ВНУТРИТРУБНЫЙ ДЕФЕКТОСКОП

Внутритрубный дефектоскоп относится к области контроля технического состояния нефтепроводов и газопроводов. Процесс диагностирования осуществляется путем прогона (пропуска) данного устройства внутри трубопровода за счет давления потока жидкости или газа, транспортируемых по трубопроводу.
Дефектоскоп включает в себя датчики, чувствительные к диагностическим параметрам контролируемого трубопровода, которые относятся к средствам выполнения измерений, кроме того, дефектоскоп снабжен средствами обработки и хранения данных измерений и автономным источником питания.
Неразрушающий внутритрубный контроль, в частности, включает в себя измерение внутреннего профиля трубопровода, измерение толщины его стенок, обнаружение и локализацию различных дефектов на его поверхности.
Из уровня техники известны устройства для выполнения технического диагностирования трубопроводов, например, «Устройство для измерения и неразрушающего контроля материала трубопровода» (патент №4807484 США, дата публикации 28.02.1989). Данное устройство включает в себя многосекционный корпус с электроникой и носитель датчиков. Отдельные секции устройства соединяются между собой и носителем датчиков с помощью карданного соединения.
Известен «Метод и аппарат для диагностики трубопроводов» (патент №6848313 США от 01.02.2005 г., МПК: G01N 29/00). Данное устройство также включает в себя многосекционный корпус с электроникой и носитель датчиков. Отдельные секции устройства соединяются между собой и носителем датчиков с помощью карданного соединения.
Известно «Устройство для автоматизированного диагностирования трубопроводов» (свидетельство №25227 U1, МПК: G01N 29/00, дата публикации 20.09.2002.
Устройство включает в себя корпус, датчики, чувствительные к диагностическим параметрам, средства выполнения измерений, средства обработки и хранения данных измерений, вычислительную систему, источник питания, который содержит, по крайней мере, две отдельные батарейные секции, связанные между собой электрическими кабелями и карданными соединениями.
Данные устройства являются аналогами предлагаемого внутритрубного дефектоскопа.
Известен патент на полезную модель №38403 под названием «Внутритрубный дефектоскоп» (патент на полезную модель №38403, МПК: G01N 29/22, дата публикации 10.06.2004)
Внутритрубный дефектоскоп, содержит корпус, состоящий из двух или более отдельных секций, механически связанных между собой посредством карданного соединения, включающего в себя хотя бы две вилки с проушинами на концах, кольцо с четырьмя радиальными, взаимно перпендикулярными отверстиями по периметру и четыре полуоси, средства выполнения измерений, средства обработки и хранения данных измерений, источник питания.
Данное устройство является прототипом заявленного устройства.
Известные внутритрубные инспекционные снаряды (дефектоскопы) различных типов состоят из двух или более секций, соединенных между собой с помощью описанного карданного механизма. Выбор карданного механизма для соединения отдельных секций обусловлен необходимостью взаимного перемещения секций дефектоскопа в различных плоскостях при прохождении крутых поворотов трубопровода в процессе выполнения диагностических работ.
Недостатком известной и наиболее распространенной конструкции является недостаточная надежность соединения, так как полуоси карданного механизма закрепляются на проушинах вилки и в случае прохождения дефектоскопом крутых поворотов трубопровода, проушины вилки испытывают значительные изгибающие моменты, что может привести в ряде случаев к их изгибу и выходу полуосей кардана из отверстий кольца, что в свою очередь приведет к разрушению карданного соединения и разрыву межсекционных кабелей. Также не исключена вероятность повреждения межсекционных кабелей движущимися в разных плоскостях частями карданного механизма.
Кроме того, при проектировании внутритрубных дефектоскопов для диагностики трубопроводов малых диметров, начиная с наружного диаметра трубопровода 219 мм, появляется проблема размещения необходимого количества разъемов межсекционных кабелей на торцевых поверхностях корпусов отдельных секций дефектоскопов. Часть указанных поверхностей крышек обычно используется для размещения вилки карданного соединения. Для исключения указанных недостатков был разработан упругий (гибкий) карданный механизм, с межсекционным кабелем в общей эластичной оболочке.
Целью данного предложения является обеспечение прохождения дефектоскопом крутых поворотов трубопровода малого диаметра и повышение надежности работы внутритрубного дефектоскопа, так как предлагаемая конструкция соединения отдельных
секций устройства снижает возможность разрушения соединения при прохождении дефектоскопом крутых поворотов трубопровода.
