АВТОНОМНЫЙ МАГНИТНЫЙ ДЕФЕКТОСКОП НАРУЖНОГО КОНТРОЛЯ ТРУБОПРОВОДОВ

Полезная модель относится к области неразрушающего контроля, в частности, труб трубопроводного транспорта, может быть эффективно применена как для диагностирования при их переизоляции, так и для контроля трубопроводов компрессорных станций.
Известны в неразрушающем контроле сканирующие устройства, переносимые, передвигаемые вручную или с электроприводом.
Известен сканер-дефектоскоп серии «Комплекс-2» (см. приложение), который устанавливают для контроля участка трубы размером 100×100 мм или менее. После исследования этого участка сканер переставляют последовательно на другие участки трубы. Недостатком этого сканера-дефектоскопа является его постоянная связь с внешним источником питания и ручная перестановка его с участка на участок небольшого размера из-за дискретности исследования поверхности трубы.
Известна система в неразрушающем контроле «Pipe VVIZARD PA» (см. приложение), в которой сканер передвигается по специальному путепроводу (гибкому рельсу), который предварительно прокладывают вдоль сварного шва. Недостатком такой системы является необходимость прокладки путепровода, крепления его на трубе, чтобы сканер удерживался на трубе при проходе нижних участков трубы.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели является самоходный сканер на магнитных колесах «TS 2000» (см. приложение). Недостатками этого устройства являются проводная связь для приема информации о дефектах с внешним источником питания и ограниченное расстояние движения по трубе, которое определяется длиной кабеля 15 м. Кроме этого, минимальная ширина трещины, которая обнаруживается этим устройством, составляет 2 мм, тогда как при трещинах значительно меньшего раскрытия происходит разрушение трубы.
Предлагается полезная модель, которая не имеет указанных недостатков и имеет следующие преимущества:
- Протяженность проверяемой части трубы не ограничивается, так как движение предлагаемого дефектоскопа осуществляется двигателем внутреннего сгорания, установленным на корпусе дефектоскопа и работающим в любом пространственном положении.
- Удерживается магнитный дефектоскоп за счет притяжения к трубе магнитными силами магнитной системы, которая одновременно намагничивает трубу для образования полей над дефектами.
- Осуществляется сплошной контроль всей поверхности трубы, так как магнитные модули дефектоскопа движутся по винтовой поверхности (фиг.1). В составе дефектоскопа может быть один, два или более магнитных модулей.
- Информация с датчиков Холла о дефектах, в том числе в реальном масштабе времени, передается с помощью устройства беспроводной связи промышленного бортового компьютера, установленного на магнитном модуле,
- Для движения дефектоскопа по трубе и для обнаружения дефектов не требуется удаление с трубы изоляционного покрытия.
Целью разработки предлагаемой полезной модели является повышение эксплуатационной надежности магистральных трубопроводов и создание для этого магнитного дефектоскопа обнаружения опасных дефектов в магистральных трубопроводах, проведения ремонта и последующей переизоляции проверенных (поэтому бездефектных) участков труб.
Для осуществления сплошного сканирования поверхности трубопровода путем движения дефектоскопа по спиральной траектории применена конструкция его, включающая беспроводную связь с оператором, двигатель внутреннего сгорания и магнитно-поисковая система, которая кроме намагничивания объекта контроля-трубопровода одновременно обеспечивает удержание на нем корпуса дефектоскопа.
На фигурах обозначено: Фиг.1. Схема движения дефектоскопа по спиральной поверхности сканирования. 1 - труба; 2 - дефектоскоп; 3 - сканируемая спиральная поверхность. Фиг.2. Схема устройства предлагаемого автономного магнитного дефектоскопа. 1 - труба; 2 - магнитные модули; 3 - корпус; 4 - двигатель внутреннего сгорания; 5 - колеса; 6 - предохранительные ролики; 7 - магнитные блоки; 8 - промышленный бортовой компьютер с устройством беспроводной связи; 9 - блок аккумуляторов. 10 - АЦП; 11 - цепная передача; 12 - шестерня вращения колеса; 13, 14 - узлы крепления оси с колесами.
