УЛЬТРАЗВУКОВОЙ БЛОК ВНУТРИТРУБНОГО ДЕФЕКТОСКОПА ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ПРОИЗВОЛЬНО ОРИЕНТИРОВАННЫХ ДЕФЕКТОВ

Полезная модель относится к устройствам и способам неразрушающего контроля трубопроводов и может быть использована для внутритрубного диагностирования магистральных нефте-, нефтепродуктопроводов.
Известен акустический блок эхо-импульсного устройства контроля качества материалов ультразвуковыми колебаниями (SU 596877 А1, МПК G01N 29/04, приоритет от 31.03.1975), содержащий размещенные в корпусах и скрепленные с рабочими основаниями последних излучающий и приемный преобразователи, при этом рабочие корпуса выполнены из материала, модуль сдвига которого не менее чем в 100 раз меньше модуля сдвига материала пьезопреобразователей и не менее чем в 10 раз меньше модуля сдвига контролируемого материала. Данный акустический блок предназначен для контроля материалов с большим затуханием ультразвука и не подходит для внутритрубной диагностики трубопроводов.
Известен акустический блок для ультразвукового контроля (SU 1525567 А1, МПК G01M 29/04, приоритет от 26.06.1987), содержащий корпус, размещенные на нем демпфер, пьезоэлемент и эластичный протектор, снабженный шарнирно соединенной с корпусом рамкой с контактными элементами. Торец корпуса со стороны протектора выполнен со скосами, а расстояние между осью шарнира и торцами корпуса, контактных элементов и протектора выбраны из условия: 1кор<1кэ<1пр. Данный акустический блок предназначен для наружного контроля изделий с непараллельными поверхностями и не подходит для внутритрубной диагностики трубопроводов.
Известен способ и устройство для диагностики трубопровода (Method and device for indspecting pipelines) (US 6848313 B2, МПК G01N 29/07, G01 29/24, G01N 29/26, G01N 29/34, приоритет от 22.01.2002), в котором применена ультразвуковая линейная фазированная антенная решетка (далее - ФАР), осуществляющая сканирование только в одной плоскости, при этом для работы каждого элемента линейной ФАР необходим отдельный приемо-передатчик и отдельный тракт обработки эхо-сигналов.
Известен акустический блок с переменным углом ввода ультразвуковых колебаний (SU 1730918 А1, МПК GN29/24, приоритет от 15.12.1988), содержащий корпус, выполненный в виде тела вращения и установленный с возможностью вращения относительно центральной оси, жестко закрепленные в
нем рабочие пьезоэлементы, датчик положения и переходную втулку связи с механизмом вращения и перемещения акустического блока, корпус которого выполнен в виде сектора тела вращения с центральным углом не более 180° и вогнутой сферической поверхностью, выполненной в корпусе со стороны, противоположной втулке связи, с механизмом вращения и перемещения акустического блока, рабочие пьезоэлементы размещены равномерно на двух окружностях разного диаметра так, что акустические оси пересекаются в одной точке. Данный акустический блок является наиболее близким по сущности, но конструкцию этого блока нельзя использовать во внутритрубной диагностике, так как для озвучивания объемного тела используется вращение акустического блока вокруг исследуемого объекта. Кроме того, в данном акустическом блоке направление излучения всех пьезоэлектрических преобразователей (далее - ПЭП) в одну сторону создает взаимные помехи соседним ПЭП.
Известен патент US 6474165 B1 «North West Water Limited», МПК G01N 29/06, G01N 29/10, G01N 29/26, G01N 29/265, приоритет с 05.11.2002, в котором заявлено устройство для диагностики трубопровода, на которое установлены несколько колец с ультразвуковыми преобразователями: первое кольцо оснащено преобразователями, расположенными нормально к оси трубопровода в радиальном положении; преобразователи второго и третьего кольца работают в паре в продольном направлении к оси трубопровода, одно кольцо из пары излучает импульсы вдоль трубы под углом к стенке трубопровода, другое кольцо принимает отраженные волны; четвертое кольцо датчиков используется в радиальной плоскости в режиме преломления/отражения. Недостатком в заявленном устройстве является то, что в случае использования одного кольца с излучающими датчиками, а второго кольца с датчиками, принимающими отраженный сигнал, наблюдается потеря диагностических данных, так как при произвольно ориентированном дефекте угол преломления/искажения сигнала от поверхности дефекта может быть вне зоны действия кольца датчиков. Также конструкция устройства предполагает наличие многочисленных кабельных соединений, соединяющих преобразователи. Выше указанное устройство является прототипом заявленной полезной модели.
