Способ обнаружения дефектов в трубопроводах



Способ обнаружения дефектов в трубопроводах
Способ обнаружения дефектов в трубопроводах

 


Владельцы патента RU 2474812:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Омский государственный университет путей сообщения (RU)

Изобретение относится к области неразрушающего контроля изделий и может быть использовано для дефектоскопии магистральных трубопроводов, заполненных газом, нефтью, нефтепродуктами под давлением. Для устранения необходимости прохождения вдоль трассы трубопровода для определения местоположения дефекта и возможности определения наличия дефекта во время проведения пуско-наладочных работ в способе определения дефектов в трубопроводах, включающем подключение СВЧ-генератора к трубопроводу, использование трубопровода в качестве волновода для излучаемых электромагнитных волн, наличие и местоположение дефекта определяют по СВЧ-сигналу, принимаемому двумя приемниками СВЧ-сигнала с синхронными сканирующими антеннами, расположенными в середине исследуемого участка трубопровода по обеим сторонам на расстоянии а от его оси: , где L - длина исследуемого участка трубопровода; α - максимальный угол поворота сканирующей антенны приемника. 2 ил.

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля изделий и может быть использовано для дефектоскопии магистральных трубопроводов, заполненных газом, нефтью, нефтепродуктами под давлением.

Известен способ обнаружения сквозных дефектов в трубопроводах [1], заключающийся в том, что излучают и принимают электромагнитные волны СВЧ-диапазона, используя трубопровод в качестве волновода для излучаемых электромагнитных волн, а наличие сквозного дефекта определяют по СВЧ-сигналу, принимаемому приемником, удаленным от трубопровода на расстояние 1, определяемое из соотношения

где λ - длина электромагнитной СВЧ-волны, λ<1,71D, D - диаметр трубопровода;

Р0 - мощность электромагнитной волны;

α- коэффициент ослабления электромагнитной волны в трубопроводе, на щели и в грунте;

G - коэффициент усиления приемника;

Ра min - пороговая мощность приемника;

L - длина непрерывно контролируемого участка трубопровода.

Недостатком этого способа является низкая точность определения местонахождения дефекта в трубопроводе и отсутствие возможности дальнейшего его уточнения.

Наиболее близким к предлагаемому является способ обнаружения дефектов в трубопроводах [2], заключающийся в том, что к трубопроводу подключают СВЧ-генератор, трубопровод используется в качестве волновода для излучаемых электромагнитных волн, перемещают приемник СВЧ-сигнала вдоль трассы трубопровода, местоположение дефекта определяют по максимальному значению принимаемого СВЧ-сигнала, координаты дефекта определяют с помощью GPS-приемника.

Недостатком этого способа является необходимость прохождения вдоль трассы трубопровода для определения местоположения дефекта. Кроме того, большая часть повреждений образуется в момент произведения пуско-наладочных работ, когда меняется режим давления в трубопроводе, из-за чего могут возникнуть крупные повреждения или сквозные дефекты. Если судить о повреждении (дефекте) по спаду давления, то возможны значительные утечки нефти или газа, прежде, чем повреждение будет обнаружено. Применение указанного метода также затруднительно, поскольку необходимость прохождения вдоль трассы трубопровода для определения местоположения дефекта приводит к увеличению времени поиска дефекта.

Цель изобретения - устранение необходимости прохождения вдоль трассы трубопровода для определения местоположения дефекта и возможность определения наличия дефекта во время проведения пуско-наладочных работ, а также повышение точности определения местонахождения дефекта в трубопроводе.

Для достижения этой цели в предлагаемом способе определения дефектов в трубопроводах, включающем подключение СВЧ-генератора к трубопроводу, использование трубопровода в качестве волновода для излучаемых электромагнитных волн, наличие и местоположение дефекта определяют по СВЧ-сигналу, принимаемому двумя приемниками СВЧ-сигнала с синхронными сканирующими антеннами, расположенными в середине исследуемого участка трубопровода по обеим сторонам на расстоянии а от его оси

,

где L - длина исследуемого участка трубопровода;

α - максимальный угол поворота сканирующей антенны приемника.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства, реализующего определение сквозных дефектов в трубопроводах по данному способу, на фиг.2 - расположение приемников СВЧ-сигнала по отношению к трубопроводу (вид сверху).

