Аппаратура для контроля защитного изоляционного покрытия технологических и магистральных трубопроводов
APPARATUS FOR CONTROL OF PROTECTIVE INSULATING COATING OF TECHNOLOGICAL AND MAIN PIPELINES

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и предназначено для обеспечения обнаружения дефектов изоляционного покрытия технологических или магистральных трубопроводов или иных изделий, расположенных в труднодоступных местах.
Известна аппаратура аналогичного назначения, позволяющая решить поставленную задачу путем расположения диагностической акустической аппаратуры внутри контролируемого трубопровода /RU №2121105, F17D 5/02, G01N 29/04, 1998/.
Передающий и приемный преобразователи на основе пьезоэлектрических элементов размещают внутри трубопровода, откуда через акустически согласованную среду изучают акустический зондирующий сигнал на нижней резонансной частоте. Затем осуществляют прием акустического сигнала в месте расположения приемного преобразователя через акустически согласованную среду. Потом производят сравнительный анализ изменения амплитуды и спектра принятого сигнала для воздушной и реальных сред, на основании которого судят, в частности, о состоянии изоляции трубопровода.
Недостатком аналога является необходимость расположения акустической диагностической аппаратуры внутри трубопровода и необходимость использования согласованной среды для диагностики технического состояния изделия.
Известна акустическая аппаратура аналогичного назначения, содержащая две приемо-передающие акустические системы, расположенные на базовом расстоянии друг от друга, выполненные в виде антенных решеток пьезоэлектрических преобразователей с сухим точечным контактом, прикрепляемых к открытому участку контролируемого изделия с помощью прижимного устройства, и программно-аппаратный комплекс для коммутации сигналов и интерпретации данных.
Контролируемым изделием может быть, в частности, трубопровод /CN 104076095, G01N 29/04, G01N 29/44, 2014/.
В аналоге полученный на аппаратуре сигнал сравнивают с эталонным сигналом, полученным с помощью той же аппаратуры для заведомо исправного изделия.
Недостатком известного аналога является слабый сухой акустический контакт пьезоэлектрических преобразователей с наружной поверхностью контролируемого изделия, приводящего к малой чувствительности аппаратуры к выявляемым дефектам.
Известна аппаратура, в частности, для контроля защитного изоляционного покрытия технологических или магистральных трубопроводов, содержащая две кольцевые приемо-передающие акустические системы, расположенные на базовом расстоянии друг от друга вдоль контролируемого трубопровода и выполненные в виде антенных решеток пьезоэлектрических преобразователей с сухим точечным контактом, прикрепляемых к открытому участку контролируемого трубопровода с помощью прижимных устройств, и программно-аппаратный комплекс для коммутации сигналов и интерпретации данных, электрически связанный с антенными решетками /US 2014202249, кл. G01H 5/00, G01N 29/04, 2014/.
Данная аппаратура принята за прототип, недостатком которого так же как и предыдущего аналога, является слабый сухой акустический точечный контакт прижимаемых к наружной поверхности пьезоэлектрических преобразователей.
Вторым недостатком прототипа является отсутствие в нем устройства позиционирования, что ограничивает контролируемую область исследований трубопровода.
Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является устранение перечисленных недостатков прототипа, т.е. увеличение сухого точечного контакта пьезоэлектрических преобразователей приемо-передающих акустических систем и обеспечение возможности позиционирования аппаратуры вдоль трубопровода.
Данный технический результат достигают за счет того, что известная аппаратура для контроля защитного изоляционного покрытия технологических или магистральных трубопроводов, содержащая две кольцевые приемо-передающие акустические системы, расположенные на базовом расстоянии друг от друга вдоль контролируемого трубопровода и выполненные в виде антенных решеток пьезоэлектрических преобразователей с сухим точечным контактом, прикрепляемых к открытому участку контролируемого трубопровода с помощью прижимных устройств, и программно-аппаратный комплекс для коммутации сигналов и интерпретации данных, электрически соединенный с антенными решетками, дополнительно содержит устройство позиционирования, выполненное в виде двух поясов с пазами, ориентированными вдоль образующих трубопровода, при этом антенные решетки выполнены в виде съемных модулей пьезоэлектрических преобразователей, установленных в пазы каждого из поясов устройства позиционирования, причем прижимные устройства каждой антенной решетки выполнены в виде магнитопроводов, установленных в съемных модулях антенных решеток.
В аппаратуре пьезоэлектрические преобразователи в съемных модулях установлены в шахматном порядке.
В аппаратуре магнитопроводы установлены в съемных модулях между преобразователями в шахматном порядке.
В аппаратуре вокруг каждого преобразователя антенных решеток установлены защитные манжеты.
В аппаратуре для усиления сухого акустического контакта пьезоэлектрических преобразователей с наружной поверхностью трубопровода, каждый из преобразователей антенных решеток выполнен подпружиненным.
В аппаратуре пояс с продольными пазами выполнен из винипласта, закрепляемого на трубопроводе с помощью магнитопроводов.