В заявляемом устройстве указанная цель достигается за счет выполнения межсекционных соединений в виде упругого (гибкого) карданного механизма.
В случае конструктивного исполнения карданного механизма в виде упругого соединения электрические кабели вместе с ним можно разместить внутри эластичной герметизирующей оболочки.
Пример конкретной реализации заявленного устройства.
На фиг.1 приведен общий вид заявленного внутритрубного дефектоскопа для ультразвукового контроля.
На фиг.2 показано продольное сечение упругого карданного механизма.
На фиг.3 приведен фиксирующий винт упругого карданного механизма.
На фиг.4 приведен общий вид упругого карданного механизма без (внешней) эластичной герметизирующей оболочки.
На фиг.5 приведен общий вид (с продольным осевым разрезом; штриховка разреза не показана) упругого карданного механизма с эластичной герметизирующей оболочкой.
Внутритрубный дефектоскоп состоит из секции источника питания 1, секции средств выполнения измерений 2, секции обработки и хранения данных 3, упругих карданных механизмов 4. Упругий карданный механизм 4 (фиг.2) состоит из двух фланцев 5 и 6, фиксирующих винтов 7, силового троса 8, электрического кабеля 9 с разъемами 10 и 11, эластичной (например, полиуретановой) герметизирующей оболочки 12. Силовой трос 8 представляет собой стальной канат, заканчивающийся петлями, зафиксированными обжимными втулками 13. Силовой трос 8 фиксируется с помощью фиксирующих винтов 7, установленных в соответствующие радиальные резьбовые отверстия 14 и 15 во фланцах 5 и 6. За счет того, что на фиксирующих винтах 7 имеются кольцевые проточки 16 (фиг.3), происходит самоустановка силового троса 8 в осевом направлении.
Внутритрубный дефектоскоп работает следующим образом.
Его помещают внутрь пусковой камеры диагностируемого участка трубопровода и заполняют ее продуктом, например, нефтью. Под действием давления перекачиваемого продукта дефектоскоп начинает движение и попадает из пусковой камеры в магистральный трубопровод. Движение дефектоскопа по трубопроводу происходит в потоке продукта за счет поддерживающих манжет 17, 18, 19, 20 (фиг.1), закрепленных на корпусах отдельных секций устройства и имеющих диаметр, соответствующий диаметру трубопровода.
При движении дефектоскопа внутри трубопровода за счет давления потока жидкости или газа, транспортируемых по трубопроводу, стальной силовой трос 8 совместно с эластичной герметизирующей оболочкой 12, в которую он помещен вместе с электрическим кабелем 9, передает тянущее усилие от впереди движущейся секции источника питания 1 остальным секциям дефектоскопа. При прохождении крутого поворота эластичная герметизирующая оболочка 12 изгибается под действием сил действующих на соседние секции принимая форму радиуса изгиба трубопровода.
В процессе движения дефектоскопа внутри трубопровода ультразвуковые датчики 21 (фиг.1), входящие в состав средств выполнения измерений 2 последовательно возбуждают короткими электрическими импульсами. Датчики преобразуют электрический импульс в акустическую волну и фокусируют ее, образуя пятно облучения на поверхности трубопровода. После некоторой задержки каждый датчик 21 из режима передачи переключается в режим приема отраженной акустической волны. Часть энергии акустической волны отражается от первой границы раздела сред (внутренняя поверхность стенки трубопровода). Другая часть энергии акустической волны проникает внутрь стенки трубопровода и, дойдя до второй границы раздела сред (внешняя поверхность стенки трубопровода), также отражается от нее. Ультразвуковые датчики 21 принимают отраженные импульсы (волны) и преобразуют их в электрические сигналы. Интервалы времени между первой и второй акустической волнами преобразуются в цифровые коды и запоминаются средствами обработки и хранения измерений.
После пропуска дефектоскопа по диагностируемому участку трубопровода его извлекают из приемной камеры и сохраненную цифровую информацию о техническом состоянии трубопровода «скачивают» на внешний компьютер для детального анализа с использованием специализированных программ.
Таким образом, использование заявленного внутритрубного дефектоскопа позволяет обеспечить прохождение им крутых поворотов трубопровода малого диаметра и повысить надежность его работы, так как предлагаемая конструкция соединения отдельных секций дефектоскопа с помощью упругого карданного механизма снижает вероятность его разрушения в данных условиях.