Технический результат заявленной полезной модели состоит в повышении вероятности обнаружения произвольно ориентированных дефектов трубопровода.
Технический результат достигается путем применения в составе внутритрубного дефектоскопа ультразвукового блока внутритрубного дефектоскопа
для выявления произвольно ориентированных дефектов (далее по тексту - ультразвуковой блок), состоящего из герметичного корпуса, на внешней поверхности которого расположены N не фокусированных иммерсионных ПЭП для выявления произвольно ориентированных дефектов, а внутри герметичного корпуса находится электронный модуль управления и обработки эхо-сигналов. Не фокусированные иммерсионные ПЭП для выявления произвольно ориентированных дефектов в ультразвуковом блоке установлены под углом α=15° … 23° к поверхности трубопровода и сориентированы под углом β, который может принимать значения в пределах 0° … 360° относительно направления движения дефектоскопа.
Для исключения затухания передаваемых импульсов возбуждения и принимаемых эхо-сигналов в кабельных соединениях, для экономии аппаратных ресурсов, для излучения ультразвуковых волн одновременно в разные стороны, с целью озвучивания стенки трубопровода одновременно в нескольких направлениях, конструкция ультразвукового блока устроена так, что возможна установка не фокусированных иммерсионных ПЭП для выявления произвольно ориентированных дефектов в направлениях наиболее вероятного появления дефектов, а также возможна комбинированная установка ПЭП: не фокусируемых и фокусируемых, в одном ультразвуковом блоке. При этом ПЭП с расширенной диаграммой направленности в горизонтальной плоскости как изобретение защищены патентом Российской Федерации RU 2491535 С1, МПК G01N 22/02, приоритет с 22.12.2011, правообладателями которого являются заявители настоящей полезной модели.
Электронный модуль управления и обработки эхо-сигналов, установленный внутри герметичного корпуса, состоит из ультразвуковых приемо-передатчиков и тракта обработки принимаемых эхо-сигналов, и через герметичный разъем, установленный на нижней крышке герметичного корпуса ультразвукового блока, происходит подача питания и сигналов управления. Также электронный модуль управления и обработки эхо-сигналов состоит из генератора импульсов, который через мультиплексор и усилитель с переменным коэффициентом усиления, с блоком программной установки коэффициента усиления, соединен с аналогово-цифровым преобразователем, который в свою очередь соединен с модулем управления и обработки эхо-сигнала, а далее через последовательный интерфейс - с устройством накопителя информации.
Заявленный ультразвуковой блок внутритрубного дефектоскопа для выявления произвольно ориентированных дефектов, в котором ориентация не фокусированных иммерсионных ПЭП под различными углами относительно движения внутритрубного дефектоскопа, позволяет обнаруживать произвольно ориентированные дефекты в теле и на поверхности трубопровода, при этом установка ПЭП с расширенной диаграммой направленности в горизонтальной плоскости по отношению к поверхности трубопровода позволяет уменьшить количество ПЭП, необходимых для полного обзора контролируемого участка трубопровода. Также отсутствуют многочисленные кабельные соединения (для N ПЭП необходимо N коаксиальных кабелей), соединяющих ПЭП, установленные на носителе датчиков с электронным модулем управления и обработки эхо-сигналов, расположенной в герметичном корпусе ультразвукового блока.
На фиг. 1 изображена схема расположения не фокусированных иммерсионных ПЭП для выявления произвольно ориентированных дефектов.
На фиг. 2 изображен ультразвуковой блок с установленными на нем не фокусированными иммерсионными ПЭП для выявления произвольно ориентированных дефектов.
На фиг. 2 приняты следующие обозначения:
1. герметичный корпус;
2. не фокусированные иммерсионные ПЭП;
3. герметичный разъем.
На фиг. 3 изображен ультразвуковой блок с комбинированной установкой не фокусированных иммерсионных ПЭП для выявления произвольно ориентированных дефектов и фокусированных иммерсионных ПЭП.
На фиг. 3 приняты следующие обозначения:
1. герметичный корпус;
2. не фокусированные иммерсионные ПЭП;
3. герметичный разъем;
4. фокусированные иммерсионные ПЭП.
На фиг. 4 изображена структурная схема электронного модуля ультразвукового модуля.
На фиг. 4 приняты следующие обозначения:
2, 4 не фокусированные и фокусированные иммерсионные ПЭП;
5. генератор импульсов;
6. мультиплексор;
7. усилитель с переменным коэффициентом усиления;
8. блок программной установки коэффициента усиления;
9. аналогово-цифровой преобразователь;
10. модуль управления и обработки эхо-сигналов;
11. последовательный интерфейс;
12. устройство накопления информации.
