Определение места негерметичности участка трубопровода при испытаниях

при выполнении которого потоки жидкости с концов А и В тру­бопровода потекут навстречу друг другу. При этом Δp₁ и Δр₂ представляют собой суммарные потери давления на трение и преодоление гидростатического давления при движении среды с концов А и В соответственно.

Рассмотрим соотношение выше, записанное в искомой точ­ке С:

Р_а- ΔР_ас = Р_в- ΔP_вс

В определенный момент времени измеряем давление Р⁽¹⁾_а и Р⁽¹⁾_в при одностороннем течении АВ жидкости с известной тем­пературой Т_а и Т_в и расходом G₀. Таким образом, нам стано­вятся известными величины:

Р⁽¹⁾_в- Р⁽¹⁾_а = ΔР_ас + ΔP_вс

При помощи регулирующих устройств настраиваем давление таким образом, чтобы выполнялось условие встречного течения потоков.

При этом возможна совместная настройка в точках А и В, а также настройка в одной точке при заданных параметрах в дру­гой, но при условии, что расходы рабочего агента были равны друг другу как при одностороннем, так и при двустороннем движениях.

Измеряя давление в точках А и В как в первом, так и во вто­ром случаях, определяется место негерметичности.

Закачивается рабочий агент вначале в точке В, замеряется давление р_в1. В неизвестной точке С происходит утечка, а так как движения жидкости на участке Л С не происходит, то давле­ния в точках С и А будут равны р_а1.

Замеряется расход в точке В и давления в точках А и В (р_а1, р_в1). Затем производится закачка рабочего агента в точки А и В одновременно, но так, чтобы суммарные расходы в точ­ках А и В были равны расходу в точке В в первом случае (при одностороннем движении). Замеряются давления р_а2 и р_в2 (рисунок ниже).

В результате получаем соотношение для определения места утечки:

Подставляя найденное значение длины дуги АС в уравнение кривой, находим координаты искомой точки утечки С.

Определение места негерметичности статическим методом

Аналогичным образом можно найти L_вс и соответствую­щие координаты точки С₁. В общем случае С₁ может оказать­ся не равным С. Для минимизации допущенных погрешностей возможно проведение дополнительных исследований на участке СС₁, или, например, принять как истинную среднюю точку.

Трубопровод, как правило, стыкуется из различных труб, что приводит к различию в структуре внутренней поверхности и соответствующего коэффициента гидравлического трения. При движении газированной жидкости объем свободного нерастворенного газа напрямую зависит от давления, поэтому в раз­личных случаях прямого и встречного течения мы будем иметь дело с различными параметрами газожидкостных сред, что так­же ведет к изменению удельной потери давления на трение. В реальной практике трубопровод имеет изгибы, переходы, повороты, меняет свой угол относительно идеальной горизон­тальной плоскости в соответствии с рельефом окружающей местности. Все указанные факторы, приводящие к довольно- таки существенным различиям в прямом и обратном режимах течения, будем условно классифицировать как асимметрию тру­бопровода, подразумевая под симметричным трубопроводом тот идеализированный случай, в котором данные факторы отсут­ствуют.

Идея преодоления асимметрии заключается во введении по­правочного слагаемого в уравнения балансов давления. Предпо­ложим, что до момента появления утечки известны Р⁽¹⁾_а и Р⁽¹⁾_в при одностороннем течении АВ жидкости с температурой Т_а, Т_в и расходом G₀. Данное предположение оправдано, посколь­ку, как правило, при эксплуатации трубопроводов проводится мониторинг показателей течения в соответствующих точках. Затем рассматриваемый участок АВ изолируется при помощи запорных устройств. В процессе изменения давления в точке В будем проводить измерения в противоположной точке А. Зная исходное значение Р⁽¹⁾_в и компенсируя изменения состава среды и систематическую погрешность путем рассмотрения измерен­ных параметров и соответствующих промежутков времени, мо­жем найти потерю давления в точке утечки С при заданном режиме течения. Затем указанную процедуру с теми же пара­метрами повторяем в точке А и наблюдаем соответствующий «отклик» в точке В. Исходный режим течения в направлении В А нам неизвестен, поэтому будем сопоставлять полученные ре­зультаты с результатами компенсационного режима в направле­нии АВ. Усредненная разница значений в соответствующих точ­ках и дает искомую аддитивную поправку в точке В на асиммет­ричность.

Таким образом, внедрив в уравнение баланса давления поправку в точке В, мы как бы устраняем асимметричность ре­ального трубопровода, что повышает точность метода.

Устройство (рисунок ниже) работает следующим образом. При движении транспортируемой среды клапаны 1 и 12 открыты, а устройство управления и обработки информации 6 осуществляет мониторинг параметров перекачки. При появлении разбаланса расходов, выявляемого датчиками расхода 4 и 9, величина кото­рого больше величины погрешностей этих датчиков на заданную величину, определяемую устройством 6, устройство 6 подает команду на закрытие клапанов 1 и 12.

Устройство для автоматического определения места негерметичности участка трубопровода

С целью исключения ложного определения возможности образования закупорки в трубопроводе (гидратных пробок, ча­стичного перекрытия проходного сечения в наиболее низких ме­стах влагой, перемещаемой потоком газа), устройство 6 произ­водит выдержку заданного количества времени t_k для вырав­нивания давлений, измеренных датчиками 5 и 8. Если, после истечения этого времени t_k, величины давления не изменяются и равны друг другу при отсутствии расхода в контролируемом участке трубопровода, то судят о наличии закупорки в трубо­проводе, в противном случае - о наличии негерметичности участка трубопроводной системы.

Тогда для определения гидравлических характеристик кон­тролируемого участка трубопровода устройство управления 6 подает команду на открытие задвижки 10, прокачку среды с устройства 11 и измерение величин давления и расхода. Далее устройство управления 6 подает сигнал на открытие задвижек 3 и 10 так, чтобы суммарные расходы с устройств подачи 2 и 11 были равны расходу с устройства 11 в предыдущем случае, и производят измерение величин давлений и расходов датчиками 5, 8 и 4, 9, соответственно.

Данный метод был испытан на действующем распределитель­ном тупиковом газопроводе и показал возможность его промыш­ленного использования с приемлемой точностью.