УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для определения места повреждения изоляционного покрытия на подземных металлических сооружениях, в частности на магистральных трубопроводах в газовой, нефтяной и других отраслях народного хозяйства.
Известно устройство для поиска и определения мест повреждения изоляции подземных трубопроводов. Устройство содержит приемное устройство, состоящее из последовательно соединенных первичного преобразователя, выполненного в виде магнитной антенны, состоящей из двух параллельных LC-контуров, дифференциального усилителя, выходного каскада с индикацией, генератора сигналов с соответствующими связями, каждый из LC-контуров состоит из катушек индуктивности и конденсаторов, RU 2005307 С1. Устройство имеет малую чувствительность и, соответственно, недостаточную точность определения мест повреждения изоляции.
Известно устройство для определения мест повреждения изоляции подземных трубопроводов; устройство содержит емкостные датчики, приемник, генератор высокочастотных сигналов, SU 1265658 А1.
В реальных условиях расположения магистральных трубопроводов емкостные датчики ненадежны, что обусловливает малую точность определения мест нарушения изоляции.
Известно устройство для определения места повреждения изоляции магистральных трубопроводов, содержащее передатчик, приемник, усилитель переменного тока, электроды, регистрирующий элемент; передатчик соединен одним выходом с землей, а другим с магистральным трубопроводом, SU 938214. Данное техническое решение является наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели.
Это устройство имеет недостаточную точность определения места нарушения изоляции из-за отсутствия определения проекции продольной оси трубопровода на поверхность земли; кроме того, устройство не позволяет определять глубину расположения трубопровода, что не только искажает координаты места повреждения изоляции, но и может привести к пропуску этого повреждения.
В устройстве-прототипе отсутствует звуковая индикация фиксации обнаружения проекции продольной оси трубопровода на поверхность земли, что затрудняет эксплуатацию устройства, так как оператор вынужден постоянно держать в поле зрения регистрирующий элемент.
Задачей настоящей полезной модели является повышение точности определения места нарушения изоляции магистрального трубопровода, а также повышение удобства эксплуатации устройства.
Согласно полезной модели эта задача решается за счет того, что устройство для определения места повреждения изоляции магистрального трубопровода, содержащее передатчик, приемник, усилитель переменного тока, детектор, регистрирующий элемент, при этом передатчик соединен первым выходом с землей, а вторым выходом с магистральным трубопроводом; дополнительно содержит первый и второй дополнительные приемники, причем в качестве всех приемников использованы индукционные магнитометры, первый и второй дополнительные усилители переменного тока, первый и второй дополнительные детекторы, переключатель полосы пропускания усилителей переменного тока, аналого-цифровой преобразователь, преобразователь «напряжение-частота», звуковоспроизводящий элемент, при этом индукционные магнитометры расположены на разных по высоте уровнях относительно магистрального трубопровода, который связан индукционно с индукционными магнитометрами, выходы которых связаны с первыми входами усилителей переменного тока, со вторыми входами которых связаны, соответственно, первый, второй и третий выходы переключателя полосы пропускания усилителей переменного тока, выход усилителя переменного тока и выходы первого и второго дополнительного усилителей переменного тока соединены, соответственно, со входами детектора, первого и второго дополнительных детекторов, выходы детектора и первого дополнительного детектора соединены со входами аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен со входом регистрирующего элемента, выход второго
дополнительного детектора соединен со входом преобразователя «напряжение-частота», выход которого соединен со входом звуковоспроизводящего устройства.
Заявителем не выявлены технические решения, тождественные заявленной полезной модели, что позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».
Устройство для определения места повреждения изоляции 17 магистрального трубопровода 1, содержит передатчик 2. В конкретном примере передатчиком служит генератор переменного тока, производящий преобразование низковольтного напряжения источников питания в регулируемое переменное выходное напряжение частотой в 625 Гц, обеспечивающее заданное значение выходного тока от 1 до 100 mA без использования согласующего трансформатора и до 2А при его подключении. Элементы схемы генератора в рассматриваемом примере размещены на двух печатных платах: плате генератора и плате шунтов. На плате генератора размещены задающий генератор с кварцевой стабилизацией, делитель частоты, двухтактный согласующий каскад и компенсационный регулируемый стабилизатор выходного напряжения. На плате шунтов расположены измерительные шунты, фильтр нижних частот для выделения первой гармоники и амплитудный детектор с выходом на стрелочный индикатор измерителя тока.
В качестве передатчика могут быть использованы также устройства
катодной защиты магистрального газопровода, создающие кроме постоянной составляющей переменный ток, имеющий максимум спектральной плотности мощности на частоте 100 Гц.
