения потенциала до точки касания токового зонда с поверхностью изучаемой среды.
Таким образом, измеряя потенциал V, можно найти удельное сопротивление среды р . В этом случае оно носит название “сопротивления растекания”. В более сложных случаях, когда используется несколько токовых зондов, потенциал электрического поля будет определяться уже набором расстояний гь т2 ... тп , измеряемых от токовых электродов 1,2 ... п до точки измерения, которую мы будем называть потенциальной.
Для пропускания тока через среду и измерения разности потенциалов в двух точках необходима зондовая система, состоящая минимум из трех зондов. Наибольшее распространение получила четырехзондовая система, состоящая из двух токовых и двух потенциальных зондов [32].
В неоднородной среде при постоянных значениях / и напряжение A U между потенциальными электродами, а следовательно, и р изменяются от точки к точке даже в тех участках, где истинное сопротивление остается постоянным.
Физический смысл эффективного сопротивления заключается в том, что неоднородность данного вида (например, слоисто-изотропное строение среды) приводит к некоторой структуре потенциального поля. Характер этой структуры независимо от величины тока / описывается пространственнопеременной величиной — эффективным сопротивлением.
Несмотря на скачкообразное изменение истинного сопротивления при переходе от одних слоев к другим, в таком образце потенциал V остается непрерывной функцией. Поэтому и эффективное сопротивление всегда будет