Указатель часовых координат на поверхности трубопровода

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к устройствам контрольно-измерительной техники, в частности, к указателю часовых координат на поверхности трубопровода и может быть использована с возможностью определения точного часового положения на образующей трубопровода сварных швов и других дефектов.
Уровень техники
Известен прибор контроля трубопровода с наклонным намагничивающим устройством, содержащий цилиндрический корпус прибора по меньшей мере два полюсных магнита, имеющих противоположные полярности, причем каждый полюсный магнит расположен на расстоянии от другого полюсного магнита и закручен по спирали меньше чем на половину витка вокруг цилиндрического корпуса, прибора для создания единого наклонного магнитного поля вокруг цилиндрического корпуса прибора и для обеспечения 360° покрытия одним наклонным магнитным полем внутренней стенки трубопровода без принудительного вращения узла намагничивающего устройства; прибор контроля трубопровода по п. 1, в котором величина закрутки находится в диапазоне от 30 до 150°; прибор контроля трубопровода по п. 1, дополнительно содержащий по меньшей мере один полюсный магнит, имеющий гибкую верхнюю поверхность; прибор контроля трубопровода по п. 3, в котором упомянутая гибкая верхняя поверхность представляет собой щетки; прибор контроля трубопровода по п. 1, дополнительно содержащий группу датчиков магнитного потока, расположенных вокруг упомянутого цилиндрического корпуса прибора и между указанными двумя полюсными магнитами; прибор контроля трубопровода по п. 5, в котором упомянутая группа датчиков магнитного потока расположена по спирали; прибор контроля трубопровода по п. 6, дополнительно содержащий первый конец упомянутой группы датчиков магнитного потока, продолжающийся на расстояние «Δ» за линию, на которой расположен второй конец упомянутой группы; прибор контроля трубопровода по п. 1, в котором указанное единое наклонное магнитное поле имеет направление в пределах от 30 до 60° по отношению к центральной продольной оси указанного цилиндрического корпуса прибора; прибор контроля трубопровода по п. 1, в котором каждый полюсный магнит проходит на расстояние между передним и задним радиальными дисками цилиндрического корпуса прибора; прибор контроля трубопровода, содержащий: узел намагничивающего устройства, содержащий цилиндрический корпус прибора и одну пару полюсных магнитов, имеющих противоположные полярности; каждый полюсный магнит указанной пары полюсных магнитов расположен на расстоянии от другого полюсного магнита, расположен по спирали вокруг указанного цилиндрического корпуса и имеет первый конец и второй конец, который совместно с первым концом находится на горизонтальном цилиндрическом сегменте на цилиндрическом корпусе прибора напротив первого конца другого полюсного магнита, чтобы сформировать магнитную цепь, которая формирует магнитный поток, проходящий в спиральном направлении вокруг цилиндрического корпуса прибора; прибор контроля трубопровода по п. 10, в котором указанный цилиндрический корпус выполнен с возможностью перемещения линейно в направлении протекания продукта внутри трубопровода; прибор контроля трубопровода по п. 10, в котором каждый полюсный магнит размещен по спирали в пределах от 30 до 150°; прибор контроля трубопровода, содержащий: первый конец, второй конец, противоположный первому концу, и одну секцию первичного датчика, расположенную между первым и вторым концами, секция первичного датчика содержит: по существу жесткую рамку, по меньшей мере одну пару магнитов, каждый магнит в указанной паре расположен по спирали меньше чем на половину витка вокруг по существу жесткой рамки и представляет собой сплошной магнитный полюс противоположной полярности от другого магнита в магнитной паре, по меньшей мере один датчик, причем указанная по меньшей мере одна пара магнитов формирует первое магнитное поле, имеющее ориентацию, направленную наклонно по отношению к каждому из окружного и аксиального направлений, при этом прибор контроля трубопровода при использовании в трубопроводе выполнен с возможностью генерирования одного или более наклонных магнитных полей, каждое из которых имеет указанную ориентацию, причем одно или более наклонных магнитных полей содержит первое магнитное поле и все другие магнитные поля, которые излучаются прибором контроля трубопровода и ориентированы наклонно по отношению к каждому из окружных и аксиальных направлений (см. пат. RU №2557336, МПК G01N 27/83, опубл. 20.07.2015 г., бюл. №20).
