Устройство для дистанционного магнитного сканирования металлического каната

Заявляемая полезная модель относится к машиностроению, электроэнергетике, а также к железнодорожному, речному и морскому транспорту, мостам и канатным дорогам и может быть использована для магнитного сканирования металлических канатов, применяемых, в частности, в линиях электропередач (далее - ВЛ), на железных дорогах, канатных дорогах и т.п.
Проблема обрывов проводов и грозозащитных тросов на ВЛ, имевших недопустимые дефекты, которые не были выявлены, является одной из наиболее острых для электросетевых объектов, которые выработали свой нормативный ресурс, поскольку с этим связано значительное число аварий на ВЛ.
Своевременное выявление и устранение дефектов тросов (сердечников) имеет значительную важность для обеспечения бесперебойного энергоснабжения потребителей.
Из уровня техники известно устройство для дистанционного неразрушающего контроля методом магнитного сканирования проводов ВЛ LineCore производства фирмы HydroQuebec. Устройство включает в себя несущий управляющий блок корпус, магнитную головку, содержащую два стальных полуцилиндра со сквозным отверстием для пропускания металлического каната и оснащенную механическим устройством замыкания и размыкания полуцилиндров при помощи электродвигателей. Корпус устройства выполнен из стали. (Linecore - a corrosion detector for ACSR conductors [Электронный ресурс]. - URL: http://www.hydroquebec.com/robotics/distribution-solutions-linecore.html (дата обращения 20.06.2019).
Недостатком известного устройства является его чрезмерно большая масса, сложность конструкции и необходимость доставки устройства на ВЛ вручную - путем подъема монтера на подъемном кране.
Техническим результатом, на который направлена заявляемая полезная модель, является повышение безопасности процесса магнитного сканирования за счет обеспечения возможности доставки исполнительного блока (магнитного сканера) устройства на ВЛ дистанционно без участия человека путем включения в состав устройства беспилотного летательного аппарата. При этом обеспечивается возможность использования беспилотного летательного аппарата с малой грузоподъемностью или возможность размещения на борту летательного аппарата дополнительного диагностического или иного оборудования (видеокамеры, тепловизора, оборудования для ремонта каната и т.п.) за счет снижения массы исполнительного блока и упрощения его конструкции за счет уменьшения количества деталей в нем.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для дистанционного магнитного сканирования металлического каната включает в себя исполнительный блок, содержащий несущий электронный блок корпус, счетчик метража и магнитную головку, включающую в себя стальной магнитопровод с расположенными на его концах магнитами, обращенными к каналу для прохождения каната, и расположенные в магнитопроводе магниточувствительные датчики, подключенные к электронному блоку, согласно полезной модели корпус с помощью винтов неподвижно установлен в контактный тоннель беспилотного летательного аппарата в центральной его части, при этом беспилотный летательный аппарат снабжен роликами для передвижения по канату, в нижней части корпуса расположены шарниры и регулировочные винты для установки и регулировки магнитной головки, обеспечивающие постоянство положения головки относительно сканируемого каната, а также подпружиненные шарниры для установки и регулировки счетчика метража, в передней и задней части магнитной головки установлены направляющие подпружиненные ролики для позиционирования магнитной головки на канате, при этом управляющий блок содержит управляющую плату и интерфейсную плату, предназначенную для связи управляющей платы с беспилотным летательным аппаратом и обеспечения управления устройством бортовым компьютером беспилотного летательного аппарата и электропитания устройства от системы электропитания беспилотного летательного аппарата.
В передней верхней части беспилотного летательного аппарата может быть установлен модуль видеокамеры для осуществления визуального контроля за процессом сканирования каната.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 схематично показан вид спереди исполнительного блока устройства для дистанционного магнитного сканирования металлического каната;
на фиг. 2 схематично показан вид сбоку исполнительного блока устройства для дистанционного магнитного сканирования металлического каната;
на фиг. 3 схематично показан вид снизу устройства для дистанционного магнитного сканирования металлического каната.
Согласно фигурам 1-3 устройство для дистанционного магнитного сканирования металлического каната включает в себя исполнительный блок, содержащий корпус 1, в котором расположен электронный блок (на чертеже не показан), счетчик метража 2 и магнитную головку 3. Магнитная головка 3 включает в себя стальной магнитопровод с расположенными на его концах магнитами (на чертеже не показаны), обращенными к каналу для прохождения каната 4 (провода или троса ВЛ), и расположенные в магнитопроводе магниточувствительные датчики (на чертеже не показаны), подключенные к электронному блоку. В устройстве для дистанционного магнитного сканирования металлического каната реализуется метод неразрушающего контроля площади поперечного сечения и обнаружения локальных дефектов протяженных ферромагнитных объектов, описанный в патенте РФ №2204129.
