Внутритрубный снаряд-дефектоскоп с одометрами

Изобретение относится к области неразрушаюшего контроля нефтегазопроводов и может быть использовано для целей определения дефектов и их позиционирования на трубопроводе за счет бесконтактного электромагнитного определения пройденного внутритрубным снарядом-дефектоскопом расстояния, либо для целей дублирования колесного одометра. Внутритрубный снаряд - дефектоскоп с одометрами, содержащий цилиндрический контейнер, являющийся магнитопроводом, закрепленные на нем в передней и задней частях полюса постоянного магнита, щетки-магнитопроводы, размещенные в радиальных направлениях между полюсами постоянного магнита и трубопроводом, закрепленные на контейнере и опорные элементы в виде эластичных манжет с колесами, установленные за пределами полюсов магнита, концентрический ряд ластов с пластинками-накладками, размещенными между полюсами постоянного магнита, в каждый из ластов вмонтированы герметично дефектоскопические датчики измерения напряженности магнитного поля трубопровода с подводящими проводниками, внутри контейнера размещен блок электроники, содержащий регистрирующую аппаратуру, а также блок источников электрического питания, в задней части контейнера размещены колесные одометры, причем устройство выполнено так, что в переднюю часть перед постоянным магнитом дополнительно введены 2n электромагнитных магнитометров, образующие дополнительный ряд ластов, содержащих перемежающиеся электромагнитные одометры двух типов, причем первый тип электромагнитных одометров состоит из n электромагнитных головок возбуждения на трубопроводе магнитного поля и n датчиков измерения напряженности магнитного поля трубопровода, генератора переменного напряжения, n усилителей сигналов датчиков измерения напряженностей магнитного поля трубопровода, интерфейса и постоянного запоминающего устройства бортового компьютера, при этом каждая электромагнитная головка возбуждения представляет собой скобообразный магнитопровод, выполненный из магнитомягкой стали с обращенными в сторону магнитопровода заостренными со щек стойками, постоянными в профиле по ширине, на средней части магнитопровода размещен изолирующий каркас с обмоткой возбуждения, причем плоскость скобы магнитопровода перпендикулярна продольной оси снаряда и лежит в его поперечной плоскости, по следу возможного движения стоек вдоль контейнера установлены на фиксированном расстоянии по одному датчику измерения напряженности магнитного поля трубопровода, так что электромагнитная головка возбуждения и датчики измерения напряженности магнитного поля трубопровода армированы в полиуретановую ласту, содержащую также пластинку-накладку, одометры первого типа закреплены с угловым шагом 360°/n в поперечной плоскости контейнера, с выходом генератора переменного напряжения соединены параллельно обмотки возбуждения электромагнитных головок возбуждения, выходы n датчиков измерения напряженности магнитного поля трубопровода через соответствующие интерфейсы соединены со входами постоянного запоминающего устройства бортового компьютера, в пластинке-накладке каждого ласта вмонтированы вставки из магнитомягкой стали, имеющие в плоскости пластинки-накладки размеры соответствующего заостренного со щек конца магнитопровода головки, при этом каждый из n электромагнитных одометров второго типа, перемежающихся с электромагнитными одометрами первого типа с угловым шагом 360°/n, представляет собой армированные в полиуретановой ласте, имеющей пластинку-накладку, установленные на фиксированном расстоянии друг от друга по следу движения внутритрубного снаряда-дефектоскопа электромагнитную головку возбуждения и один датчик измерения напряженности магнитного поля трубопровода, при этом электромагнитная головка возбуждения представляет собой головку записи магнитофонного типа, а датчик измерения напряженности магнитного поля трубопровода представляет собой головку считывания магнитофонного типа, выходы n головок записи и n головок считывания через соответствующие интерфейсы соединены со входами постоянного запоминающего устройства бортового компьютера, входы головок записи соединены с выходом генератора переменного напряжения, причем в каждую пластинку-накладку электромагнитного одометра второго типа армированы по две вставки из магнитомягкой стали с одной и с другой стороны зазора как против головки записи, так и против головки считывания. Техническим результатом изобретения является повышение точности и надежности измерения пройденного дефектоскопом расстояния. 7 ил.

