Способ определения координат места повреждения изоляции подземного трубопровода

 

Использование: определение места повреждения изоляционного покрытия подземного трубопровода. Сущность изобретения: способ определения координат места повреждения изоляции подземного трубопровода заключается в определении дефектных мест изоляции вдоль оси трубопровода и по периметру его сечения по максимальному значению разности потенциалов в координатах по горизонтальной и вертикальной плоскости при шаговом перемещении датчика. 11 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения места повреждения изоляционного покрытия на подземных магистральных трубопроводах.

Известен способ обнаружения дефектов изоляционного покрытия подземных трубопроводов, позволяющий в частности определять удельную поверхность повреждения изоляционного покрытия путем катодной поляризации трубопровода, измерения его потенциала и нахождения местоположения и размеров дефектов изоляционного покрытия по изменению измеренного значения потенциала, причем перед измерением потенциала снимают катодную поляризацию и по скорости измерения величины измеренного потенциала трубопровода судят о величине дефекта (а.с. СССР N 873097, 1980).

Недостаток не обеспечивает высокой точностью оценки состояния изоляционного покрытия, так как не позволяет определить удельную площадь микродефектов изоляционного покрытия.

Известен способ контроля состояния изоляции основанный на измерении сопротивления током утечки (а.с. СССР N 325568, G 01 R 31/12, 1972).

Недостаток низкая чувствительность и невозможность контроля изоляции, содержащих неоднородности малых размеров и концентраций.

Наиболее близким техническим решением к предполагаемому изобретению является способ определения удельной поверхности повреждения изоляционного покрытия подземных и подводных трубопроводов, заключающийся в катодной поляризации трубопровода, измерении защитного потенциала и определении размеров дефектов изоляции по изменению величины зоны снятия информации (см. а.с. N 1112321, кл. G 01 R 31/00, 1984 г.).

Недостаток значительная зависимость результатов контроля от уровня внешних помех и невозможность точного местонахождения повреждения изоляции по периметру подземного трубопровода.

Задача изобретения повышение эффективности способа путем уточненного определения местонахождения повреждения изоляции подземного трубопровода по его периметру.

Поставленная задача решается тем, что определяют координаты центра дефектных мест изоляции трубопровода по его оси, в горизонтальной и вертикальной плоскостях по максимальному значению разности потенциалов в этих координатах, т.е. по периметру сечения подземного трубопровода, посредством шагового перемещения датчика по оси трубопровода, перпендикулярно оси и по глубине залегания трубопровода.

На фиг. 1 приведена схема определения положения подземного трубопровода; на фиг. 2 схема определения двух взаимно перпендикулярных координат дефекта изоляции в горизонтальной плоскости; на фиг. 3 схема определения координат дефекта изоляции в вертикальной плоскости.

Способ реализуется следующим образом.

Сначала определяют уточненное положение оси трубопровода в области дефекта изоляции путем следующих операций (см. фиг. 1 положение 1), удерживая устройство за рукоятку в отвесном положении расположить его над предполагаемой осью трубопровода при вертикальном положении датчика, подключить к датчику приемник и включить приемник в рабочее положение.

Развернуть устройство относительно предлагаемой вертикальной оси таким образом, чтобы плоскость поворота датчика была перпендикулярна оси трубопровода, перемещая устройство перпендикулярно предполагаемой оси трубопровода, найти положение, при котором показание индикатора приемника минимально и зафиксировать его путем погружения штыря в грунт (положение М1), повернуть устройство вокруг вертикальной оси на 180^o и, повторив все перечисленные операции, найти и зафиксировать положение М2, поворотом на 180^o компенсируется погрешность изготовления индукционного датчика 4 и его перенос компенсирует систематическую погрешность, связанную с изготовлением датчика, найти и зафиксировать на поверхности уточненное положение оси трубопровода, определяемое по формуле: Затем определяют глубину залегания трубопровода в области дефекта изоляции путем выполнения следующих операций (см. фиг. 1 положение II).

