Устройство для обнаружения дефектов изоляции подземных трубопроводов

 

Использование: дли оценки изоляционного покрытия подземных трубопроводов и бесконтактного контроля работы станций катодной защиты. Сущность изобретения: устройство для обнаружения дефектов изоляции подземных трубопроводов состоит из четырех индукционных катушек, пяти усилителей напряжения, генератора тактовых импульсов , четырех полосовых фильтров, адресного счетчика, мультиплексора, преобразователя переменного напряжения в постоянное, демультиплексора, аналогового запоминающего блока, первого и второго множйтельно-делительных блоков, первого и второго вычитателей, блока весового ус-; реднения, преобразователя напряжения в частоту и регистратора. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (I!) (si)s G 01 V 3/11

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А8ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4916487/25 . (22) 04,03,91 (46) 07.03.93. 6юл. М 9 (71) Физико-механический институт им.Г.B.Êàðïåíêo (72) П.П.Дра бич (56) Авторское свидетельство СССР йв

1471138; кл. G 01 V 3/11, G 01 R 33/02, 1989.

Патент Великобритании М 2119094, кл, G 01 V 3/11, 1983, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ

ДЕФЕКТОВ ИЗОЛЯЦИИ ПОДЗЕМНЫХ

ТРУБОПРОВОДОВ (57) Использование: для оценки изоляционного покрытия подземных трубопроводов и

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для оценки изоляционного покрытия подземных трубопроводов и бесконтактного контроля работы станций катодной защиты.

Цель изобретения — повышение точности определения индикаторного параметра .. — величины утечки в почву катодного тока защиты трубопровода за счет обеспечения воэможности измерения указанного параметра в реальном масштабе времени, Поставленная цель достигается тем, что в устройство для обнаружения дефектов изоляции подземных.трубопроводов, содержащее четыре индукционные катушки, пять усилителей напряжения, четыре полосовых фильтра, мультиплексор, преобразователь переменного напряжения в постоянное, демультиплексор, аналоговый запоминающий блок и регистратор, причем к каждой индукбесконтактного контроля работы станций катодной защиты. Сущность изобретения: устройство для обнаружения дефектов изоляции подземныхтрубопроводов состоит иэ четырех индукционных катушек, пяти усилителей напряжения, генератора тактовых импульсов, четырех полосовых фильтров, адресного счетчика, мультиплексора, преобразователя переменного напряжения в постоянное, демультиплексора, аналогового запоминающего блока, первого и второго множительно-делительных блоков, первого и второго вычитателей, блока весового усреднения, преобразователя напряжения в частоту и регистратора. 2 ил, ционной катушке подключены последовательно соединенные соответствующие усилитель напряжения и полосовой фильтр, к выходам четырех полосовых фильтров присоединены аналоговые входы мультиплексора, к выходу которого подключены последовательно соединенные пятый усилитель напряжения, преобразователь переменного напряжения в постоянное, демультиплексор и аналоговый запоминающий блок, дополнительно введены генератор тактовых импульсов, адресный счетчик, два вычитателя, два множительно-делительных блока, преобразователь напряжения в частоту и блок весового усреднения, при этом входы управления мультиплексора и демультиплексора объединены и подключены к выходам адресного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый и второй

1800290 управления блока весового усреднения 24 и выход 35. Четыре индукционные катушки

1-4 через четыре последовательно соединенных усилителя напряжения 5-8 и голосовые фильтры 11-14 присоединены к входам мультиплексора 16. К выходу генератора 10

50 присоединен счетный вход адресного счетчика 15. К выходу мультиплексора 16 под- ключены последовательно соединенные пятый усилитель напряжения 9, преобразователь 17 переменного напряжения в посто- 55 янное, демультиплексор 18 и аналоговый запоминающий блок 19, входы управления мультиплексора 16 и демультиплексора 18 объединены и подключены к выходам адресного счетчика 15, К первому и второму выховходы первого множительно-делительного блока обьединены-с соответствующими входами первого вычитателя и подключены к первому и второму выходам аналогового запоминающего блока, к третьему и четвертому выходам которого подсоединены входй второго вычитателя, выходы первого и второго вычитателей соединены с первым и вторым входами второго множительно-делительного блока, третьи входы первого и 10 второго множительно-делительных блоков подключены соответственно к третьему и четвертому выходам аналогового запоминающего блока, к выходам первого и второго множительно-делительных блоков подклю- 15 чены соответственно вход блока весового усреднения и вход преобразователя напряжения а частоту, к выходу которого подключен вход управления блока весового усреднения, а к выходу последнего подклю- 20 чен вход регистратора.

