САМОХОДНЫЙ ВНУТРИТРУБНЫЙ СНАРЯД-ДЕФЕКТОСКОП

Изобретение относится к области неразрушающего контроля нефтегазопроводов и может быть использовано для определения пространственных координат дефектов, а также для измерения пройденного самоходным внутритрубным снарядом-дефектоскопом расстояния.
Известно устройство - кроулер КРОТ Х-85 (кроулерная тележка IRIS производства фирмы IPSI (Франция), http://www.testron.ru/ru/view/217/), включающая колесную тележку, с закрепленными на ней независимыми двигателями передних и задних колес, аккумуляторами, рентгеновским аппаратом, блоком электроники и устройством связи. Данный кроулер предназначен для внутритрубной панорамной радиографии сварных швов трубопроводов большого диаметра в полевых условиях.
Недостатком такого устройства является использование рентгеновского аппарата и пленок, нуждающихся в периодической замене. А также невозможность определения осевой линии трубы, ее координат и дефектов на самой трубе.
Известен внутритрубный крот для контроля качества сварных торцевых соединений (патент на изобретение РФ №2285252, МПК G01N 23/18), включающий самоходное шасси с платформой, на которой размещены аккумулятор, источник рентгеновского излучения, блок камер для преобразования рентгеновского излучения в электрический сигнал, датчики позиционирования, устройство возврата крота на исходную позицию. Крот предназначен для контроля качества сварных торцевых соединений путем испускания рентгеновского излучения и приема отраженного сигнала от сварных швов.
Недостатками такого устройства являются использование источников рентгеновского излучения, трудоемких в исполнении, контроль дефектов сварных швов только с внутренней стороны магистральных газо- и нефтепроводов. А также определение и фиксация координат дефектных мест по количеству обследованных сварных швов без привязки к местности.
Наиболее близким является внутритрубный снаряд-дефектоскоп с колесными одометрами (патент на изобретение РФ №2334980, МПК G01N 27/83, F17D 5/02, G01B 7/14), включающий цилиндрический магнитопровод гермоконтейнер, закрепленные на нем полюсы постоянного магнита, щетки-магнитопроводы и эластичные манжеты с колесами, установленные за пределами полюсов магнита, концентрический ряд ластов с пластинками-накладками, размещенными между полюсами постоянного магнита, в каждом из ластов вмонтированы герметично дефектоскопические датчики, предназначенные для измерения напряженности магнитного поля трубопровода, внутри контейнера помещен блок электроники с приборами ориентации и навигации, а также блок источников электрического питания, в задней части гермоконтейнера расположены два колесных одометра. Данный снаряд-дефектоскоп позволяет определять точные координаты дефектных мест трубопровода с привязкой к местности.
Недостатками устройства являются передвижение снаряда только за счет давления газа или нефти в трубопроводе, т.е. отсутствие самоходности, и невозможность визуального контроля внутренней поверхности трубы.
Задачей заявляемой полезной модели является разработка самоходного снаряда-дефектоскопа, способного определять дефектные участки по всей длине трубопровода, а не только сварных швов, а также осуществлять визуальный контроль внутренней поверхности и пространства не введенного в эксплуатацию трубопровода.
Технический результат заключается в том, что движение снаряда-дефектоскопа без воздействия внешних моментов и сил по трубопроводу и определение дефектных участков и посторонних предметов по всей длине не введенного в эксплуатацию трубопровода осуществляется за счет введения следующих технических средств: дополнительных колес, двигателя, радиопередатчика-приемника, видеокамеры с подсветкой.
Поставленная задача решается тем, что самоходный внутритрубный снаряд-дефектоскоп, содержащий цилиндрический контейнер, являющийся магнитопроводом, закрепленные на нем в передней и задней частях полюсы постоянного магнита, щетки-магнитонроводы, размещенные в радиальных направлениях между полюсами постоянного магнита и трубопроводом, концентрический ряд ластов, размещенных между полюсами постоянного магнита, в каждом из ластов вмонтированы дефектоскопические датчики, внутри контейнера размещен блок электроники с приборами ориентации и навигации, а также блок источников электрического питания, два колесных одометра, один из которых расположен в задней части контейнера, согласно заявляемому техническому решению дополнительно содержит вал с двумя жестко закрепленными колесами, расположенные в задней части контейнера, двигатель, жестко закрепленный на контейнере, и соединенный через механическую передачу с валом, два колеса в передней части контейнера, видеокамера с подсветкой в передней части контейнера, соединенная с блоком электроники, радиоприемник-передатчик, закрепленный на контейнере, при этом второй колесный одометр расположен в передней части контейнера. При этом два колеса в передней части контейнера расположены относительно колесного одометра с образованием угла 120°. Ось вращения вала с двумя жестко закрепленными колесами параллельна оси вращения колесного одометра, расположенного в задней части контейнера.
Полезная модель поясняется чертежами: фиг.1 - фиг.2.
На фиг.1 изображен общий вид самоходного внутритрубного снаряда-дефектоскопа.
На фиг.2 изображен вид сзади самоходного внутритрубного снаряда-дефектоскопа.
Позициями па чертежах обозначены: 1 - контейнер, 2 - дефектоскопические датчики, 3 - блок электроники, 4 - блок источников электрического питания, 5, 6 - колесные одометры, 7 - блок двигателя с механической передачей, 8 - постоянный магнит, 9, 10 - щетки-магнитопроводы, 11 - ласты, 12 - трубопровод, 13 - передние колеса, 14 - вал, 15 - задние колеса, 16 - видеокамера с подсветкой, 17 - радиопередатчик-приемник.