Недостатком данного прибор контроля трубопровода с наклонным намагничивающим устройством является сложность конструкции, отсутствие возможности определения точного часового положения дефектов на образующей трубопровода.
Известно устройство для замера параметров трубопровода, содержащее закрепляемый на трубопроводе держатель, на котором установлен датчик, при этом держатель выполнен в виде зажима из цельной ленты пружинной стали, а зажим имеет форму, обеспечивающую захват трубопровода, по меньшей мере, по трем точкам, разнесенным в окружном направлении относительно друг друга, а датчик установлен на площадке, закрепленной на поверхности цельной ленты, с противоположенной ее стороны от любой из упомянутых точек касания с трубопроводом (см. пат. RU №2620769, МПК G01H 9/00, опубл. 29.05.2017 г., бюл. №16).
Недостатком данного устройства для замера параметров трубопровода является сложность конструкции, невысокая точность определения часового положения дефектов на образующей трубопровода.
Известно устройство для ультразвуковой диагностики теплоизолированных поверхностей трубопроводов и оборудования, включающее люк доступа к внешней поверхности исследуемой стенки, вмонтированный в теплоизоляцию, технологический шаблон, закрепленный на внешней поверхности исследуемой стенки и фиксирующий координаты контрольных точек, в которых измеряют толщину стенок, и переносной датчик ультразвукового контроля, соединенный сигнальным кабелем с электронным блоком, при этом технологический шаблон выполнен в виде одной или нескольких направляющих трубок, закрепленных на исследуемой поверхности внутри люка доступа перпендикулярно к исследуемой поверхности, при этом поперечное сечение каждой направляющей трубки принято таким, чтобы в направляющей трубке размещался датчик ультразвукового контроля, кроме того, каждая направляющая трубка оборудована направляющими пазами или выступами, ориентированными в заданном направлении, а датчик ультразвукового контроля, вводимый в направляющую трубку, оборудован штоком-держателем, а также устройствами, центрирующими датчик ультразвукового контроля относительно направляющей трубки, и ответными элементами для направляющих пазов или выступов, которыми оборудована каждая направляющая трубка (см. пат. RU №2760919, МПК G01N 29/04, опубл. 01.12.2021 г., бюл. №34).
Недостатком данного устройства для ультразвуковой диагностики теплоизолированных поверхностей трубопроводов и оборудования является сложность определения остаточного коррозионного ресурса трубопроводов и оборудования.
Известны часы с индикацией видимой границы звездного неба в реальном времени, содержащие корпус, циферблат, часовой механизм, стрелочный механизм, при этом они дополнительно содержат: - механизм подвижной карты звездного неба, кинематически связанный с часовым механизмом и содержащий по меньшей мере два соосно установленных диска, вращающихся разнонаправленно относительно общей оси вращения, причем на одном подвижном диске обозначены границы видимых областей звездного неба для разных широт, причем каждая граница выделена для однозначной идентификации широты, и 24-часовая шкала времени, нанесенная по контуру окружности диска; а на втором подвижном диске нанесена карта звездного неба, - шкалу городов, расположенную на циферблате и содержащую 24 названия населенных пунктов по количеству часовых зон, причем каждый город относится к определенному часовому поясу из 24, при этом каждый город указанной шкалы выделен таким образом, чтобы однозначно идентифицировать широту населенного пункта, - универсальный указатель выбора города/часовой зоны для определения видимой границы области звездного неба для выбранного города/часовой зоны, - механизм для выбора города/часовой зоны; прибор времени по п. 1, при этом механизм подвижной карты звездного неба дополнительно содержит редуктор, колесо диска с картой звездного неба, передаточное колесо карты звездного неба, колесо корректора, рычаг корректора, звездочку переключения универсального указателя выбора города/часовой зоны, звездочку, состоящую из 12 зубьев, второе часовое колесо и добавочное колесо; прибор времени по п. 2, при этом редуктор обеспечивает передаточное соотношение, кратное годовому; прибор времени по п. 2, при этом редуктор состоит из первого колеса редуктора, первого триба редуктора, второго колеса редуктора, второго триба редуктора, третьего колеса редуктора, третьего триба редуктора, четвертого колеса редуктора, четвертого триба редуктора, пятого колеса редуктора; прибор времени по п. 4, при этом соотношение количества зубьев колес и трибов редуктора выбрано для получения следующего передаточного отношения:
earth
i=36/28×42/12×50/12×51/12×55/12=365,23; прибор времени по п. 4, при этом кинематическое движение на первое колесо редуктора передается от часового колеса; прибор времени по п. 4, при этом на полотне пятого колеса редуктора расположен фиксатор звездочки, который фиксирует звездочку, состоящую из 12 зубьев; прибор времени по п. 7, отличающийся тем, что звездочка, состоящая из 12 зубьев, закреплена на оси передаточного колеса карты звездного неба и вращается вместе с ним; прибор времени по п. 2, отличающийся тем, что передаточное колесо карты звездного неба передает движение на колесо карты звездного неба, которое совершает один оборот в год; прибор времени по п. 9, при этом на колесе карты звездного неба закреплен диск с картой звездного неба; прибор времени по п. 9, при этом на оси диска с картой звездного неба может быть закреплена стрелка звездного времени; прибор времени по п. 11, при этом стрелка звездного времени совершает один оборот за одни звездные сутки, равные 23 часам 56 минутам; прибор времени по п. 2, при этом передаточное колесо карты звездного неба взаимодействует с колесом корректора, на оси которого жестко закреплено храповое колесо корректора; прибор времени по п. 13, при этом с храповым колесом корректора взаимодействует рычаг корректора, на котором расположен палец корректора, выступ переключения звездочки переключения универсального указателя города/часовой зоны и кнопка рычага корректора; прибор времени по п. 14, при этом рычаг корректора подпружинен пружиной рычага корректора; прибор времени по п. 14, при этом рычаг корректора взаимодействует со звездочкой переключения универсального указателя города/часовой зоны; прибор времени по п. 14, при этом угол поворота храпового колеса корректора при помощи пальца корректора рассчитан таким образом, чтобы повернуть на один зуб звездочку, состоящую из 12 зубьев; прибор времени по п. 2, при этом звездочка переключения универсального указателя города/часовой зоны имеет 24 зуба; прибор времени по п. 18, при этом на оси звездочки переключения универсального указателя города/часовой зоны установлен универсальный указатель выбора города/часовой зоны; прибор времени по п. 2, при этом передаточное соотношение между передаточным колесом карты звездного неба и колесом диска с картой звездного неба равно двум; прибор времени по п. 2, при этом второе часовое колесо насажено на часовое колесо и передает движение на добавочное колесо; прибор времени по п. 21, при этом добавочное колесо взаимодействует с подвижным диском механизма подвижной карты звездного неба, на котором обозначены границы видимых областей звездного неба для разных широт и 24-часовая шкала времени; прибор времени по п. 22, при этом подвижный диск механизма подвижной карты звездного неба, на котором обозначены границы видимых областей звездного неба для разных широт и 24-часовая шкала времени, может быть выполнен в виде зубчатого колеса и иметь по окружности зубчатый венец для взаимодействия с добавочным колесом; прибор времени по п. 23, при этом указанный подвижный диск механизма подвижной карты, на котором обозначены границы видимых областей звездного неба для разных широт и 24-часовая шкала времени, совершает один оборот за сутки; прибор времени по п. 24, при этом указанный подвижный диск механизма подвижной карты звездного неба, котором обозначены границы видимых областей звездного неба для разных широт и 24-часовая шкала времени, может быть выполнен прозрачным, а границы видимых областей звездного неба нанесены на его поверхность, причем указанные границы могут быть нанесены через каждые 5 или 10 градусов широты; прибор времени по п. 25, при этом 24-часовая шкала времени, нанесенная на этот подвижный диск, может иметь темную часть, обозначающую ночное время, и светлую часть, обозначающую дневное время; прибор времени по п. 1, при этом на второй подвижный диск механизма подвижной карты звездного неба помимо карты звездного неба может быть нанесена шкала месяцев от января до декабря, при этом указанный диск делает один оборот за один год; прибор времени по п. 27, при этом на оси второго подвижного диска механизма подвижной карты звездного неба может быть установлен указатель звездного времени, выполненный в виде стрелки;