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля нефтегазопроводов и может быть использовано для целей определения дефектов и их позиционирования на трубопроводе за счет бесконтактного электромагнитного определения пройденного внутритрубным снарядом-дефектоскопом расстояния, либо для целей дублирования колесного одометра.

Известен механизм путеизмерения (одометр) внутритрубного снаряда-дефектоскопа [1]. Он конструктивно представляет собой колесо, установленное в рычаге, который в свою очередь установлен на кронштейне контейнера внутритрубного снаряда-дефектоскопа (ВСД). В колесе снаряда установлен датчик с встроенным датчиком Холла и магнитный диск, который конструктивно состоит из двух металлических дисков и шести магнитов, размещенных между дисками и залитых эпоксидным компаундом. Металлические диски совмещены таким образом, что внутренние зубцы одного диска входят в пазы другого с определенным зазором, создавая 25 магнитных пар. Датчик Холла неподвижно связан с осью колеса одометра, а диск - с вращающимся колесом. При вращении колеса одометра вместе с V магнитным диском в датчике вырабатываются импульсы, поступающие в электронный блок по проводам, размещенным в соединителе, и далее в герметичный разъем. Пружина постоянно прижимает колесо одометра к внутренней стенке трубопровода. В кронштейне имеется фиксатор, который предназначен для фиксации одометра только в транспортном положении.

Недостатком данного типа одометра является недостаточная точность из-за проскальзывания колеса на участках трубопровода с жидкостью, при вращении ВСД вокруг продольной оси, ограниченный срок службы из-за износа контактирующих элементов одометра, большая стоимость.

Известен бесконтактный измеритель расстояний [2], содержащий двухканальную проекционную систему с базовым расстоянием между объективами каналов, в устройство введен осветительный канал для формирования зондирующей световой линии на поверхности объекта, двухкоординатные приборы с зарядовой связью, или, сокращенно - ПЗС-матрицы, расположенные на фиксированных расстояниях от объективов, по одному направлению каждой из которых измеряются координаты точек объекта вдоль зондирующей световой линии, а по перпендикулярному направлению - параллаксы, и встроенный контроллер для выработки координат энергетических центров изображений на ПЗС-матрицах точек объекта, освещаемых световой линией, и для вычисления по значениям этих координат значений дальности до освещенных точек объекта.

Недостатком данного изобретения является то, что с его помощью могут быть определены только малые по величине расстояния.

Известен бесконтактный трехкоординатный измеритель [3], который содержит формирующую зондирующую световую линию на поверхности объекта измерения, осветительный узел, двухканальную приемную проекционную систему, ПЗС-матрицу и преобразовательно-вычислительный блок, на вход которого включен выход ПЗС-матрицы, при этом ПЗС-матрица установлена на оптической оси проекционного объектива двухканальной приемной проекционной системы, которая снабжена двумя пентапризмами и зеркально-призменным разделительным узлом.

Недостатком данного изобретения является невозможность измерения больших по величине расстояний.

Известно устройство для измерения расстояния [4], содержащее излучатель, состоящий из полупроводникового источника, электрически связанного с ним модулятора и оптически связанного с ним коллиматора, приемник излучения, состоящий из фотоприемника, электрически связанной с ним схемой обработки сигналов и оптически связанной с ним собирающей линзой, устройство управления, электрически связанное с модулятором и схемой обработки сигналов, при этом между фотоприемником и собирающей линзой установлен оптически связанный с ними оптический элемент, направляющий часть оптического излучения на чувствительную площадку фотоприемника.

Недостаток данного устройства - малые измеряемые расстояния, что не дает возможности использовать его в качестве одометра.

Известно устройство для путевого обследования внутренней поверхности трубопроводов [5].