Описание конструкции автономного магнитного дефектоскопа. Предлагаемый дефектоскоп содержит:
- Магнитные модули. В каждом модуле установлено по 3 магнитных блока 7 (фиг.2). Корпус блоков выполнен из нержавеющей стали, в нем размещены магнитная система и система датчиков Холла, которые залиты компаудом, что обеспечивает их высокую надежность. Модули
притягиваются к трубе магнитными силами постоянных магнитов магнито-поисковой системы с усилием порядка 5000 Н.
- Двигатель внутреннего сгорания 4, который может работать в любом пространственном положении, в том числе при прохождении по нижней части трубы. Двигатель через редуктор и цепную передачу 11 связан с колесами 5. Двигатель может устанавливаться на каждом модуле или на одном из них. Мощность двигателя достаточна для движения модулей по спиральной поверхности по трубе.
- Предохранительные ролики 6. Установлены на каждом модуле. В случае изменения кривизны трубы или ее значительной деформации ролики предотвращают уменьшение зазора между модулем и поверхностью трубы менее заданной величины.
- Колеса на оси крепятся к корпусу с помощью узлов 13, 14. Каждый модуль снабжен двумя парами колес разного диаметра. Диаметр колес, расположенных по одной диагонали модуля отличается от диаметра колес, расположенных по другой диагонали. Это обеспечивает движение дефектоскопа по спирали. Разность диаметра колес рассчитывается по формуле:
где:
1
φ=γ-90+α;
2
φ=γ+90-α;
D - диаметр трубы;
2
Р- расстояние между осями колес;
1
P - расстояние между колесами на одной оси;
D - диаметр трубы;
Δh - разность между радиусами пар колес, расположенными на разных диагоналях модуля;
q - ширина «захвата».
- Бортовой компьютер 8 с устройством беспроводной связи для передачи информации о дефектах.
Работа дефектоскопа состоит в следующем. Для переизоляции трубу поднимают над землей примерно на 1 метр и удерживают ее специальными кранами. Дефектоскоп устанавливают на трубу, запускают двигатель, включают промышленный компьютер. Включают муфту сцепления двигателя. Дефектоскоп будет двигаться по спирали, считывая сигналы с датчиков и записывая информацию на бортовой компьютер, которая передается на основной управляющий компьютер по беспроводной связи. На основном компьютере оператор ведет наблюдение за сигналами в реальном масштабе времени и осуществляет по ним распознание выявленных дефектов. При необходимости дефектоскоп можно остановить и вновь включить его движение. Установленная магнито-поисковая система обеспечивает выявление любого вида дефектов, в том числе стресс-коррозионных трещин глубиной 10% от толщины трубы, что соответствует ТУ.
Пример выполнения полезной модели.
Изготовлен действующий макет автономного магнитного дефектоскопа.
Макет дефектоскопа имеет следующие технические данные.
Использован двигатель мощностью 1,6 л.с. Запас топлива в бачке на 3 часа. Работает без проводной связи для передачи информации.
Один оборот по трубе диаметром 1420 мм совершает за 20 с, при этом ширина сканируемой поверхности 170 мм. Время установки дефектоскопа на трубу 10 мин. Тип промышленного компьютера ES-271. Тип АЦП Е-440. Габаритные размеры дефектоскопа 900×700×440 мм.
Диаметры пар колес 450 мм и 435 мм.
При испытании макета были выявлены трещины в соответствии ТУ на контроль труб.
Промышленный выпуск предлагаемых автономных магнитных дефектоскопов на и их применение повысит надежность магистральных газо- и нефтепроводов
Таким образом, приведенная и обоснованная совокупность признаков предлагаемого устройства является необходимой и достаточной
надежности магистрального трубопровода в связи с созданием и применением автономного магнитного дефектоскопа для контроля труб, в частности, при переизоляции и ремонте.