Аппаратура дополнительно снабжена задатчиком базового расстояния между приемо-передающими системами.
Задатчик базового расстояния между приемо-передающими системами выполнен в виде рулетки или линейки на жесткой основе.
Две кольцевые приемо-передающие акустические системы механически соединены с помощью жестких связей.
Жесткие связи двух кольцевых приемо-передающих систем выполнены в виде двух или трех соединительных стержней.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлена общая схема реализации изобретения на трубопроводе; на фиг. 2 - фотографии системы на трубопроводе; на фиг. 3 - схема части кольцевой приемо-передающей акустической системы; на фиг. 4, 5 - съемный модуль пьезоэлектрических преобразователей с сухим точечным контактом в различных ракурсах.
Аппаратура для контроля защитного изоляционного покрытия трубопровода 1 содержит две кольцевые приемо-передающие акустические системы 2 и 3 (фиг. 1, 2), расположенные на базовом расстоянии L друг от друга вдоль трубопровода 1.
Каждая кольцевая приемо-передающая система 2, 3 выполнена в виде антенных решеток 4, 5 (фиг. 1) пьезоэлектрических преобразователей. На фиг. 1 каждая из антенных решеток состоит из 16 преобразователей.
Каждая кольцевая приемо-передающая система 2, 3 включает в себя устройства позиционирования, в свою очередь, каждое из которых выполнено в виде пояса 6 (фиг. 3) с пазами 7, ориентированными вдоль образующих трубопровода 1 (фиг. 1, 2).
Антенные решетки 4, 5 выполнены в виде съемных модулей 8 пьезоэлектрических преобразователей, установленных в пазы 7 каждого из поясов 6 (на фиг. 3 представлена только часть пояса).
Имеются также прижимные устройства, выполненные в виде магнитопроводов 9 (фиг. 4), установленных в шахматном порядке между пьезоэлектрическими преобразователями 10, которые в съемных модулях 8 также установлены в шахматном порядке.
Подобная установка магнитопроводов 9 и преобразователей 10 позволяет усилить сухой акустический контакт преобразователей 10 с поверхностью трубопровода 1 через протектор 11.
Для этой же цели каждый из пьезоэлектрических преобразователей 10 выполнен подпружиненным.
Каждый пояс 6 с продольными пазами 7 может быть выполнен из винипласта и снабжен своими магнитопроводами (на чертеже магнитопроводы поясов 6 не показаны).
Все съемные модули 8 пьезоэлектрических преобразователей 10 электрически соединены с помощью проводов 12 с программно-аппаратным комплексом 13 для коммутации сигналов и интерпретаций данных (фиг. 3).
Аппаратура может дополнительно содержать задатчик базового расстояния L между приемо-передающими системами, быть выполнена в виде или линейки на жесткой основе или рулетки.
Две кольцевые приемо-передающие системы могут быть механически соединены с помощью жестких связей (на фиг. 2 не показаны), так что перемещаться вдоль трубопровода 1 аппаратура может только целиком.
Жесткие связи могут обеспечить прикрепленные к поясам 6 жесткие стержни (не показаны).
Аппаратура для контроля защитного изоляционного покрытия технологических или магистральных трубопроводов работает следующим образом.
Перед эксплуатацией аппаратура проходит метрологическую аттестацию. Для заданного базового расстояния L изучается реакция и отклики аппаратуры на трубопроводе с заведомо исправным защитным изоляционным покрытием (диаметры трубопровода могут быть различными).
Затем на трубопроводе 1 закрепляют с помощью магнитопроводов (на чертежах не показаны) пояса 6 (фиг. 3) с продольными пазами 7.
Потом в продольные пазы 7 устанавливают съемные модули 8 пьезоэлектрических преобразователей 10.
Благодаря наличию магнитопроводов 9 (фиг. 4) и подпружиненности каждого преобразователя 10 получается надежный сухой акустический контакт пьезоэлектрических преобразователей 10 с поверхностью трубопровода 1 через их протекторы 11.
С помощью программно-аппаратного комплекса 13 на антенные решетки 4 подаются электрические сигналы по разработанной программе. По контролируемому участку трубопровода 1 распространяются направленные (например, поперечные) акустические волны (на фиг. 1 прямыми линиями показаны направления акустических волн).
Антенные решетки 5 принимают акустические волны от антенных решеток 4.
Программно-аппаратный комплекс 13 обрабатывает полученную информацию и сравнивает ее с эталонным (или опорным) сигналом, полученным для заведомо исправного трубопровода 1.
Если в трубопроводе 1 на контролируемом участке произошла адгезия защитного изоляционного покрытия, например, в месте 14 (фиг. 1), то программно-аппаратный комплекс 13 выдает оператору сигнал тревоги.
После окончания исследований данного контролируемого участка трубопровода 1, пояса 6 передвигаются в соседнее место трубопровода для проведения аналогичных исследований.
При этом на новом контрольном участке добиваются также высокого сухого акустического контакта пьезоэлектрических преобразователей с наружной поверхностью трубопровода 1.
Этим достигается поставленный технический результат.