Электронный блок содержит управляющую плату и интерфейсную плату (на чертеже не показаны), предназначенную для связи управляющей платы с беспилотным летательным аппаратом 5 и обеспечения управления устройством бортовым компьютером беспилотного летательного аппарата 5 и электропитания устройства от системы электропитания беспилотного летательного аппарата 5.
Для нормального, без жестких ударов, прохождения дефектов, выступающих на поверхности провода и троса, в передней и задней части магнитной головки 3 установлены направляющие подпружиненные ролики 6, которые охватывают трос (провод) и направляют его соосно магнитной головке. При этом между магнитной головкой и тросом (проводом) возникает воздушный зазор. Ролики 6 предназначены для позиционирования сканируемого каната 4 в магнитной головке 3.
В нижней части корпуса 1 расположены шарниры 7.1 и регулировочные винты 8 для установки и регулировки магнитной головки 3, обеспечивающие постоянство положения магнитной головки 3 относительно сканируемого каната 4, а также шарниры 7.2 для установки и регулировки счетчика метража 2.
Счетчик метража 2 крепится к задней части корпуса 1 и предназначен для определения расстояния, пройденного устройством для дистанционного магнитного сканирования металлического каната, и определения положения дефектов на сканируемом канате относительно точки начала движения устройства. Корпус 1 устройства для дистанционного магнитного сканирования металлического каната при помощи винтов 7 установлен в контактный тоннель беспилотного летательного аппарата 5, расположенный в центральной его части.
Корпус 1 может быть выполнен из пластмассы, например, поликарбоната, что способствует снижению массы устройства.
Беспилотный летательный аппарат 5 снабжен роликами 9 для перемещения устройства по канату 4.
В передней верхней части беспилотного летательного аппарата 5 может быть установлен модуль видеокамеры (на чертеже не показан) для осуществления визуального контроля за процессом сканирования каната.
Устройство для дистанционного магнитного сканирования металлического каната работает следующим образом.
Осуществляют предварительную настройку устройства для дистанционного магнитного сканирования металлического каната. Перед сканированием определенной марки провода (грозотроса) необходимо подстроить шарнир 7.1 магнитной головки 3 на необходимую высоту в зависимости от внешнего диаметра провода (грозотроса) 4. Для этого также предусмотрены два регулировочных винта 8.
Беспилотный летательный аппарат 5, управляемый при помощи заранее записанной в память летательного аппарата программы, садится на канат 4. После вхождения сканируемого провода 4 в канал магнитной головки 3 беспилотный летательный аппарат 5 совершает поступательное движение вдоль каната 4 при помощи роликов 9, перемещая тем самым устройство для дистанционного магнитного сканирования металлического каната.
Блоки роликов 6 при наезде на препятствие поднимают устройство на высоту дефекта. При этом они позволяют сохранить равноудаленность троса (провода) от датчиков, что обеспечивает стабильность качества сканирования. Пружинная подвеска роликов 6 осуществляет компенсацию подъема при наезде на дефект и обеспечивает плавное движение устройства без подпрыгивания.
Во время прохождения малого внешнего дефекта (например, место сварки алюминиевой проволоки внешнего повива) один из направляющих роликов 6 кратковременно отогнется на пружине за счет большой скорости движения дефектоскопа, а затем вернется в изначальное положение.
Во время прохождения длительного внешнего дефекта (например, фонари) все ролики 6 будут смещаться в позицию, соответствующую равным усилиям в пружинах роликов, позволяя тем самым проезжать локальные утолщения и изгибы троса (провода) без больших отклонений от соосности.
Устройство для дистанционного магнитного сканирования металлического каната намагничивает участок контролируемого каната 4. Магнитные поля рассеяния, вызванные дефектами каната 4, создают на выходе магниточувствительных датчиков электрический сигнал, который после усиления и преобразования в цифровую форму обрабатывается в управляющей плате. В управляющую плату поступают также импульсы со счетчика метража 2. Получаемая информация передается на компьютер беспилотного летательного аппарата 5 для хранения, обработки и последующего анализа.
В случае если участок троса оказался не прямолинейным (изогнут либо имеет наклон относительно вектора, соединяющего оси колес), шарнир 7.1 магнитной головки 3 позволит ей сохранить свое положение, тогда как электронный блок будет иметь наклон относительно троса либо провода 4.
После завершения сканирования беспилотный летательный аппарат 5 поднимается со сканируемого каната 4 и происходит отстыковка с каната 4 устройства для дистанционного магнитного сканирования.
Таким образом, заявляемое устройство для дистанционного магнитного сканирования металлического каната позволяет проводить диагностику состояния проводов (грозотроса) и выявлять дефекты с уровня земли без подъема на ВЛ и без отключения ВЛ, тем самым повысить безопасность процесса магнитного сканирования и исключить вероятность получения травм эксплуатационным персоналом в процессе проведения сканирования.