Начиная от уточненного положения оси трубопровода М перпендикулярно оси спланировать поверхность земли на расстоянии А 70 см и на этом расстоянии установить устройство вертикально по отвесу путем погружения штыря в землю до упорного диска, развернуть устройство вокруг вертикальной оси таким образом, чтобы плоскость вращения датчика была перпендикулярна оси трубы, присоединить датчик к приемнику и включить приемник в рабочее положение,
вращая датчик вокруг оси, найти положение, при котором показание индикатора приемника минимально,
по угломерному диску с помощью нониуса определить и записать соответствующее значение угла наклона датчика α₁,
повернуть устройство относительно вертикальной оси на 180^o, и повторив перечисленные операции, найти соответствующее значение угла наклона датчика α₂, уточненное значение этого угла

и вычислить глубину залегания верхней образующей трубопровода по формуле:
h = artgα-b-R
Затем определяют координаты центра дефектного места изоляции в горизонтальной плоскости.

Определяют плоскость расположения центра дефектного места путем следующих операций (см. фиг. 2).

С помощью проводов присоединить электроды-щупы к приемнику:
установить один щуп на глубину 10-20 см от поверхности земли над осью трубопровода, а второй на такую же глубину на расстоянии 6-8 м от оси трубы на той же линии, перпендикулярной оси трубы,
перемещая оба щупа вдоль трассы трубопровода одновременно на одну и ту же величину шага (параллельное зондирование) найти положение, при котором показание индикатора приемника максимально, что соответствует плоскости расположения центра дефектного места,
зафиксировать положение найденной плоскости путем установки репера над осью трубы.

Определяем положение центра дефектного места изоляции в горизонтальной плоскости путем выполнения следующих операций (см. фиг.2).

установить один щуп в плоскости расположения центра дефекта на расстоянии 6-8 м от оси трубы, а второй перемещать над трубой перпендикулярно оси трубопровода в плоскости расположения центра дефекта,
найти в этой плоскости точку, в которой показание индикатора максимально, и зафиксировать ее репером,
если найденная точка максимума разности потенциалов находится между проекциями боковых образующих трубы, то она соответствует проекции центра дефектного места в горизонтальной плоскости, и, нанеся ее на схему расположения сечения трубопровода с учетом уточненной глубины залегания, можно определить вертикальную координату центра дефектного места изоляции,
если найденная точка максимума разности потенциалов находится на проекции боковой образующей трубы или за пределами проекции трубы, то это значит, что центр дефектного места находится на или ниже боковой образующей трубы с этой стороны.

Определение вертикальной координаты центра дефектного места изоляции путем следующей последовательности операций (см. фиг. 3):
на поверхности земли в плоскости, проходящей через центр дефектного места изоляции наметить точку на расстоянии 0,2 м от проекции боковой образующей трубы и установить в эту точку острие зонда,
в этой же плоскости установить щуп в грунт на расстояние 6-8 м от оси трубы,
медленно заглубляя зонд путем забуривания измерять по приемнику разность потенциалов конца зонда относительно удаленного щупа (дискретность измерения разности потенциала 0,10-0,15 м по вертикальной координате),
по результатам измерений определить максимальное значение разности потенциалов, соответствующее вертикальной координате центра дефектного места изоляции,
нанести схему расположения сечения трубы с учетом уточненной глубины залегания вертикальной координаты центра дефектного места изоляции и найти, таким образом, его расположение на периметре сечения трубы.

Для подтверждения выше сказанного были проведены трассовые испытания способа и устройства для определения координат дефекта в изоляционном покрытии магистрального газопровода "Поляна-КСПХГ" "Баштрансгаза". Был выбран участок от 113.3 км до 114,8 км Кармаскалинского ЛПУ. На участке газопровода от 133.3 км было обнаружено 6 дефектов изоляционного покрытия.