Это устройство содержит электронные блоки, размещенные в герметичном контейнере, устройство перемещения контейнера по трубопроводу, датчики регистрации местонахождения, формирователь магнитного потока в исследуемом участке трубопровода, дополнительный измерительный контейнер, прозрачный со стороны, обращенной к стенке трубопровода, расположенный на держателе, шарнирно соединенном через подвижный рычаг с герметичным контейнером. В герметичном контейнере содержится источник света, оптически связанный через оптическое волокно с дополнительным герметичным контейнером, в котором последовательно по ходу светового пучка расположены поляризатор, полусферическая линза, оптическая система формирования изображения. Полусферическая линза расположена на прозрачной грани дополнительного герметичного контейнера с внутренней стороны. С наружной стороны прозрачной грани дополнительного контейнера расположена пленка магнитооптического материала с многослойным диэлектрическим покрытием. Пленка магнитооптического материала расположена на поверхности стенки трубопровода в области сформированного магнитного потока. Торец оптического волокна расположен в фокальной плоскости полусферической линзы, торец световодного жгута расположен в области изображения магнитооптического материала. Многослойное диэлектрическое покрытие на магнитооптическом материале выполнено из чередующихся четвертьволновых слоев диэлектрика с различным показателем преломления, свет освещает границы раздела слоев диэлектрика под углом Брюстера, поляризация излучения ориентирована в плоскости падения света. Устройство для путевого обследования внутренней поверхности трубопроводов позволяет обеспечить заданную надежность определения дефектных участков, могущих привести к аварии трубопровода. Устройство не только определяет дефектный участок стенки трубопровода, но также позволяет получить изображение дефекта и путь.

Недостатком устройства, описанного в [5], является то, что получаемые изображения дефектов имеют существенные размеры, они встречаются на поверхности внутренней стенки трубопровода редко и случайно, поэтому погрешность определения перемещения велика, и данное устройство напрямую для измерения пройденного ВСД расстояния использовать невозможно.

Известен внутритрубный снаряд-дефектоскоп [6], [1], содержащий являющийся магнитопроводом цилиндрический контейнер, расположенные на нем в передней и задней частях полюсы постоянного магнита, щетки-магнитопроводы, размещенные в радиальных направлениях между полюсами постоянного магнита и трубопроводом, и опорные элементы в виде эластичных манжет с колесами, установленные за пределами полюсов магнита, концентрический ряд ластов с пластинками-накладками, размещенными между полюсами постоянного магнита, в каждой из ласт вмонтированы герметично дефектоскопические датчики, предназначенные для измерения напряженности магнитного поля трубопровода, с подводящими проводниками, внутри контейнера размещен блок электроники, содержащий регистрирующую аппаратуру, а также блок источников электрического питания, в задней части контейнера размещены колесные одометры.

Данное устройство принято за наиболее близкий аналог предлагаемого изобретения. Недостатком известного устройства является недостаточная точность измерения пройденного пути и ненадежность его конструкции из-за сложной конструкции колесных одометров, частые выходы их из строя за счет ударов о препятствия, недостаточная точность, вызванная проскальзыванием колес.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности и надежности измерения пройденного ВСД расстояния.