Сущность изобретения поясняется чертежами (фиг,1 и 2).

Устройство для обнаружения дефектов изоляции подземных трубопроводов состо- 25 ит иэ четырех индукционных катушек 1-4, пяти усилителей напряжения 5-9, генератора тактовых импульсов 10, четырех полосовых фильтров 11-14, адресного счетчика 15, мультиплексора 16, преобразователя пере- 30 менного напряжения в постоянное 17. демультиплексора 18, аналогового запоминающего блока 19, nepsoro 20 и второго 21 множительно-делительных блоков, nepaoãî 22 и второго 23 вычитателей, блока 35 весового усреднения 24, преобразователя

25 напряжения в частоту и регистратора 26.

Блок весового усреднения состоит иэ формирователя постоянного заряда в импульсе

27, резистора 28, электронного ключа 29, 40 операционного усилителя 30 постоянного тока, накопительного и доэирующего конденсаторов 31 и 32, а также содержит информационный вход 33 и вход 34

Ы ht Ь

Т аале Фю ср И 2

Заменив О1-02 * М,. 03"04 hU2, пол-. учим:

ТСледовэтельно. заявляемое устройство реализует алгоритм (1) и работает следующим образом.

Пусть идентичные индукционные катушки Lg-Q размещены над трубопроводом попарно на расстоянии d и расположены йараллельно в плоскости, перпендикулярной оси трубопровода (см.фиг.2). При протекании на закопанной в землю трубе переменного тока катодной защиты вокруг нее возникает магнитное поле; силовые линии которого представляют собой концентрические окружности в плоскости, перпендикулярной оси трубы. Напряженность магнитного поля на расстояниях г). г1+а, г2, г2+э от оси трубь| определяется выражениями

Н - =Н2 =

7жй . гР(г + а

2 Оз 04 От

Нэ, Н4=

2т 2.жтт гг Ja 1J дам аналогового запоминающего блока 19 подключены соответственно объединенные первый и второй входы множительно-делительного блока 20 и первого вычитателя 22, К третьему и четвертому выходам аналогового запоминающего блока 19 присоединены первый и второй. входы второго вычитателя 23. Выход первого множительно-делительного блока 20 соединен с входом блока весового усреднения 24. Первый, второй и третий входы второго множительно-делительного блока 21 подключены соответственно к выходам первого 22 и второго

23 вычитателей и к четвертому выходу аналогового запоминающего блока 19. Выход второго множительно-делительного блока

21 объединен с входом преобразователя напряжения в частоту 25. к выходу которого присоединен вход управления блока весоsoro усреднения 24, а выход последнего соединен с входом регистратора 26..

Устройство обеспечивает измерение относительного значени» утечки в почву тока кэтодной защиты ® которое при использовании двух пар идентичных индукционных катушек, расположенных над осью трубопровода (фиг.2), определяется выражением

1800290

021 28

J*=f25go+C32U3O(f) f25, E2=k6kgk12k17A2. (3) (5) E 4=k8k9k14k17A4.

О26

gpf25+C32U30(f)f25

828

R28 С32 f25 С32

Цо

С32

Е1 Е2 ЛЕ2

Цо

С32 т.е, в катушках 1-4 возникают ЭДС U1-U4, пропорциональные Н 1=Н4, Напряжения U1О4 усиливаются с помощью усилителей 5-8

vr пропускаются через полосовые фильтры

11-14. С выходов полосовых фильтров усиленные напряжения U1-О4 поочередно подаются с помощью мультиплексора 16, управляемого сигналами с выхода адресного счетчика 15, на пятый усилитель 9, а затем преобразуются в преобразователе 17 в постоянные напряжения и разделяются при помощи демультиплексора 18, Разделенные сигналы далее запоминаются в виде постоянных напряжений в аналоговом запоминающем блоке 19. Напряжения Е1-Е4 на каждом из четырех выходов запоминающего блока 19 пропорциональны амплитуде

А соответствующего входного сигнала, т.е.

Е1=k5k9k11k i7 А1 (2) E 3=k7k9k13k17A3 (4) где k5-kg; k11- 14 и k17 — коэффициенты пропорциональности, задаваемые элементами

5-9, 11-14 и 17 устройства, Если принять, что k4k11=k6k12=k7k13=

=k8k14 и kp=k5kgk11k17, то выражения (2)-(5) преобразуются к виду:

Е1=КоА1, Е2=КоА2, ЕЗ=КоАЗ И E4=KoA4

Из (2)-(9) следует, что усиление напряжений 01-U4 удобно регулировать коэффициентом kg.