Для каждого из шесты дефектов изоляционного покрытия были определены значения поперечного градиента потенциалов над дефектом, т.е. сигнал дефекта U_деф. и значение фона U_ф. который определялся над бездефектным, участком газопровода. Для дефектов вычислено отношение сигнала дефекта к фону К U_деф./U_ф.. Значение U_деф. U_ф. и К для каждого дефекта приведены в табл. 1.

Определение значения угла ϕ и вычисление значения глубины залегания газопровода и до верхней образующей приведены в таблице 2. Значение глубины до верхней образующей газопроводе вычислялось как h₁ h₀ 61 в см, где 61 радиус газопровода в см.

С помощью набора датчиков для определения координат дефекта изоляции газопровода в горизонтальной плоскости определялись координаты дефекта по горизонтальной линии, перпендикулярной к оси газопровода (координата Y). На месте пересечения координат Х и Y в грунте над газопроводом забивался колышек. Расстояния от дефектов до проекции оси газопровода, измеренные рулеткой, приведены в табл. 3. Знак плюс обозначает, что дефекты расположены справа от оси газопровода по ходу продукта.

С помощью зонда для определения глубины залегания дефекта изоляции газопровода и индикатора определялись значения градиента потенциалов по глубине (координата Z). Зонд заглублялся справа и слева от газопровода в 0,2 м от боковой образующей на линии, перпендикулярной проекции оси газопровода на поверхность грунта и проходящей через отметку дефекта.

Результаты измерений градиента потенциалов по координате представлены в табл.4-8.

По данным табл.4-8 построены графики изменения градиента потенциалов по координате Z (фиг.4-8).

На графиках по горизонтальной оси отложены значения градиента потенциалов в относительных единицах, а по вертикальной оси отложены значения глубины погружения зонда в грунт в см. На графике в масштабе изображена труба с учетом ее измеренной глубины заложения, а ось трубы совмещена с ординатой. Место дефекта по периметру трубы определяется путем проецирования из точки максимального значения градиента потенциалов на трубу. На графиках показана проекция координаты Y на периметр трубы. На всех графиках точки пересечения координат дефектов Y и Z приходятся на периметр трубы, что косвенно свидетельствует о высокой точности определения координат дефектов в изоляции газопровода.

Вычисленная из графиков фиг. 4-8 глубина залегания дефектов приведена в табл.9.

Проверка результатов измерений осуществлялась шурфованием. Было проведено шурфование дефектов в изоляции газопровода N 1-3.

Шурфование дефекта N 1 показало, что на газопроводе имеется дефект изоляционного покрытия справа от оси по ходу продукта на 13-ти часовой отметке с габаритными размерами 800 мм х 180 мм (фиг. 9). Шурфование дефекта N 2 показало, что на газопроводе имеется группа дефектов эллипсовидной и сложной геометрической формы различных размеров. Самый крупный дефект имеет эллипсовидную форму с габаритными размерами 220 мм х 180 мм (фиг. 10).

Шурфование дефекта N 3 показало дефект изоляционного покрытия справа от газопровода по ходу продукта на отметке между 13 и 14 часами с габаритными размерами 190 мм х 90 мм (фиг. 11).

Результаты вычисленных абсолютных погрешностей определения планового положения газопровода, его глубины залегания и координат дефектов N 1, 2, 3 приведены в табл.10, 11 и 12.

Как видно из табл.10 абсолютные погрешности планового положения газопровода, его глубины залегания и координат X, Y и Z дефекта в изоляции не превышают 10 см.

Использование предлагаемого изобретения позволит с высокой точностью определять место дефекта изоляции подземного трубопровода по периметру его сечения.

Формула изобретения

Способ определения координат места повреждения изоляции подземного трубопровода, заключающийся в измерении разности потенциалов, отличающийся тем, что определяют координаты центра дефектных мест изоляции трубопровода по оси и периметру его сечения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, по максимальному значению разности потенциалов в этих координатах, посредством шагового перемещения датчика по оси трубопровода, перпендикулярного оси, и по глубине залегания трубопровода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21