Поставленная задача решается за счет того, что во внутритрубный снаряд-дефектоскоп, содержащий цилиндрический контейнер, являющийся магнитопроводом, закрепленные на нем в передней и задней частях полюсы постоянного магнита, щетки-магнитопроводы, размещенные в радиальных направлениях между полюсами постоянного магнита и трубопроводом, закрепленные на контейнере и опорные элементы в виде эластичных манжет с колесами, установленные за пределами полюсов магнита, концентрический ряд ластов с пластинками-накладками, размещенными между полюсами постоянного магнита, в каждый из ластов вмонтированы герметично дефектоскопические датчики измерения напряженности магнитного поля трубопровода с подводящими проводниками, внутри контейнера размещен блок электроники, содержащий регистрирующую аппаратуру, а также блок источников электрического питания, в задней части контейнера размещены колесные одометры, причем устройство выполнено так, что в переднюю часть перед постоянным магнитом дополнительно введены 2n электромагнитных магнитометров, образующие дополнительный ряд ластов, содержащих перемежающиеся электромагнитные одометры двух типов, причем первый тип электромагнитных одометров состоит из n электромагнитных головок возбуждения магнитного поля стенках трубопровода и n датчиков измерения напряженности магнитного поля трубопровода, генератора переменного напряжения, n усилителей сигналов датчиков измерения напряженностей магнитного поля трубопровода, интерфейса и постоянного запоминающего устройства бортового компьютера, при этом каждая электромагнитная головка возбуждения представляет собой скобообразный магнитопровод, выполненный из магнитомягкой стали с обращенными в сторону магнитопровода заостренными со щек стойками, постоянными в профиле по ширине, на средней части магнитопровода размещен изолирующий каркас с обмоткой возбуждения, причем плоскость скобы магнитопровода перпендикулярна продольной оси снаряда и лежит в его поперечной плоскости, по следу возможного движения стоек вдоль контейнера установлены на фиксированном расстоянии по одному датчику измерения напряженности магнитного поля трубопровода, так что электромагнитная головка возбуждения и датчики измерения напряженности магнитного поля трубопровода армированы в полиуретановую ласту, содержащую также пластинку-накладку, одометры первого типа закреплены с угловым шагом 360°/n в поперечной плоскости контейнера, с выходом генератора переменного напряжения соединены параллельно обмотки возбуждения электромагнитных головок возбуждения, выходы n датчиков измерения напряженности магнитного поля трубопровода через соответствующие интерфейсы соединены со входами постоянного запоминающего устройства бортового компьютера, в пластинке-накладке каждого ласта вмонтированы вставки из магнитомягкой стали, имеющие в плоскости пластинки-накладки размеры соответствующего заостренного со щек конца магнитопровода головки, при этом каждый из n электромагнитных одометров второго типа, перемежающихся с электромагнитными одометрами первого типа с угловым шагом 360°/n, представляет собой армированные в полиуретановой ласте, имеющей пластинку-накладку, установленные на фиксированном расстоянии друг от друга по следу движения внутритрубного снаряда-дефектоскопа электромагнитную головку возбуждения и один датчик измерения напряженности магнитного поля трубопровода, при этом электромагнитная головка возбуждения представляет собой головку записи магнитофонного типа, а датчик измерения напряженности магнитного поля трубопровода представляет собой головку считывания магнитофонного типа, выходы n головок записи и n головок считывания через соответствующие интерфейсы соединены со входами постоянного запоминающего устройства бортового компьютера, входы головок записи соединены с выходом генератора переменного напряжения, причем в каждую пластинку-накладку электромагнитного одометра второго типа армированы по две вставки из магнитомягкой стали с одной и с другой стороны зазора как против головки записи, так и против головки считывания.

На фиг.1 изображен общий вид внутритрубного снаряда-дефектоскопа с размещенными на нем электромагнитными и колесными одометрами; на фиг.2 изображена конструктивная схема электромагнитного одометра; на фиг.3 представлена конструктивная схема головки электромагнитного одометра 1-го типа; на фиг.4 представлена функциональная электрическая схема электромагнитного одометра 1-го типа; на фиг.5 представлена конструктивная схема электромагнитного одометра 2-го типа (с датчиками магнитофонного типа); на фиг.6 изображена головка магнитофонного типа; на фиг.7 изображены эпюры напряжений на электромагнитной головке записи и на головке считывания.

Технический результат изобретения состоит в повышении разрешающей способности, точности и надежности позиционирования в трубопроводе внутритрубного снаряда-дефектоскопа за счет введения электромагнитных одометров.