Устройство подключается к трубопроводу 1, имеющему дефект 10, через устройство ввода СВЧ-энергии 2, и содержит генератор 3, два приемника СВЧ-сигнала с синхронными сканирующими антеннами 4 и 4', расположенных в середине участка трубопровода по обеим сторонам на расстоянии а от его оси, селективные усилители 5 и 5', детекторы 6 и 6', информация от которых передается в блок автоматизированной обработки 7 через радиоканал 9, а затем на индикатор 8.

Принцип работы устройства, реализующего данный способ, заключается в следующем. Создаваемый генератором 3 импульс электромагнитного излучения СВЧ-диапазона посредством устройства ввода 2 возбуждает в трубопроводе 1 электромагнитную волну. Тип и рабочую длину волны λ выбирают с учетом обеспечения приемлемого для практики затухания и стабильности структуры поля (волны) в трубопроводе диаметром D.

При передаче электромагнитной энергии по волноводам в СВЧ-диапазоне принято работать на низшем типе (основном) колебаний (Изюмова Т.И., Свиридов В.Т. Волноводы, коаксиальные и полосовые линии. М.: Энергия, 1975). Для круглого волновода этим типом является Н11. С учетом диаметра трубы рабочую длину волны λ выбирают из соотношения

1,31D<λ<1,71D,

где D - диаметр трубопровода.

При соблюдении этого условия в волноводе будет существовать только основная волна Н11 и передаваемая энергия не будет перераспределяться на другие типы, менее благоприятные по условиям их распространения в волноводе. По мере распространения по трубопроводу-волноводу часть энергии СВЧ-импульса расходуется на потери в стенках. При прохождении импульса по участку трубопровода-волновода с дефектом часть энергии излучается через щель (дефект) 10 в свободное пространство, являясь информативным сигналом для обнаружения и определения местоположения дефекта-щели. Этот сигнал одновременно принимается двумя синхронными сканирующими антеннами приемников СВЧ-сигнала 4 и 4', расположенных в середине исследуемого участка трубопровода по обеим сторонам на расстоянии а от его оси, усиливается селективными усилителями 5 и 5' и подается на детекторы 6 и 6', после чего через радиоканал 9 подается на блок автоматизированной обработки 7 и выводится на индикатор 8. Блок автоматизированной обработки 7 автоматически выдает информацию о наличии и местоположении дефекта по каналу связи на диспетчерский пункт.

Таким образом, за счет установки двух приемников СВЧ-сигнала с синхронными сканирующими антеннами, расположенными в середине исследуемого участка трубопровода по обеим сторонам на расстоянии а от его оси, отсутствует необходимость прохождения вдоль трассы трубопровода для определения местоположения дефекта и имеется возможность определения наличия дефекта во время проведения пуско-наладочных работ. Повышение точности определения местонахождения дефекта в трубопроводе достигается за счет наличия двух приемников СВЧ-сигнала с синхронными сканирующими антеннами, расположенными в середине исследуемого участка трубопровода по обеим сторонам на расстоянии а от его оси.

Использованные источники

1. Патент 2020467, Россия, МПК G01N 27/90. Способ обнаружения сквозных дефектов в трубопроводах / Арзин А.П.; Жуков В.Л.; Левин С.Ю.; Овчинников В.П.; Саяпин А.Ф.; Фетисов Г.О.; Шиян В.П.; Штейн Ю.Г.

2. Патент 2362159, Россия, МПК G01N 27/90. Способ обнаружения дефектов в трубопроводах / Кандаев В.А., Авдеева К.В., Котельников А.В.

Способ определения дефектов в трубопроводах, включающий подключение СВЧ-генератора к трубопроводу, использование трубопровода в качестве волновода для излучаемых электромагнитных волн, определение наличия дефекта по СВЧ-сигналу, отличающийся тем, что СВЧ-сигнал принимают двумя приемниками СВЧ-сигнала с синхронными сканирующими антеннами, расположенными в середине исследуемого участка трубопровода по обеим сторонам на расстоянии а от его оси:

где L - длина исследуемого участка трубопровода;
α - максимальный угол поворота сканирующей антенны приемника.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области обнаружения локальных дефектов в проводниках с использованием акустической эмиссии и может найти применение для выявления скрытых локальных дефектов в различных металлических конструктивных элементах, находящихся в статическом состоянии или в процессе движения.

Изобретение относится к устройствам неразрушающего контроля и может использоваться для обнаружения неоднородностей в строительных конструкциях. .

Изобретение относится к области подповерхностной радиолокации. .

