МАГНИТНЫЙ ДЕФЕКТОСКОП ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОДВОДНЫХ ПЕРЕХОДОВ ТРУБОПРОВОДОВ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Полезная модель относится к измерительной технике, в частности средствам бесконтактной диагностики, представляет собой устройство для диагностики технического состояния подводных металлических трубопроводов, включая подводные переходы, и может быть использована при дефектоскопическом контроле состояния, например напряженно-деформированного состояния металла трубопровода, нарушения целостности трубопровода и изоляционного покрытия и т.п., подземных нефте- и газопроводов и других металлических трубопроводов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известен магнитный дефектоскоп для контроля подводных металлических трубопроводов, раскрытое в RU 108846 U1, опубл. 27.09.2011. Магнитный дефектоскоп для контроля подводных металлических трубопроводов содержит первый и второй преобразователи магнитного поля, первый преобразователь магнитного поля содержит не менее двух датчиков магнитного поля в виде магниторезисторов, второй преобразователь магнитного поля содержит не менее двух датчиков магнитного поля в виде магниторезисторов, датчики магнитного поля первого и второго преобразователей магнитного поля установлены вдоль взаимно перпендикулярных линий, контроллер с клавиатурой, блок отображения информации, первый и второй усилители, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), первый и второй программно-управляемые аттенюаторы, блок аналогового вычитания, стабилизированный источник постоянного тока, промежуточный блок памяти, блок пространственной привязки, блок памяти и блок акселерометров, преобразователи магнитного поля расположены над поверхностью грунта над трубопроводом, при этом первый выход стабилизированного источника постоянного тока соединен со входом первого преобразователя магнитного поля, второй его выход соединен со входом второго преобразователя магнитного поля, первый выход второго усилителя соединен со вторым входом блока аналогового вычитания, первый вход которого соединен с первым выходом первого усилителя, первый вход которого соединен с выходом первого программно-управляемого аттенюатора, вход которого соединен с выходом первого преобразователя магнитного поля, первый выход блока аналогового вычитания соединен с первым входом промежуточного блока памяти, а второй его выход соединен с четвертым входом промежуточного блока памяти, выход которого соединен со входом АЦП, второй выход первого усилителя соединен со вторым входом промежуточного блока памяти, третий вход которого соединен со вторым выходом второго усилителя, первый выход контроллера соединен со вторым входом первого программно-управляемого аттенюатора, третий выход контроллера соединен со вторым входом второго программно-управляемого аттенюатора, первый вход которого соединен с выходом второго преобразователя магнитного поля, а выход соединен со входом второго усилителя, третий вход контроллера соединен с выходом блока акселерометров, четвертый выход контроллера соединен со входом блока памяти, второй вход контроллера соединен с выходом блока пространственной привязки, выход АЦП соединен с первым входом контроллера, выход клавиатуры соединен с четвертым входом контроллера, второй выход контроллера соединен со входом блока отображения информации, отличающийся тем, что дополнительно содержит третий преобразователь магнитного поля, который содержит не менее двух датчиков магнитного поля в виде магниторезисторов, которые установлены вдоль линии, перпендикулярной линиям, вдоль которых расположены датчики первого и второго преобразователей магнитного поля, третий программно-управляемый аттенюатор, третий усилитель и блок формирования управляющего сигнала, при этом третий выход стабилизированного источника постоянного тока соединен со входом третьего преобразователя магнитного поля, выход которого соединен со входом третьего программно-управляемого аттенюатора, выход которого соединен со входом третьего усилителя, выход которого соединен с третьим входом блока аналогового вычитания, третий выход которого соединен со входом блока формирования управляющего сигнала, выход которого соединен с системой управления носителем магнитного дефектоскопа.
Недостатком известного устройства является то, что данный дефектоскоп предназначен для размещения на подводном телеуправляемом аппарате типа ROV, поскольку не содержит устройства отображения информации в корпусе дефектоскопа: дисплей располагается на судне обеспечения. На малых глубинах гораздо производительнее и дешевле использовать в качестве носителя дефектоскопа дайвера, т.е. функционально это несколько различные приборы.