На фиг.1 позицией 1 обозначена часть ферромагнитного трубопровода. Позицией 2 обозначен внутритрубный снаряд-дефектоскоп (ВСД). В его состав входит герметичный контейнер 3 с эластичными манжетами 4 и 5 из полиуретана в передней и задней частях контейнера 3, выполненными для центрирования ВСД 2 в трубопроводе 1. На контейнере 3 закреплен постоянный магнит 6 с полюсами N и S, к которым прикреплены щетки-магнитопроводы 7 и 8 по радиальным направлениям. Экран 10 экранирует переднюю часть ВСД 2 от влияния постоянного магнита 6. На его торцах могут быть установлены щетки-магнитопроводы, выполненные подобно щеткам-магнитопроводам 7 и 8, но из более коротких проволок. Между полюсами N и S магнита 6 закреплен ряд дефектоскопических датчиков 10, предназначенных для измерения напряженностей магнитного поля, каждый из которых представляет собой полиуретановую пружинящую пластину с залитым в ней датчиком магнитного поля, например, датчиком Холла [1]. Наличие постоянного магнита 6 и ряда 10 дефектоскопических датчиков магнитного поля свидетельствует о том, что ВСД 2 является коррозионным снарядом. Могут быть применены другие типы снарядов - ультразвуковой диагностики профиля трубы или другие. В задней части ВСД 2 закреплен колесный одометр 11 [1], внутри контейнера 3 установлен блок электроники и источников электрического питания 12, в передней части контейнера 3 изображен ряд перемежающихся электромагнитных одометров первого 13 и второго 14 типов.

Конструктивная схема электромагнитного отдельного одометра 1-го типа 13 представлена на фиг.2. Он состоит из электромагнитной головки 15 и двух датчиков 16 и 17, измеряющих напряженность магнитного поля, представляющих собой, например, датчики Холла (в частности, марки SS495). Они залиты изоляционным материалом, например, полиуретаном, выполненным в виде упругой пластины 18 (ласты [1]). Ласта 18 с электромагнитной головкой 15 и двумя датчиками 16 и 17 магнитного поля закрыта со стороны трубы 1 пластинкой-накладкой 19, выполненной, например, из полиуретана. Благодаря этому электромагнитная головка 15 и датчики 16 и 17 магнитного поля герметизированы от внешней среды. Провода 20 с помощью оплетки 21 обеспечивают подвод питающих напряжений и съем сигналов с указанных электроэлементов 15, 16, 17 без нарушения их герметичности.

При этом указанные электроэлементы установлены так, что вектор напряженности магнитного поля в электромагнитной головке 15 на виде А-А фиг.2, фиг.3 перпендикулярен направлению движения снаряда и перпендикулярен радиусу трубы 1, в торцевых частях ее он перпендикулярен плоскости, затем замыкается через тело трубы 1. Измерительные оси датчиков 16 и 17 направлены по соответствующим радиусам трубы 1, т.е. перпендикулярны плоскости вида А-А фиг.2. Ласта 18 через посредство накладки 22 крепится к уголку 23, в свою очередь установленному на кронштейне 3 ВСД. Конструктивная схема электромагнитной головки представлена на фиг.3, из которой следует, что она состоит из магнитопровода 24 П-образной на виде В-В фиг.3 конфигурации (скобообразной) и заостренной на стороне, обращенной к трубе 1, что сделано для обеспечения намагничивания на трубе тонкой линии материала стали. Накладки 26, выполненные из немагнитной стали, предназначены для стяжки магнитопровода и обеспечения прижима его к ласте 18. Магнитопровод 24 выполняется из листов магнитомягкого материала, в частности, из пермаллоя. Катушка 25 (обмотка), на которой не показаны монтажные провода в силу несущественности способа их крепления для целей понимания существа изображения, запитывается переменным напряжением частоты 50...1000 Гц от статического генератора, который расположен в блоке электроники 13. На фиг.4 показан позицией 27 статический генератор.