Изобретение относится к методам и технике неразрушающего контроля, например с помощью сверхвысоких частот, при одностороннем доступе к контролируемому объекту, и может найти применение для обнаружения в стенах и перекрытиях строительных сооружений инородных металлических или диэлектрических предметов искусственного и естественного происхождения, в том числе расположенных за металлической арматурой или закрепленных непосредственно на арматуре, или расположенных между прутками арматуры со стороны, противоположной направлению облучения электромагнитным сигналом, и, в частности, в стенах строительных сооружений, выполненных по технологии цельнозаливных железобетонных конструкций, а также скрытых дефектов в виде пустот и трещин, металлической арматуры, санитарно-технических коммуникаций, кабельных магистралей, электрических и телефонных проводок.

Изобретение относится к методам и технике неразрушающего контроля, например с помощью сверхвысоких частот, и предназначено для контроля дефектов в стенах и перекрытиях строительных сооружений, в частности армированных, при одностороннем доступе и может найти применение для обнаружения инородных металлических или диэлектрических предметов искусственного или естественного происхождения, расположенных за металлической арматурой, или закрепленных непосредственно на арматуре, или расположенных между прутками арматуры, со стороны противоположной направлению облучения электромагнитным сигналом, и в частности, в стенах строительных сооружений, выполненных по технологии цельнозаливных железобетонных конструкций.

Изобретение относится к методам и технике неразрушающего контроля, например с помощью сверхвысоких частот, и предназначен для обнаружения дефектов в стенах и перекрытиях строительных сооружений при одностороннем доступе и может найти применение для обнаружения инородных металлических или диэлектрических предметов искусственного или естественного происхождения, в том числе расположенных за металлической арматурой, или закрепленных непосредственно на арматуре, или расположенных между прутками арматуры, со стороны противоположной направлению облучения электромагнитным сигналом, и в частности, в стенах строительных сооружений, выполненных по технологии цельнозаливных железобетонных конструкций.
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к контролю поверхности металлических сооружений и объектов и может быть использовано для обнаружения и контроля развития дефектов на поверхностях металлических сооружений и объектов, установленных в коррозионных средах различной степени агрессивности в условиях подземного, атмосферного, морского или речного воздействия, в частности для обнаружения и контроля развития трещин на покрытых изоляций поверхностях нефте- или газопроводов.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для неразрушающего контроля состояния поверхности конструкционных материалов и изделий и может быть использовано в различных отраслях машиностроения и приборостроения.
Изобретение относится к технике охранной сигнализации и может быть использовано в системах охранной сигнализации жилых, служебных помещений, автомобилей и др. .

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий

Изобретение относится к способам определения неоднородностей электрофизических и геометрических параметров диэлектрических и магнитодиэлектрических покрытий на поверхности металла и может быть использовано при контроле состава и свойств твердых покрытий на металле, при разработке неотражающих и поглощающих покрытий. Повышение вероятности обнаружения малоразмерных неоднородностей и увеличение точности оценки их границ является техническим результатом предложенного изобретении, который достигается за счет того, что проводят сканирование поверхности покрытия с заданным шагом и формирование двумерной матрицы значений дисперсии коэффициента нормального затухания поля по всей поверхности сканирования, а также формирование второй электромагнитной Е волны с последующим расчетом абсолютного отклонения дисперсий коэффициента затухания поля, с построением пространственного распределения средних значений дисперсий коэффициента нормального затухания поля поверхностных медленных волн Eλ1, Eλ2 и Нλ3, пространственная картина которых визуально отображает распределение неоднородностей и их границу. 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способу определения электропроводности и толщины слоя полупроводника на поверхности диэлектрика, и может найти применение в различных отраслях промышленности при контроле свойств полупроводниковых слоев. Предложенный способ включает облучение структуры электромагнитным излучением СВЧ-диапазона, измерение спектра отражения излучения от структуры в выбранном частотном диапазоне при двух различных значениях температуры T1 и T2, далее по полученным зависимостям определяют электропроводность σ1 и σ2 полупроводникового слоя при двух значениях температуры T1 и T2 соответственно, далее выбирают значения температур из диапазона, в котором изменение концентрации носителей заряда связано с ионизацией примесных центров, затем определяют энергию активации примесных центров ΔW, используя соотношение: ΔW=2kT1T2[ln(σ1/σ2)]/(T1-T2), где k - постоянная Больцмана. Одновременное определение электропроводности при пониженных температурах, например 180-190 К, и соответственно энергии активации примесных центров позволяет определить параметры полупроводникового слоя в измеряемой структуре диэлектрик-полупроводник, что является техническим результатом. 2 ил.

