ПРИБОРНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОЙ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ М-1

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для неразрушающего контроля и технической диагностики в теплоэнергетической, нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности, эксплуатирующих подземные трубопроводы.
Устройство позволяет осуществлять контроль глубины залегания трубопровода, контроль состояния его изоляции с выявлением локальных мест ее нарушения, а также определять напряженно-деформированное состояние и выявлять повреждения различной природы в металле трубопровода.
Известно устройство для бесконтактной диагностики подземных трубопроводов, содержащее блок памяти, датчики регистрации, соединенные с аналого-цифровым преобразователем, который соединен с блоком памяти, блок управления, соединенный через узел управления записью и адресный узел с блоком памяти, кварцевый генератор, соединенный с делителем частоты, пороговый блок, соединенный с блоком световой и звуковой сигнализации, и автоматический индикатор разряда батарей (патент на полезную модель №11608, G01N 27|72,1999 г.). Недостаток этого устройства малая чувствительность, что снижает качество диагностики.
Известно также устройство для бесконтактного обнаружения местоположения и характера дефектов металлических сооружений, содержащий систему датчиков регистрации, кварцевый генератор, делитель частоты, аналого-цифровой преобразователь, блок управления, пороговый блок, блок звуковой и световой сигнализации, автоматический индикатор разряда батарей, блок вычисления градиентов магнитного поля, блок отображения информации, сегмент запоминающего устройства, блок управления записью, блок ситуационных привязок, блок спутниковой абсолютной географической привязки GPS, блок выбора сегмента записи (патент на изобретение №2264617, МПК G01N 27|82, 2003 г.)
Это устройство является наиболее близким к предложенному, в связи с чем принято за прототип.
Недостатками этого устройства являются низкая производительность и не точная достоверность результатов при обследовании трубопроводов.
Технический результат от использования данной полезной модели заключается в повышении производительности приборного комплекса за счет того, что он один заменяет аппаратуру для электрометрического и магнитометрического контроля, а также в повышении точности результатов обследования трубопроводов.
Указанный технический результат достигается за счет того, что приборный комплекс для бесконтактной диагностики технического состояния подземных трубопроводов содержит приемный блок, генератор, датчик пути и GPS-приемник, при этом приемный блок состоит из блока обработки и представления информации и блока приемных антенн, а последний включает в себя два блока трехкомпонентных индуктивных преобразователей и два блока трехкомпонентных магнитных преобразователей. При этом блок обработки и представления информации выполнен в виде одноплатного компьютера с сенсорным цветным дисплеем.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображено расположение оператора с приборным комплексом относительно трубопровода, вид спереди, и на фиг.2 -то же, вид сбоку.
Приборный комплекс для бесконтактной диагностики технического состояния подземных трубопроводов содержит приемный блок 1, генератор 2, датчик пути 3 и СРS-приемник4.
В состав приемного блока 1 входит блок обработки и представления информации 5 и блок приемных антенн 6.
Блок приемных антенн 6 состоит из двух блоков трехкомпонентных индуктивных преобразователей 7 и двух блоков трехкомпонентных магнитных преобразователей 8.
Блок обработки и представления информации 5 выполнен на основе одноплатного компьютера 9 с сенсорным цветным дисплеем.
Для удобства эксплуатации приборным комплексом предусмотрен ремень 10.
Комплекс обеспечивает одновременный контроль технического состояния трубопровода электрометрическим и магнитометрическим методами.
При этом электрометрическим методом определяется глубина заложения трубопровода и состояние его изоляционного покрытия путем бесконтактного измерения переменного тока, протекающего по трубопроводу от генератора 2.
Магнитометрическим методом обеспечивается выявление аномалий магнитного поля над трубопроводом, обусловленных дефектами основного металла и сварных соединений или изгибными напряжениями трубопровода, являющимися зонами концентрации механических напряжений. При удовлетворительном состоянии трубопровода, распределение магнитного поля над ним относительно равномерное, а в зонах концентрации напряжений присутствуют локальные искажения магнитного поля.
Приборный комплекс работает следующим образом:
Блок обработки и представления информации 5 обеспечивает обработку результатов измерения напряженности переменного и постоянного магнитных полей, вычисление контролируемых параметров и запись их значений в запоминающее устройство компьютера.