Резисторы R₁, R₂, R₃, R₄ служат для смещения рабочих точек в выходных сигналах датчиков Холла. Позицией 28 обозначена стяжка, ограничивающая степень распрямления ласты 18 при извлечении снаряда 2 из трубопровода. На фиг.5 представлена конструктивная схема электромагнитного одометра 2-го типа, предназначенного для измерения расстояния, пройденного ВСД в диапазоне малых скоростей его движения. Он аналогичен электромагнитного одометру 1-го типа, изображенному на фиг.2 и предназначенному для измерения расстояния, пройденного ВСД в диапазоне его скоростей от малых до больших. Особенность заключается в отличии конструкции электромагнитных головок 29 от 15 и 30 от 16. На фиг.5 представлена записывающая электромагнитная головка 29 и воспроизводящая электромагнитная головка 30, какие применяются в магнитофонах [2, 3]. Отличием являются их большие размеры, чем в магнитофонах, в том числе величина зазора 31 (фиг.6). Зазор 31 выполняется в пластинах пакета сердечника 32, который крепится с помощью стягивающих винтов 33. Сердечники 32 и обмотки 34 предназначены для создания переменного электромагнитного поля. Как известно, по конструкции записывающие и воспроизводящие головки аналогичны [2, 3]. В данном электромагнитном одометре 2-го типа записывающая головка 29 запитывается от генератора 27 синусоидального напряжения частотой от 50 до 10000 Гц. Схема подключения головок 29 и 30 не показана, она может быть выполнена по функциональной схеме, описанной в [2, с.624], но с применением современной элементной базы. Выход головки воспроизведения (считывания) 30, а также вход головки записи 29 через интерфейс 35 соединены с соответствующими входами бортового компьютера 36, аналогично тому, как это показано на фиг.4 для электромагнитного одометра 1-го типа по фиг.2 для диапазона скоростей движения ВСД от малых до больших. Для одометра этого же диапазона в пластинки-накладки 18 вмонтированы (армированы) вставки 37 и 38 из магнитомягкого железа для магнитопровода 24. Размеры вставок в плане со стороны прилегания к магнитопроводу 24 (32 на фиг.6) - такие же, как и размеры его концов. Для одометра по фиг.5 и 6 вставки обозначены теми же позициями 37 и 38, между ними зазор 39, позиции 40 и 41 - наконечники магнитопровода 29; 42 - магнитопровод.

Работает внутритрубный снаряд-дефектоскоп с одометрами следующим образом. При скоростях движения ВСД от малых до больших после включения электрических напряжений головка электромагнитного одометра 1-го типа начинает индуцировать переменное электромагнитное поле. Т.к. на обмотку 25 подается синусоидальное напряжение, ток, протекающих через обмотку 25, обеспечивает переменную намагниченность по величине остаточной напряженности, вдоль трасс пройденного ВСД расстояния, на ферромагнитной трубе 1. Наиболее четкой, нерассеянной является запись на трубе против вставок 37, 38. По этой причине на некотором расстоянии Δ₁ от этих зон намагниченности (5...10) см измеряют величины остаточной напряженности магнитного поля трубы 1 с помощью датчиков Холла 16 и 17. Их сигналы через интерфейс 35 записываются в память компьютера 36 для последующей обработки. При этом ширина и длина магниточувствительных площадок датчиков Холла 16 и 17 должны быть такими же или меньше, а сориентированы так же, как и во вставках 37 и 38. Если же размеры, в частности, ширина магниточувствительной площадки датчика Холла будет превосходить ширину вставки, запись сигнала при малой скорости снаряда, когда шаг записи на стенке 1 мал, будет в сильной степени искажена. При большом увеличении ширины магниточувствительной площадки датчика Холла по сравнению с шириной вставки 37 или 38 сигнал на его выходе будет неразличим, т.е. компьютер 36 не будет различать периодическое изменение намагниченности, а будет реагировать на ее средний уровень. Данным обстоятельством определяется выбор ширины вставок и минимально возможная измеряемая скорость движения снаряда. Действительно, длина λ записываемой на трубе 1 волны [1, с.628] равна,

где ν - скорость движения снаряда; f - частота записываемого сигнала (в Гц).