Кроме того, известно устройство для диагностики технического состояния подводных металлических трубопроводов, раскрытое в RU 2525462 С1, опубл. 20.08.2014, прототип. Устройство для диагностики технического состояния металлических трубопроводов содержит, по меньшей мере, два трехкомпонентных датчика индукции магнитного поля, расположенных на разных уровнях по высоте относительно трубопровода, каждый из которых содержит три измерителя индукции магнитного поля, расположенных соответственно по осям координат X, Y, Z, где ось X расположена в горизонтальной плоскости и перпендикулярна продольной оси трубопровода, ось Y расположена параллельно продольной оси трубопровода, ось Z перпендикулярна осям X и Y, а также содержащее первый и второй усилители, АЦП, устройство определения разности значений индукции магнитного поля по осям X, Y, Z, контроллер, блок памяти и устройство отображения информации. При этом первый, второй и третий измерители первого трехкомпонентного датчика соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами первого усилителя, первый, второй и третий измерители второго трехкомпонентного датчика соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами второго усилителя, выходы первого и второго усилителей соединены соответственно с первым и вторым входами АЦП, первый выход контроллера соединен с блоком памяти, а второй его выход соединен с устройством отображения информации. Причем устройство дополнительно содержит блок определения величины и направления полного вектора индукции магнитного поля, измеряемой первым трехкомпонентным датчиком, блок определения величины и направления полного вектора индукции магнитного поля, измеряемой вторым трехкомпонентным датчиком, и блок определения разности и угла между полными векторами индукции магнитного поля, измеряемой первым и вторым трехкомпонентными датчиками, устройство определения разности значений индукции магнитного поля по осям X, Y, Z выполнено в виде блока цифрового вычитания. При этом первый выход АЦП соединен со входом блока цифрового вычитания, выход которого соединен с первым входом контроллера, вход блока определения направления полного вектора магнитной индукции первым трехкомпонентным датчиком соединен со вторым выходом АЦП, а выход этого блока соединен с первым входом блока определения разности и угла между полными векторами первого и второго трехкомпонентных датчиков, вход блока определения полного вектора магнитной индукции вторым трехкомпонентным датчиком соединен с третьим выходом АЦП, а выход этого блока соединен со вторым входом блока определения разности и угла между полными векторами первого и второго трехкомпонентных датчиков, выход которого соединен со вторым входом контроллера.
Недостатками раскрытого устройства для диагностики технического состояния подводных металлических трубопроводов является недостаточная помехозащищенность и точность измерения под водой.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Задачей заявленной полезной модели является разработка устройства бесконтактной магнитометрической диагностики с высокой помехозащищенностью.
Техническим результатом полезной модели является повышение точности измерения.
Указанный технический результат достигается за счет того, что магнитный дефектоскоп для контроля подводных переходов трубопроводов содержит корпус с закрепленной на нем штангой, при этом в корпусе расположены АЦП, выход которого связан с входом блока интерфейса датчиков, выход которого связан с входами дисплея и котроллера блока памяти, выход которого связан с входом блока памяти, блок источника тока и контроллер датчиков, выходы которых связаны с входом каждого из двух магниторезистивных датчиков магнитного поля, выходы которых связаны с входом АЦП. При этом магниторезистивные датчики магнитного поля закреплены на конце штанги на разной высоте, а в месте соединения штанги и корпуса по разным сторонам от продольной оси корпуса закреплены ручки, в которых размещены первый и второй блок управления, выходы которых связаны с входом блока интерфейса датчиков.
Магниторезистивные датчики магнитного поля выполнены трехкомпонентными.
На конце штанги расположен клапан для продувки осушенным азотом.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Полезная модель будет более понятна из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
Фиг. 1 - Структурная схема устройства.
1 - первый блок управления; 2 - второй блок управления; 3 - контроллер датчиков; 4 - первый магниторезистивный датчик магнитного поля; 5 - второй магниторезистивный датчик магнитного поля; 6 - блок интерфейса датчиков; 7 - АЦП; 8 - дисплей; 9 - контроллер блока памяти; 10 - блок памяти; 11 - блок источника тока.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Магнитный дефектоскоп для контроля подводных переходов трубопроводов содержит корпус с закрепленной на нем штангой, при этом в корпусе расположены АЦП (7), выход которого связан с входом блока (6) интерфейса датчиков, выход которого связан с входами дисплея (8) и котроллера (9) блока памяти (10), выход которого связан с входом блока памяти (10), блок (11) источника тока и контроллер (3) датчиков, выходы которых связаны с входом каждого из двух магниторезистивных датчиков (4, 5) магнитного поля, выходы которых связаны с входом АЦП (7). При этом магниторезистивные датчики (4, 5) магнитного поля закреплены на конце штанги на разной высоте, а в месте соединения штанги и корпуса по разным сторонам от продольной оси корпуса закреплены ручки, в которых размещены первый (1) и второй (2) блок управления, выходы которых связаны с входом блока (6) интерфейса датчиков.
Магниторезистивные датчики (4, 5) магнитного поля выполнены трехкомпонентными.
На конце штанги расположен клапан для продувки осушенным азотом.
Магнитный дефектоскоп работает следующим образом.