прибор времени по п. 27, отличающийся тем, что карта звездного неба может быть либо картой звездного неба, видимого на Южном полушарии, либо картой звездного неба, видимого на Северном полушарии; прибор времени по п. 1, при этом шкала городов содержит названия городов, расположенные по окружности на расстоянии 15 градусов относительно друг друга; прибор времени по п. 1, при этом выделение города на шкале городов, идентифицирующее его широту, и выделение границы видимой области звездного неба, которая соответствует этой широте, может быть либо графическим, либо световым; прибор времени по п. 31, при этом графическое либо световое выделение каждого города и каждой границы видимой области звездного неба должно быть одинаковым для однозначного и точного определения видимой области звездного неба на этой широте; прибор времени по п. 31, отличающийся тем, что графическое выделение может быть при помощи цвета, или при помощи символа, или при помощи линий; прибор времени по п. 31, отличающийся тем, что световое выделение может быть при помощи применения люминофора разного цвета свечения; прибор времени по п. 1, при этом механизм для выбора города выполнен в виде кнопки, расположенной на корпусе часов; прибор времени по п. 1, при этом механизм для выбора города выполнен в виде дополнительной головки/колесика на корпусе, которое осуществляет воздействие на рычаг корректора посредством кулачка либо звездочки; прибор времени по п. 1, при этом механизм для выбора города выполнен в виде вращающегося безеля, который взаимодействует с механизмом коррекции выбранного города или механизмом заводной головки; прибор времени по п. 1, при этом механизм для выбора города является составной частью блока-корректора 24 позиций (см. пат. RU №2767151, МПК G04B 19/00, опубл. 16.03.2022 г., бюл. №8).
Недостатком данных часов с индикацией видимой границы звездного неба в реальном времени, является сложность конструкции и невозможность их применения для определения координат на поверхности трубопровода.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному результату, принятая авторами за прототип является система определения координат трассы подземного трубопровода, содержащая внутритрубный инспектирующий снаряд, включающий герметичный контейнер, эластичные манжеты, жестко закрепленные в носовой и хвостовой частях контейнера, последовательно соединенные датчик пути, установленный на внешней поверхности контейнера, блок вычислений и управления и регистратор, трехкомпонентный гироскопический измеритель угловой скорости и трехкомпонентный акселерометр, размещенные внутри контейнера, три ряда расположенных по окружностям ультразвуковых приемопередающих преобразователей, расположенных попарно и диаметрально противоположно на внешней поверхности по n в каждом ряду в носовой, хвостовой и средней частях контейнера, подключенные к информационным входам блока вычислений и управления, при этом в нее дополнительно введены акселерометр широкого диапазона измерения по продольной оси контейнера, три усилителя, соединенные своими входами с выходами трехкомпонентного измерителя угловой скорости, датчики сигналов маркеров с аналого-цифровым преобразователем, контроллером и датчик температуры, которые расположены внутри контейнера и соединены через первую системную шину с регистратором; система для определения координат трассы подземного трубопровода по п. 1, при этом регистратор выполнен в виде переносного долговременного запоминающего устройства, а блок вычислений и управления - в виде бортового процессора и наземной подсистемы в составе блоков ввода данных маркерных точек, переключения диапазонов гироскопических измерителей угловой скорости и переключения продольных акселерометров, вычисления сигналов коррекции по углам тангажа и крена, вычисления оценок параметров ориентации, идентификации смещения нулей гироскопических измерителей угловой скорости и акселерометров, а также устройства