Например, при ν=0,1 м/с; f=50 Гц длина волны λ равна шагу намагниченности на трубе 1:

Если ширина вставки Δ=1 мм, то при такой скорости снаряда с помощью датчика Холла можно записать полную синусоиду на шаге волны.

При меньшей скорости снаряда, например, при ν=0,05 м/с, длина волны будет λ=1 мм. На ширине щели Δ=1 мм средняя намагниченность равна нулю, сигнал на выход датчика Холла также будет равен нулю.

Поэтому при меньшей скорости движения снаряда вступает в действие одометр, выполненный по схеме фиг.5, 6, в котором зазор 31(39) может быть выполнен с величиной порядка Δ=0,1 мм. Тогда минимальная измеренная скорость снаряда может быть снижена в соответствии с формулой (1) на порядок, т.е. до величины ν_min=0,01 м/с, чего обычно бывает достаточно. Для целей практики компьютер 36 при скоростях ВСД ν≥0,1 м/с выдает информацию с электромагнитного одометра 1-го типа, выполненного по схеме фиг.2, а при ν<0,1 м/c - с электромагнитного одометра 2-го типа, выполненного по схеме фиг.5, и фиг.6.

Выведем алгоритм работы одометра. Обозначим расстояние между записывающей головкой и головкой считывания Δ₁ (фиг.2) или Δ₂ (фиг.5). При наличии скорости ВСД (ν>0) τ₁(τ₂) время прохождения этого расстояния Δ₁(Δ₂) определяется в компьютере 36 с помощью таймера по моментам прохождения одноименных точек сигналов напряжения. Для записи на трубе напряженности синусоидального поля Нз, осуществляемой с помощью электромагнитной головки 15 (26) в виде напряжения Uз, и сигнала напряжения Uc головки считывания 16 (30) расстояния между головками для фиг.2 и фиг.5 обозначим Δ₁ и Δ₂ соответственно.

Тогда время τ₁ для прохождения Δ₁ равно

а время τ₂ для прохождения расстояния Δ₂ равно

Нетрудно видеть, что скорость снаряда для обоих типов электромагнитных головок определяется по аналогичным формулам

Считая ν в пределах длины отдельной волны постоянной, на основе формулы , получим возможность после интегрирования в бортовом компьютере 36 определить приращение пройденного ВСД расстояния:

где x₀ - начальное расстояние ВСД; Δх(t)- приращение пройденного ВСД расстояния, равное

Выражения (2)...(6) - алгоритмы определения одометром расстояния.

Для приведенного выше примера имеем расстояние, равное длине волны.

Для датчика Холла (f_з=50 Гц, ν=0,1 м/с):

Для одометра магнитофонного типа (f_з=50 Гц, ν=0,01 м/с):

Время, равное 0,2 с, может быть определено с высокой точностью порядка 10^-5 с.

Приведенные расчеты свидетельствуют о повышении разрешающей способности электромагнитного одометра. Отсутствие колеса в электромагнитном одометре свидетельствует об отсутствии проскальзывания, а поскольку в конструкции его отсутствуют подвижные рычаги, которые могут быть выведены из строя при наездах на препятствия, повышается надежность работы ВСД.

Источники информации

1. Снаряд-дефектоскоп "Крот СК 1000". Техническое описание и инструкция по эксплуатации. РНКШ 1010.00.00.00.00 ТО.000 "Газприборавтоматикасервис", г.Саратов, 2003, 64 с.

2. Патент РФ №2124700, МПК G01B 11/00, 11/02. Авторы Ю.Е.Дукаревич и Е.Ю.Дукаревич. Бесконтактный измеритель расстояний, 1999 г.

3. Заявка №2000125295/25 от 05.10.2000. Авторы С.Л.Горелик и др. Бесконтактный трехкоординатный измеритель. БИПМ №29, 2002 г.

4. Патент РФ №2140622. Авторы А.И.Абрамов и др. Устройство для измерения. БИ №30, 1999 г.