Драйвер под водой перемещает магнитный дефектоскоп вдоль трассы трубопровода. Для точного перемещения по оси трубопровода применяют подводный трассоискатель, который перемещает лидирующий драйвер. Магнитное поле трубопровода воспринимается трехкомпонентными магниторезистивными датчиками (4, 5) магнитного поля, каждый из которых содержит по три ортогонально ориентированных магниторезистора. Трехкомпонентные магниторезистивные датчики (4, 5) магнитного поля преобразуют магнитное поле в напряжение, пропорциональное величине магнитной индукции, которое подается на АЦП (7), в котором происходит преобразование аналогового сигнала в цифровой. Сигнал с АЦП (7) поступает в блок интерфейса датчиков (6), объединяющий команды с блоков управления с потоком данных, поступающих с АЦП (7). С блока (6) интерфейса датчиков сигналы поступают на дисплей (8), а, также через контроллер (9) блока памяти на блок памяти (10) и сохраняются в нем. По окончанию работы магнитного дефектоскопа блок памяти (10), представляющий собой флеш-карту, извлекается из корпуса через специальное технологический лючок и передается на последующий анализ сохраненных данных о сигналах. Также через специальный лючок извлекается блок источников тока (11), представляющий собой свинцово-кислотный гелевый аккумулятор, для его зарядки.
На конце штанги расположен клапан для продувки внутреннего объема магнитного дефектоскопа осушенным азотом до начала работы. Это необходимо для предотвращения появления конденсата при работе в холодных водоемах.
Расположение трехкомпонентных магниторезистивных датчиков (4, 5) магнитного поля в штанге на разной высоте позволяет расположить их на разных уровнях по высоте относительно трубопровода. Контроллер датчиков (3) управляет режимами работы датчиков от управляющих команд, поступающих с первого и второго блоков управления (1, 2) через блок интерфейса датчиков (6). Контроллер датчиков (3) позволяет отправлять сигнал на разрешение измерения, регулировать частоту опроса датчиков.
Первый и второй блоки управления (1, 2), представляющие собой многофункциональные кнопочные устройства, закрепленные в месте соединения штанги и корпуса по разным сторонам от продольной оси корпуса, кроме подачи управляющих сигналов, позволяют осуществлять включение или выключение магнитного дефектоскопа, менять масштаб и скорость развертки магнитограмм на дисплее (8), устанавливать электронные маркеры и др., а также позволяют обеспечить простое управление работой прибора, и оперативно устанавливать электронные маркеры, при обнаружении аномалии магнитного поля, что обеспечивает повышение точности измерения.
Блок (6) интерфейса датчиков предназначен для распределения полученной магнитометрической информации между блоком памяти (10), который используется для хранения измеренных параметров магнитного поля с целью дальнейшей камеральной обработки и дисплея, на котором отображается магнитометрическая информация в режиме онлайн. Режим онлайн используется для экспресс-оценки состояния подводного трубопровода. В этом случае дайвер при обнаружении аномалии магнитного поля оперативно устанавливает сигнальный буек в точке обнаруженной аномалии, что обеспечивает повышение точности измерения.
Применение в заявленном устройстве трехкомпонентных магниторезистивных датчиков магнитного поля позволяет повысить точность измерения за счет повышения частоты опроса применяемых датчиков, за счет снижения инерционности применяемых датчиков, обеспечивающих снижение шага измерения, что позволяет выявить точечные дефекты; повысить помехоустойчивость при электромагнитном загрязнении (например, от других элементов схемы); низкая остаточная намагниченность применяемых датчиков позволяет повысить точность показаний.
Кроме того, применение в заявленном устройстве трехкомпонентных магниторезистивных датчиков магнитного поля позволяет скомпоновать и разместить элементы конструкции в меньшем объеме корпуса и в непосредственной близости от датчиков, что позволило уменьшить габариты и вес заявленного устройства, при повышении точности измерения, за счет отсутствия влияния электромагнитного загрязнения при проведении измерений.
Заявленный магнитный дефектоскоп для контроля подводных переходов трубопроводов является функционально законченным автономным устройством, содержащее в одном корпусе блок магнитометров, контроллер, систему управления, блок хранения информации и систему отображения информации, не имеющее механической связи с судном обеспечения и управляемое дайвером, что позволяет его транспортировать дайвером в условиях недостаточной прозрачности воды (ограниченной видимости) наличия течений. Подводный телеуправляемый аппарат не может обеспечить достаточно прямолинейное перемещение по оси трубопровода, поскольку отрицательное влияние оказывает парусность самого аппарата и управляющего кабеля, что снижает точность магнитометрических данных.
Полезная модель была раскрыта выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления полезной модели, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно полезную модель следует считать ограниченным по объему только ниже следующей формулой полезной модели.