согласования, сумматора, вычислителя декартовых координат, фильтра нижних частот, детектора уровня вибрации и устройства сравнения, причем выходы переносного долговременного запоминающего устройства по каналам измерения угловых скоростей и линейных ускорений соединены через вторую системную шину с блоком переключения диапазонов измерителей угловой скорости и акселерометров, первая группа выходов которого соединена с первой группой входов блока идентификации смещения нулей инерциальных датчиков и через сумматор с первыми группами входов блока вычисления оценок параметров ориентации и блока вычисления сигналов коррекции по углам тангажа и крена, вторая группа входов которого соединена с второй группой выходов блока переключения диапазонов гироскопических измерителей угловой скорости и акселерометров, а два выхода соединены с соответствующими входами блока вычисления оценок параметров ориентации, третий вход которого соединен через вторую системную шину и устройство согласования с одним из выходов блока ввода данных маркерных точек, остальные выходы которого через устройство согласования и вторую системную шину связаны с второй группой входов блока идентификации смещения нулей инерциальных датчиков, третья группа выходов переносного долговременного запоминающего устройства через вторую системную шину соединены с соответствующими входами блоков вычисления сигналов коррекции по углам тангажа и крена, идентификации смещения нулей инерциальных датчиков, а также вычислителя декартовых координат, вычисления оценок параметров ориентации, выходы которого соединены с четвертой группой входов блока идентификации смещения нулей инерциальных датчиков и второй группой входов вычислителя декартовых координат, выходы которого соединены с пятой группой входов блока идентификации смещения нулей инерциальных датчиков, группа выходов которого соединена с второй группой входов сумматора, а два одиночных выхода соединены с соответствующими входами блоков вычисления оценок параметров ориентации и вычисления сигналов коррекции по углам тангажа и крена, выход переносного долговременного запоминающего устройства по каналу измерения температуры через вторую системную шину соединен с соответствующим входом блока идентификации смещения нулей инерциальных датчиков, кроме того, ультразвуковые приемопередающие преобразователи соединены через вторую системную шину, фильтр нижних частот и детектор уровня вибрации с входами устройства сравнения (см. пат RU №2197714, МПК G01B 17/00, опубл. 27.01.2003 г., бюл. №3).
Недостатком данной системы определения координат трассы подземного трубопровода является сложность определения координат трассы.
Раскрытие полезной модели
Задачей предлагаемой полезной модели является разработка указателя часовых координат, установленного на поверхности трубопровода с возможностью определения точного часового положения на образующей трубопровода сварных швов, дефектов, дополнительного диагностического контроля, результатов в соответствии с СТО Газпром 2-2.3-1050-2016.
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к определению точного часового положения на образующей трубопровода сварных швов, дефектов, дополнительного диагностического контроля, результатов в соответствии с СТО Газпром 2-2.3-1050-2016.
Технический результат достигается с помощью указателя часовых координат, установленного на поверхности трубопровода, содержащего корпус, индикатор, крепежи передней панели, крепежи задней панели, разъем зарядного устройства, при этом он дополнительно содержит кнопки «Питание», «Пауза», «Калибровка», платы микроконтроллера, платы гироскопа, платы индикатора, разъем HS платы кнопок Key Pad, разъем крепежа, батареи, при этом на корпусе закреплены передняя панель, содержащая указатель, индикатор, крепежи передней панели, крепежи задней панели, разъема зарядного устройства, кнопки «Питание», «Пауза», «Калибровка», магнит, платы микроконтроллера, разъем платы гироскопа, разъем платы индикатора Disp, крепеж платы индикатора, разъем HS платы кнопок Key Pad, разъем HS, крепеж платы кнопок, батареи.
Краткое описание чертежей и иных материалов
На фиг. 1 дан указатель часовых координат на поверхности трубопровода, общий вид спереди.
На фиг. 2, то же, вид сзади.
На фиг. 3, то же, магнитная система.