5. Патент РФ №2156917, МПК F17D 5/02. Устройство для путевого обследования внутренней поверхности трубопроводов, 2000 г.

6. А.С. СССР №246667 от 1969 "Устройство для нахождения дефектов в стенке подземного трубопровода". Авторы Бондаренко П.М. и др.

Внутритрубный снаряд-дефектоскоп с одометрами, содержащий цилиндрический контейнер, являющийся магнитопроводом, закрепленные на нем в передней и задней частях полюсы постоянного магнита, щетки-магнитопроводы, размещенные в радиальных направлениях между полюсами постоянного магнита и трубопроводом, закрепленные на контейнере, и опорные элементы в виде эластичных манжет с колесами, установленные за пределами полюсов магнита, концентрический ряд ластов с пластинками-накладками, размещенными между полюсами постоянного магнита, в каждый из ластов вмонтированы герметично дефектоскопические датчики измерения напряженности магнитного поля трубопровода с подводящими проводниками, внутри контейнера размещен блок электроники, содержащий регистрирующую аппаратуру, а также блок источников электрического питания, в задней части контейнера размещены колесные одометры, причем устройство выполнено так, что в переднюю часть перед постоянным магнитом дополнительно введены 2n электромагнитных магнитометров, образующие дополнительный ряд ластов, содержащих перемежающиеся электромагнитные одометры двух типов, причем первый тип электромагнитных одометров состоит из n электромагнитных головок возбуждения магнитного поля стенках трубопровода и n датчиков измерения напряженности магнитного поля трубопровода, генератора переменного напряжения, n усилителей сигналов датчиков измерения напряженностей магнитного поля трубопровода, интерфейса и постоянного запоминающего устройства бортового компьютера, при этом каждая электромагнитная головка возбуждения представляет собой скобообразный магнитопровод, выполненный из магнитомягкой стали с обращенными в сторону магнитопровода заостренными со щек стойками, постоянными в профиле по ширине, на средней части магнитопровода размещен изолирующий каркас с обмоткой возбуждения, причем плоскость скобы магнитопровода перпендикулярна продольной оси снаряда и лежит в его поперечной плоскости, по следу возможного движения стоек вдоль контейнера установлены на фиксированном расстоянии по одному датчику измерения напряженности магнитного поля трубопровода, так что электромагнитная головка возбуждения и датчики измерения напряженности магнитного поля трубопровода армированы в полиуретановую ласту, содержащую также пластинку-накладку, одометры первого типа закреплены с угловым шагом 360°/n в поперечной плоскости контейнера, с выходом генератора переменного напряжения соединены параллельно обмотки возбуждения электромагнитных головок возбуждения, выходы n датчиков измерения напряженности магнитного поля трубопровода через соответствующие интерфейсы соединены со входами постоянного запоминающего устройства бортового компьютера, в пластинке-накладке каждого ласта вмонтированы вставки из магнитомягкой стали, имеющие в плоскости пластинки-накладки размеры соответствующего заостренного со щек конца магнитопровода головки, при этом каждый из n электромагнитных одометров второго типа, перемежающихся с электромагнитными одометрами первого типа с угловым шагом 360°/n, представляет собой армированные в полиуретановой ласте, имеющей пластинку-накладку, установленные на фиксированном расстоянии друг от друга по следу движения внутритрубного снаряда-дефектоскопа электромагнитную головку возбуждения и один датчик измерения напряженности магнитного поля трубопровода, при этом электромагнитная головка возбуждения представляет собой головку записи магнитофонного типа, а датчик измерения напряженности магнитного поля трубопровода представляет собой головку считывания магнитофонного типа, выходы n головок записи и n головок считывания через соответствующие интерфейсы соединены со входами постоянного запоминающего устройства бортового компьютера, входы головок записи соединены с выходом генератора переменного напряжения, причем в каждую пластинку-накладку электромагнитного одометра второго типа армированы по две вставки из магнитомягкой стали с одной и с другой стороны зазора как против головки записи, так и против головки считывания.