В качестве приемника 3 и дополнительных приемников 7, 8 использованы индукционные магнитометры, содержащие соленоиды с сердечниками из аморфного железа марки ГМ503А с высокой магнитной проницаемостью. Усилитель 4 и первый и второй дополнительные усилители 9, 10 переменного тока представляют собой малошумящие микросхемы AD 743. Детектор 5 и первый и второй дополнительные детекторы 11, 12 представляют собой микросхемы ОР 297. Переключатель 13 полосы пропускания усилителей переменного тока выполнен на базе микросхемы AD 822. Преобразователь «напряжение-частота» собран на основе микросхемы 15-61-ГГ1. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)14 собран на микросхеме ЕКЖБ 467605.009. Звуковоспроизводящий элемент 16 представляет собой в конкретном примере головной телефон. Первый выход передатчика соединен с землей, второй его выход соединен с магистральным трубопроводом 1. Индукционные магнитометры 3, 7, 8 расположены на разных по высоте уровнях относительно магистрального трубопровода 1. Индукционный магнитометр 8 находится на высоте 30÷70 см над поверхностью земли. Расстояние между индукционными магнитометрами 7 и 8 составляет около 30 см, а между индукционными магнитометрами 7 и 3 - 80÷100 см. Глубина от поверхности земли до
магистрального трубопровода составляет по сложившейся практике 100÷120 см.
Магистральный трубопровод 1 индукционно связан с магнитометрами 3, 7, 8. Эта связь обусловлена электромагнитным полем трубопровода 1, возбуждаемым переменным током, генерируемым передатчиком 2 и протекающим по трубопроводу 1. Выходы магнитометров 3, 7, 8 связаны с первыми входами, соответственно, усилителей переменного тока 4, 9, 10, со вторыми входами которых связаны, соответственно, первый, второй и третий выходы переключателя 13 полосы пропускания усилителей переменного тока. Выходы усилителя 4, первого и второго дополнительных усилителей 9, 10 соединены со входами, соответственно, детектора 5, первого и второго дополнительных детекторов 11, 12. Выходы детекторов 5, 11 соединены, соответственно, с первым и вторым входами АЦП 14. Выход АЦП 14 соединен со входом регистрирующего элемента 6, представляющего собой в конкретном примере матричный жидкокристаллический индикатор. Выход второго дополнительного усилителя 10 переменного тока соединен со входом детектора 12, выход которого подключен ко входу преобразователя 15 «напряжение-частота», выход которого соединен со входом регистрирующего элемента 16.
Устройство работает следующим образом. Генерируемые передатчиком 2 сигналы возбуждают электромагнитное поле, которое
воспринимается индукционными магнитометрами 3, 7, 8, сигналы с выходов которых поступают на входы, соответственно усилителя 4, первого 9 и второго 10 усилителей переменного тока. Полосы пропускания усилителей 4, 9, 10 устанавливаются с помощью переключателя 13 полосы пропускания усилителей переменного тока при согласовании этих полос с частотой передатчика 2. С выходов усилителей 4 и 9 сигнал поступает на входы детекторов 5 и 11, с выходов которых детектированный сигнал поступает, соответственно, на первый и второй входы АЦП 14.
После АЦП 14 сигнал в цифровой форме поступает на вход регистрирующего элемента 6 и регистрируется в его памяти. С выхода усилителя 10 сигнал поступает к детектору 12, с выхода которого сигнал поступает на преобразователь 15 «напряжение-частота» и далее преобразованный сигнал поступает на головные телефоны 16. Тон, прослушиваемый в головных телефонах, зависит от удаления магнитометра 8 от продольной оси трубопровода 1. Наиболее низкая частота звукового сигнала соответствует минимальному отклонению магнитометров от проекции оси трубопровода на поверхность земли.
Место нарушения изоляции 17 трубопровода определяется при сопоставлении обработанных первичных сигналов магнитометров 3 и 7, зарегистрированных элементом 6. Обработка осуществляется по известным методикам, предусмотренным РФ.
Благодаря тому, что магнитометры 3 и 7 находятся на разных
уровнях, исключается влияние значения величины тока, протекающего в трубопроводе, при определении зависимости напряженности электромагнитного поля от расстояния между точкой соединения передатчика 2 с трубопроводом и местом измерения в данный момент.
Местам нарушения изоляции 17 соответствуют определенного вида аномалии зарегистрированного элементом 6 сигнала, состоящие, главным образом, в изменениях градиента напряженности электромагнитного поля, регистрируемых устройством.
Таким образом, значительно повышается точность определения места нарушения изоляции магистрального трубопровода. Наличие звуковой индикации повышает удобство эксплуатации устройства, поскольку оператор не отвлекается на визуальное наблюдение при ориентации в пространстве.