Устройство для замера параметров трубопровода
DEVICE FOR MEASUREMENT OF PIPELINE PARAMETERS

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство для замера параметров трубопровода.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для измерения параметров трубопроводов, в частности определения собственных частот колебаний трубопровода при пинг-тесте.
В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбрано устройство для измерения параметров дизельного двигателя, содержащее закрепляемый на трубопроводе держатель, на котором установлен датчик (патент на ПМ №43316).
Основными недостатками такого технического решения являются низкая первая собственная частота колебаний держателя, держатель состоит из значительного количества деталей, которые имеют каждая свои собственные частоты колебаний, и соединений, снижающих качество получаемого сигнала, что, как следствие, затрудняет анализ спектрального отклика и выделение из него собственных частот колебаний трубопровода, из-за расположения непосредственно в зоне силового воздействия держателя датчик деформируется, что вносит погрешность в снимаемый сигнал, а также требует точного соответствия диаметра трубопровода с диаметром прилегающей части датчика, что редко достижимо при изготовлении как держателя, так и трубопровода, и приводит к снижению качества получаемого сигнала с датчика.
Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является повышение качества сигнала, получаемого с датчика.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для замера параметров трубопровода, содержащем закрепляемый на трубопроводе держатель, на котором установлен датчик, согласно настоящему изобретению, держатель выполнен в виде зажима из цельной ленты пружинной стали, а зажим имеет форму, обеспечивающую захват трубопровода по меньшей мере, по трем точкам, разнесенным в окружном направлении относительно друг друга, а датчик установлен на площадке, закрепленной на поверхности цельной ленты, с противоположенной ее стороны от любой из упомянутых точек касания с трубопроводом.
Исполнение держателя в виде единой детали позволяет сократить количество собственных частот колебаний устройства в обрабатываемом спектре сигнала, что приводит к повышению качества сигнала и, кроме того, упрощает обработку и сокращает время анализа. Изготовление держателя из пружинной стали позволяет за счет характерных свойств материала получить значение первой собственной частоты последнего выше нескольких первых собственных частот исследуемого трубопровода, определение которых является целью данного испытания, и выводит их резонансные области на первый план в спектре сигнала, исключая перемешивание и совпадения исследуемых собственных частот трубопровода с собственными частотами зажима, что значительно улучшает качество сигнала. Форма держателя обеспечивает плотную посадку последнего на трубопровод минимум по трем точкам, причем минимум одна из точек находится под местом крепления датчика и обеспечивает прижатие ленты зажима к трубопроводу в этом месте за счет сил обжатия, что обеспечивает жесткую связь трубопровода с датчиком, чем повышает качество сигнала. Жесткое закрепление датчика на наружной поверхности зажима исключает влияние на качество снимаемого сигнала возможной неравномерности прилегания датчика к трубопроводу за счет отсутствия контакта датчика с трубопроводом и деформации датчика под действием сил обжатия держателем трубопровода, что повышает качество сигнала. Форма зажима обеспечивает возможность крепления датчика на трубопроводы допустимого диапазона диаметров, обеспечивая одинаковую фиксацию на трубопроводе минимум по трем точкам и плотное прижатие к трубопроводу места установки датчика на ленте, чем улучшает качество сигнала, в том числе и при отклонении формы трубопровода от идеальной в месте установки зажима, что позволяет снимать качественный сигнал даже в местах изгибов трубопровода. При этом установка датчика на площадке, закрепленной на поверхности цельной ленты с противоположной стороны от одного из мест касания с трубопроводом необходима для жесткого закрепления на ленте датчиков различных видов, вследствие их способа крепления, например, с помощью винтовой ножки, и, как следствие, получения качественного сигнала.
Сущность настоящего изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображено заявленное устройство без датчика.
На фиг. 2 и 3 изображено заявленное устройство при замере параметров трубопроводов различных диаметров.
Устройство для замера параметров трубопровода содержит содержащее закрепляемый на трубопроводе держатель, на котором установлен датчик 1, при этом держатель выполнен в виде зажима из цельной ленты пружинной стали, а зажим имеет форму, обеспечивающую захват трубопровода 2 по меньшей мере по трем точкам, разнесенным в окружном направлении относительно друг друга, а датчик 1 установлен с противоположенной стороны цельной ленты от любой из упомянутых точек касания с трубопроводом 2, который заключен между боковыми держателями 3 и опорной площадкой 4 посредством трех поверхностей, при этом боковые держатели 3 расположены относительно последней под острыми углами, причем расстояние на концах боковых держателей 3 меньше, чем расстояние между ними у опорной площадки 4.
Возможно установить датчик на площадке 5, закрепленной на поверхности цельной ленты в месте установки датчика 1.
Для изготовления заявленного устройства берется лента пружинной стали требуемой длины. Характерные свойства материала выражены в среднем или высоком содержании углерода, малом объеме легирующих элементов (до 3% кремния, марганца, хрома и т.д.). Ленте придается требуемая форма зажима методом горячей формовки с последующей закалкой, после чего к наружной поверхности ленты крепится датчик 1 в одном из мест ее касания с трубопроводом 2. При необходимости датчик 1 крепится посредством площадки 5, форма которой выбирается исходя из технических характеристик последнего (габаритов, способа крепления и т.д.).
Для проведения испытаний используют малогабаритные легкие вибродатчики с определенными собственными частотами и высокой первой собственной частотой колебаний (обычно свыше 20 кГц) при диапазоне измерения вибраций минимум до 5 кГц. Применение датчиков с такими техническими характеристиками оказывает минимум влияния на получаемый с них сигнал и не затрудняют анализ результата испытания. Датчик 1 устанавливается на опорную площадку 4 или площадку 5 при помощи соединений, обеспечивающих максимальную жесткость и минимальный прирост массы, например клей, пайка, винтовое соединение (в случае реализации на датчике 1 винтовой ножки, а на площадке 5 резьбового отверстия) и т.д.
В ходе испытания пинг-тестом определяются собственные частоты колебаний трубопроводов, для чего на штатно закрепленный трубопровод 2 в лабораторных условиях устанавливают датчик 1 посредством заявленного устройства. А именно, держатель с жестко закрепленным на ленте или площадке 5 датчиком 1 устанавливают на трубопровод 2. Причем боковые держатели 3 и опорная площадка 4 обеспечивают плотное прижатие трубопровода 2 к месту установки датчика 1 за счет охвата трубопровода 2 и удержание заявленного устройства на последнем посредством касания минимум по трем точкам, после чего производят ударное возбуждение трубопровода 2 с последующей регистрацией вибросигнала датчиком 1. При этом описанная конструкция заявленного устройства позволяет проводить испытания трубопроводов значительного диапазона диаметров со стабильным качеством сигнала, воспринимаемым датчиком 1, без изменения конструкции заявленного устройства.