Самоходный внутритрубный снаряд-дефектоскоп (фиг.1) включает цилиндрический контейнер 1, являющийся магнитопроводом, дефектоскопические датчики 2, блок электроники 3 с приборами ориентации и навигации, блок источников электрического питания 4, два колесных одометра 5, 6, установленные на контейнере 1, блок двигателя с механической передачей 7. На контейнере 1 в передней и задней частях закреплены полюсы N и S постоянного магнита 8, к которым прикреплены щетки-магнитопроводы 9 и 10 в радиальных направлениях между полюсами постоянного магнита 8 и трубопроводом 12. На контейнере 1 между полюсами N и S магнита 8 закреплен концентрический ряд ластов 11, каждый из которых представляет собой полиуретановую пружинящую пластину с вмонтированными дефектоскопическими датчиками 2, предназначенными для измерения напряженностей магнитного поля. Наличие постоянного магнита 8 и ряда дефектоскопических датчиков 2 магнитного поля свидетельствуют о том, что самоходный внутритрубпый снаряд-дефектоскоп является коррозионным снарядом, определяющим нарушение материала в стенках трубы и пройденное снарядом-дефектоскопом расстояние с помощью колесных одометров 5, 6. Для центрирования снаряда-дефектоскопа в трубопроводе 12 в передней части контейнера 1 закреплены два колеса 13 и колесный одометр 6 с образованием угла 120° между ними. Блок двигателя с механической передачей 7 (фиг.2), закрепленный в задней части контейнера 1, соединен с валом 14. На валу 14 жестко закреплены два колеса 15. Таким образом, колесный одометр 5 и колеса 15 в задней части контейнера 1 также осуществляют центрирование снаряда-дефектоскопа в трубопроводе 12. Ось вращения вала 14 параллельна оси вращения колесного одометра 5. В передней части контейнера 1 установлена видеокамера с подсветкой 16, соединенная с блоком электроники 3. В видеокамеры с подсветкой 16 может быть использована, например, видеокамера с ИК-подсветкой AVS635CPR. Блок источников электрического питания 4 собран на основе аккумуляторных батарей, например, аккумуляторов Ventura HR 1221W. В качестве двигателя 7 может быть использован электродвигатель постоянного тока для портативной техники с напряжением питания 12 B серии DH 1122.2/2724ХХ. На блоке двигателя 7 с механической передачей закреплен радиопередатчик-приемник 17, предназначенный для связи с оператором.
Устройство работает следующим образом.
В процессе выполнения строительных работ по введению в эксплуатацию новых трубопроводов выполняют обследование уложенной, но не засыпанной трубы. Трубы укладывают плетями по 1-5 км и открытые концы на данном этапе не сваривают. Далее осуществляют пропуск самоходного внутритрубного снаряда-дефектоскопа, что дает точные координаты осевой линии для осуществления расчетов ресурса трубопровода, дефектных участков по всей длине трубопровода, и информацию о наличии возможных посторонних предметов, оставленных в трубе.
После установки снаряда-дефектоскопа внутрь не введенного в эксплуатацию трубопровода 12 и подключения питающих напряжений от блока источников электрического питания 4 в контейнере 1 ко всем дефектоскопическим датчикам 2, блоку двигателя с механической передачей 7, радиопередатчику-приемнику 17, видеокамере с подсветкой 16, к колесным одометрам 5, 6, блоку электроники 3, а также к другим электроэлементам, самоходный внутритрубный снаряд-дефектоскоп готов к работе. При получении радиопередатчиком-приемником 17 сигнала от оператора о необходимости движении снаряда-дефектоскопа блок двигателя с механической передачей 7 начинает передавать вращающий момент на вал 14 с задними колесами 15. В связи с чем возникает движущая сила, которая приводит в движение снаряд-дефектоскоп и заставляет его перемещаться по трубопроводу па передних колесах 13 и задних колесах 15. За счет упругости ластов 11 дефектоскопические датчики 2 прижимаются к поверхности трубопровода 12. Во время движения снаряда-дефектоскопа за счет полюсов N-S магнита 8 через щетки-магнитопроводы 9 и 10 создаются замкнутые линии магнитной напряженности и производится намагничивание трубопровода 12. За счет наличия неровностей в виде отверстий, выступов, швов, коррозии и т.д. различные участки трубы имеют разную напряженность, так что каждый магниточувствительный дефектоскопический датчик 2 преобразует изменяющиеся локальные напряженности магнитных полей в пропорциональные электрические напряжения. Видеокамера с подсветкой 16 производит контроль внутренней поверхности и пространства трубопровода 12 и передает информацию в блок электроники 3. Движение снаряда приводит во вращение колесные одометры 5 и 6, которые фиксируют пройденное снарядом-дефектоскопом расстояние. Также в состав блока электроники 3 входят гироскопические датчики угловой скорости и акселерометры. При постобработке сигналов дефектоскопических датчиков 2, гироскопических датчиков угловой скорости и акселерометров и колесных одометров 5, 6 фиксируют моменты прохождения дефектов трубопровода, определяют в компьютере их координаты, а также осевую линию трубопровода 12. По сигналам с видеокамеры 16 устанавливают наличие посторонних предметов в трубопроводе 12.
Введение в конструкцию дополнительных колес, двигателя, видеокамеры с подсветкой, радиопередатчика-приемника обеспечивает определение осевой линии трубопровода, дефектных участков и посторонних предметов по всей длине трубопровода до момента введения его в эксплуатацию.