Напряжения Е1, Е2, Е3 поступают на входы множительно-делительного блока 20, в результате чего на выходе последнего обЕ1 Е2 разуется напряжение U26= .. На входы

Ез вычитателя 22 подаются напряжения Е1 и

Е2, а на входы вычитателя 23 — напряжения

Е3 и Е4. Следовательно, на выходах вычитателей-формируются напряжения О22=Е1-Е2 и О23=Е3-Е4. При поступлении на входы множительно-делительного блока 21 напряжений U22, U23 и Е4 на его выходе образуется

U22 Е4 напряжение 021=, Напряжение U21

О23 с помощью преобразователя 25 преобразуется в поток импульсов, частота следования которых равна:

125=к26О21

Напряжение 02о с выхода множительно-делительного блока 20 подается на вход блока весового усреднения, на вход управления которого поступает импульсная последовательность с выхода преобразователя 25.

5 Под действием напряжения О21 через резистор 28 и соответственно в цепи обратной связи усилителя 30 протекает ток а под действием импульсной последовательности на входе 34 блока весового усреднения протекает ток в обратном

15 направлении относительно тока J: где оо=сопм — заряд, формируемый форми20 рователем 27 под действием каждого импульса напряжения с выхода преобразователя 25.

Для определения выходного параметра (напряжения) блока весового усреднения

25 запишем уравнение баланса токов на инверсном входе усилителя постоянного тока .30:

Е ото (т1 * Uzo

С31 28 — go f25 — Сзг О3О (1 ) f25 .

Напряжение О36(с) на выходе блока ве35 сового усреднения будет изменяться до тех пор, пока не закончится переходный процесс, т.е, когда выполнится условие

d О3Π— О. 8 установившемся режиме

Определяя из последнего уравнения

45 u30(оо), ПОЛУЧИМ:

При Ея заявляемое устроиство к26 п28 реализует уравнение (1), т.е. обеспечивает бесконтактнае измерение относительного

1800290 значения утечки в почву тока кэтодной защиты подземных трубопроводов. 3а счет этого устраняется мультипликативная составляющая погрешности измерения, обусловленная нестабильностью амплитуды 5 тока кэтодной защиты; что приводит к повышению точности измерения и соответственно к повышению производительности и эффективности бесконтактного контроля качества изоляционного покрытия подзем- 10 ных трубопроводов.

Формула изобретения устройство для обнаружения дефектов изоляции подземных трубопроводов, со- 1S держащее четыре индукционные катушки, пять усилителей напряжения, четыре полосовых фильтра, мультиплексор, преобразователь переменного напряжения в постоянное, демультиплексор, аналоговый 20 запоминающий блок и регистратор, причем к каждой индукционной катушке подключены последовательно соединенные соответствующие усилитель напряжения и полосовой фильтр, к выходам четырех поло- 25 совых фильтров подсоединены айалоговые входы мультиплексора, к выходу которого подключены последовательно соединенные пятый усилитель напряжения, преобразователь переменного напряжения в постоян- 30 ное, демультиплексор и аналоговый запоминающий блок, о т л и ч а ю щ е е с я

Т8М, что, с целью повышения точности определения индикаторного параметра-величи35 ны утечки в почву катодного тока защиты трубопровода, за счет обеспечения возможности измерения указанного параметра в реальном масштабе времени, дополнительно содержит генератор тактовых импульсов, адресный счетчик, два вычитателя, два множительно-делительных блока, преобразователь напряжения в частоту и блок весового усреднения, при этом входы управления мультиплексора и демультиплексора .обьединены и подключены к выходам адресного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов,, первый и второй входы первого множительно-делительного блока объединены с соответствующими входами первого вычитателя и подключены к первому и второму выходам аналогового запоминающего блока, к третьему и четвертому выходам которого подсоединены входы второго вычитателя, выходы первого и второго вычитателей соединены с первым и вторым входами множительно-делительного блока, третьи входы первого и второго множительно-делительных блоков подключены соответственно к третьему и четвертому выходам аналогового запоминающего блока, к выходам первого и второго множительно-делительных блоков подключены соответственно вход блока весового усреднения и вход преобразователя напряжения в частоту, к выходу которого подключен вход управления блока весового усреднения, а к выходу последнего подключен вход регистратора.

1800290 фу iй/ЮВU4 йа Ы

Составитель П.Дра бич

Редактор Т.Мельникова Техред М.Моргентал КоРРектоР Н,Гунько

Ф

Заказ 1157 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по йзобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101