Блок обработки и представления информации 5 в реальном времени непосредственно в процессе движения оператора вдоль оси трубопровода выдает на экран дисплея графическую и цифровую информацию о токе, глубине, расстоянии L от оператора до оси трубопровода в плане, расположения оси трубопровода относительно оператора и продольной оси блока приемных антенн 6 (слева, справа и под каким углом). Измеренная информация выдается на дисплее в виде диаграмм с привязкой их к трассе. Кроме того, блок обработки и представления информации 5 может в реальном времени выдавать на дисплей диаграммы затухания тока и сопротивления изоляции трубопровода.
Результаты магнитометрического контроля блок обработки и представления информации 5 выдает на экран дисплея в виде магнитограмм распределения постоянного магнитного поля над трубопроводом через заданные отрезки трассы (шаг сканирования) в двух точках пространства по каждой из трех его составляющих (нормальной, горизонтальной вдоль и горизонтальной поперек трубопровода), а также его результирующее значение в этих точках. Кроме того, в режиме градиентометра, на экран дисплея выдаются магнитограммы дифференциального значения по каждой составляющей магнитного поля. Получение магнитограмм может осуществляться не только в функции пути, но и функции времени, при этом минимальный шаг сканирования по времени - 55 мс. Шаг сканирования и вид сканирования (по пути или времени) задается оператором.
Блок обработки и представления информации 5 обеспечивает возможность одновременного вывода на экран дисплея в различном сочетании магнитограмм распределения магнитного поля и диаграмм глубины, расстояния L, распределения тока, его затухания и сопротивления изоляции. Тип и количество одновременно отображаемых на дисплее магнитограмм (диаграмм) задается оператором.
При проведении работ оператор может находиться не только над осью трубопровода, но и слева или справа от нее в коридоре ±2 м (фиг.1). Таким образом, обеспечивается возможность контроля даже в тех случаях, когда нет возможности идти над осью трубопровода (неровность грунта над трубопроводом, вода, кустарник и т.п.).
Комплекс обеспечивает звуковую сигнализацию об отклонении глубины, тока, магнитных аномалий от заданных оператором пределов, а также о выходе оператора из зоны контроля, при этом факт и координаты места срабатывания звуковой сигнализации автоматически записываются в запоминающее устройство.
Привязка диаграмм (магнитограмм) к трассе осуществляется датчиком пути 3 и, кроме того, координаты точек контроля через заданное расстояние с помощью GPS-приемника 4 фиксируются в глобальной навигационной системе GPS. Комплекс обеспечивает возможность записи меток в записывающее устройство для привязки диаграмм к естественным ориентирам или по усмотрению оператора, при этом координаты этих меток в системе GPS также записываются в запоминающее устройство.
Совмещение измерений нескольких параметров в одном приборе повышает его разрешающую способность и достоверность обследования. Так, при обработке результатов магнитометрического контроля, учитывается положение магнитных преобразователей относительно оси трубопровода в плане и по глубине, так как диаграммы этих параметров записываются одновременно с магнитограммами.
Все результаты контроля автоматически записываются в запоминающее устройство компьютера. Блок обработки и представления информации 5 имеет режим просмотра на его дисплее записанных в запоминающее устройство результатов контроля. Дальнейшая обработка и документирование результатов контроля осуществляется на любом персональном компьютере по специальной программе.
Комплекс обеспечивает высокопроизводительный объективный автоматический сплошной контроль технического состояния трубопроводов как находящихся в работе, так и отключенных без их вскрытия при перемещении оператора вдоль него с автоматическим документированием результатов контроля путем измерения протекающего измерительного тока в трубопроводе в автоматическом режиме при отклонении оператора до двух-трех метров от оси трубопровода при глубине залегания трубопровода до 5 м.
Применение трехкомпонентных датчиков позволяет проводить измерения при различном положении приемных антенн 3 относительно трубопровода. Измерение магнитных полей осуществляется также трехкомпонентными магниторезисторными датчиками, совмещая в одном приборе функции измерения магнитных и электромагнитных полей.
Применение комплекса особенно эффективно при проведении работ по паспортизации и плановом обследовании газонефтепроводов. При этом, учитывая, что трудозатраты на обследование во много раз меньше, чем с использованием известных приборов, плановые обследования можно проводить чаще, что будет способствовать повышению эксплуатационной надежности и долговечности газонефтепроводов.