Ультразвуковой блок состоит из герметичного корпуса 1 (фиг. 2 и фиг. 3). На внешней стороне герметичного корпуса 1 (фиг. 2 и фиг. 3) ультразвукового блока расположены 18 не фокусированных иммерсионных ПЭП 2 (фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4). На внешней стороне герметичного корпуса 1 (фиг. 2 и фиг. 3) ультразвукового блока расположены 9 не фокусированных иммерсионных ПЭП 2 (фиг. 3) и 9 фокусированных иммерсионных ПЭП 4 (фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4).
Электронный модуль управления и обработки эхо-сигналов, установленный внутри герметичного корпуса 1 (фиг. 2 и фиг. 3), состоит из ультразвуковых приемопередатчиков и тракта обработки принимаемых эхо-сигналов, и через герметичный разъем 3 (фиг. 2 и фиг. 3), установленный на нижней крышке герметичного корпуса 1 (фиг. 2 и фиг. 3) ультразвукового блока, происходит подача питания и сигналов управления. Также в состав электронного модуля управления и обработки эхо-сигналов входят генератор импульсов 5 (фиг. 4), который через мультиплексор 6 (фиг. 4) и усилитель с переменным коэффициентом усиления 7 (фиг. 4), с блоком программной установки коэффициента усиления 8 (фиг. 4), соединен с аналогово-цифровым преобразователем 9 (фиг. 4), который в свою очередь соединен с модулем управления и обработки эхо-сигнала 10 (фиг. 4), а далее через последовательный интерфейс 11 (фиг. 4) - с устройством накопителя информации 12 (фиг. 5).
qj Ультразвуковой блок внутритрубного дефектоскопа для выявления произвольно ориентированных дефектов Формула полезной модели
п. 1 Ультразвуковой блок внутритрубного дефектоскопа для выявления произвольно ориентированных дефектов, состоящий из герметичного корпуса, внутри которого установлен электронный модуль управления и обработки эхо-сигналов, состоящий из ультразвуковых приемо-передатчиков, тракта обработки принимаемых эхо-сигналов, генератора импульсов, который через мультиплексор и усилитель с переменным коэффициентом усиления, соединен с блоком программной установки коэффициента усиления, соединен с аналогово-цифровым преобразователем, который в свою очередь соединен с модулем управления и обработки эхо-сигнала, а далее через последовательный интерфейс - с устройством накопителя информации, и через герметичный разъем, установленный на нижней крышке герметичного корпуса ультразвукового блока внутритрубного дефектоскопа для выявления произвольно ориентированных дефектов, соединен с источниками питания и сигналов управления, при этом на внешней поверхности герметичного корпуса расположены N не фокусированных иммерсионных пьезоэлектрических преобразователей для выявления произвольно ориентированных дефектов.
п. 2 Ультразвуковой блок внутритрубного дефектоскопа для выявления произвольно ориентированных дефектов, состоящий из герметичного корпуса по п. 1 отличающийся тем, что на внешней поверхности герметичного корпуса расположена комбинированная установка пьезоэлектрических преобразователей: не фокусируемых и фокусируемых с расширенной диаграммой направленности в горизонтальной плоскости.
Ультразвуковой блок внутритрубного дефектоскопа для выявления произвольно ориентированных дефектов
Реферат полезной модели
Полезная модель относится к устройствам и способам неразрушающего контроля трубопроводов и может быть использована для внутритрубного диагностирования магистральных нефте-, нефтепродуктопроводов.
Заявленный ультразвуковой блок внутритрубного дефектоскопа для выявления произвольно ориентированных дефектов, в котором ориентация не фокусированных иммерсионных ПЭП под различными углами относительно движения внутритрубного дефектоскопа, позволяет обнаруживать произвольно ориентированные дефекты в теле и на поверхности трубопровода, при этом установка ПЭП с расширенной диаграммой направленности в горизонтальной плоскости по отношению к поверхности трубопровода позволяет уменьшить количество ПЭП, необходимых для полного обзора контролируемого участка трубопровода. Также отсутствуют многочисленные кабельные соединения (для N ПЭП необходимо N коаксиальных кабелей), соединяющих ПЭП, установленные на носителе датчиков с электронным модулем управления и обработки эхо-сигналов, расположенной в герметичном корпусе ультразвукового блока.
f7иков с электронным модулем управления и обработки эхо-сигналов, расположенной в герметичном корпусе ультразвукового блока.