На фиг. 4, то же, плата микроконтроллера и гироскопа.
На фиг. 5, то же, индикатор, общий вид.
На фиг. 6, то же, индикатор, вид сзади.
На фиг. 7, то же, плата кнопок.
На фиг. 8, то же, передняя панель.
На фиг. 9, то же, задняя панель.
Осуществление полезной модели
Указатель часовых координат на поверхности трубопровода содержит переднюю панель 1 корпуса 4 указателя, индикатор 2, крепеж 3 передней панели 1 корпуса 4 указателя, заднюю панель 5 корпуса 4 указателя, разъем 6 зарядного устройства, заднюю панель 7 корпуса 4 указателя, крепеж 8 задней панели 5, кнопки: 9 «Питание», 10 «Пауза», 11 «Калибровка», магнит 12, плату 13 микроконтроллера CPW, разъем Н2 14, плату 15 гироскопа CYRO, разъем H1 16, плату 17 индикатора Disp, крепеж 18 платы 17 индикатора, раъем Н3 19, плату кнопки Key Pad 20, разъем Н5 21, крепеж 22 платы кнопок, батарею 23.
Указатель часовых координат на поверхности трубопровода эксплуатируют следующим образом. Указатель часовых координат (УЧК) на поверхности трубопровода разработан с целью определения точного часового положения на образующей трубопроводов продольных сварных швов, дефектов и др. Необходимость разработки в основном связана с проведением работ по дополнительному диагностическому контролю (ДДК) результатов внутритрубной диагностики (ВТД) в соответствии с СТО Газпром 2-2.3-1050-2016. Работы по ДДК ведутся в шурфах на основе табличных данных ВТД, в которых приведены положения сварных швов и дефектов в часах. Подготовку шурфа и первичную идентификацию труб проводят специалисты линейно-эксплуатационной службы (ЛЭС). Идентификация проводится на основе определения часового положения продольных сварных швов и различных дефектов трубопровода. Замечены затруднения в точной идентификации часового положения сварных швов и дефектов, особенно если они расположены вне легко определяемых зон таких как «зенит», шесть часов, три либо девять часов. При этом, часовой отсчет ведется как правило от зенита трубопровода, а его положение, особенно на трубопроводах большого диаметра, определить затруднительно, что часто вызывает неточности идентификации результатов ВТД и вынуждает применять различные дополнительные способы идентификации, например увеличение шурфа - раскопка соседних труб и т.д. Опытное использование УЧК при ДДК ВТД подтверждает его значительный вклад в оперативность идентификации труб, возможность определения погрешности снаряда ВТД, при одинаковом смещении всех примыкающих продольных швов, точность проведения замеров положения дефекта на трубопроводе, что значительно облегчает работу специалистов ЛЭС и инженерно-технического центра (ИТЦ) при работах по ДДК в соответствии с СТО Газпром 2-2.3-1050-2016. В основе работы УЧК заложен замер угла перемещения датчика относительно нулевого уровня - зенита. Вычислительная часть разработана на основе микроконтроллера ATmega 328 с использованием в качестве датчика положения трех осевого гироскопа и трех осевого акселерометра на базе модуля MPU6050. Для отображения результата вычисления использован 7-сегментный 4-х значный индикатор ТМ1637. Питание прибора осуществляется от литиевого аккумулятора 18650 с использованием повышающего модуля.
Лицевая часть прибора оборудована индикатором, отображающим результат измерения в час. На противоположной стороне расположены органы управления, которые осуществляют:
вкл./выкл. прибора;
установка режима измерения в режим «Пауза» с сохранением текущего результата измерения;
калибровка прибора в нулевое положение (калибровка «зенита»).
Нижняя часть корпуса оборудована двумя неодимовыми магнитами для устойчивой установки прибора на трубопровод в нужном положении. Корпус изготовлен из нержавеющей стали и оргстекла герметичен и ударопрочен.
Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
возможность определения точного часового положения на образующей трубопровода сварных швов, дефектов;
возможность дополнительного диагностического контроля результатов;
простота в эксплуатации.