Изобретение относится к области дефектоскопии с использованием сверхвысоких частот, а именно к способам определения дефектов теплозащитных и теплоизоляционных покрытий изделий ракетно-космической техники. Повышение точности определения глубины залегания дефекта является техническим результатом заявленного изобретения. Способ включает в себя регистрирацию характеристики электромагнитного СВЧ-поля в контролируемом объекте на нескольких частотах, отличающийся тем, что СВЧ-датчик облучает контролируемый объект, представляющий собой слой диэлектрического материала, наклеенного на металлическую несущую конструкцию, непрерывным многочастотным сигналом и построчно сканирует внешнюю поверхность контролируемого объекта, при этом дискретно регистрируется с постоянным шагом для каждой из частот сигнал, отраженный от контролируемого объекта, при регистрации отраженного сигнала происходит его интерференция с опорным сигналом генератора, в результате которой получается радиоголограмма, при последующем восстановлении которой на получаемом изображении выявляются дефекты внутреннего строения контролируемого объекта и поверхностные дефекты на границе раздела контролируемый объект-металл. 4 ил.

Предложена сенсорная система для анализа свойств диэлектрического материала с помощью радиочастотного сигнала, содержащая материал (30), который сформирован из матрицы и множества частиц (40), не обладающих свойствами изолятора и, по существу, равномерно распределенных внутри матрицы таким образом, что материал по меньшей мере в одном направлении обладает когерентной электрической периодичностью. Кроме того, в системе имеется приемник (10), выполненный с возможностью приема исходного радиочастотного (РЧ) сигнала и возвращенного РЧ сигнала, причем исходный РЧ сигнал отражается данными частицами с формированием возвращенного РЧ сигнала. Изменение положения одной или более частиц не изоляторов приводит к изменению возвращенного РЧ сигнала, так что по возвращенному РЧ сигналу можно определить изменение свойств материала и проводить непрерывный мониторинг аномалий в нем. Заявленный способ позволяет повысить степень контроля качества указанного материала. 2 н. и 30 з.п. ф-лы, 18 ил.

Устройство (1) конвейерной транспортировки содержит конвейер (3, 3.5, 5) с конвейерным элементом (3.1, 3.51, 5.1). Датчик (10) предусмотрен для регистрации поверхности конвейера. Сигнал датчика предварительно обрабатывает электрическая цепь (20). После обработки могут быть сгенерированы рабочие переменные и/или поврежденные или недостающие конвейерные элементы (3.1, 3.51, 5.1) могут быть обнаружены. Датчик является антенной (10.1), работающей в радиочастотном диапазоне, а конвейерный элемент (3.1, 3.51, 5.1) может перемещаться в ближней зоне антенны (10.1). Обеспечивается контроль работы конвейера компактной конструкцией датчика. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 13 ил.

Предлагаемое устройство относится к области подповерхностной радиолокации с использованием сверхширокополосных сигналов, а именно к устройствам определения расположения и формы неоднородностей и включений в строительных конструкциях и сооружениях и может найти применение в следующих областях: контрразведывательной деятельности по выявлению подслушивающих устройств; оперативно-розыскной деятельности правоохранительных органов; зондировании строительных конструкций с целью определения положения арматуры, пустот и других неоднородностей; зондировании особо важных строительных конструкций (взлетно-посадочных полос, аэродромов, стартовых площадок для запуска ракет, мостов, переходов, тоннелей метрополитена, вокзалов, стадионов, бассейнов и т.д.) с целью определения скрытых дефектов в них; зондировании завалов и разрушений после землетрясений, террористических взрывов и взрывов газа в процессе поисково-спасательных работ с целью обнаружения живых людей под завалами и оперативного оказания им помощи. Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обнаружения живых людей под завалами, возникшими в результате разрушения строительных конструкций и сооружений после взрывов и землетрясений. Устройство зондирования строительных конструкций содержит портативную ЭВМ 1, поверхность 2 строительной конструкции, электронный блок 3, антенный блок 4, высокочастотный генератор 5, контроллер 6, приемник 7, передающую антенну 8, приемную антенну 9, объект 10, триггер 11, линии задержки 12 и 14, усилитель 13, блок 15 вычитания, интегратор 16, блок 17 деления, блок 18 сравнения, блок 19 формирования эталонного напряжения, аналого-цифровой преобразователь 20, интерфейс 21, ключ 22, жидкокристаллический индикатор 23, звуковой индикатор 24, выключатель 25, квадратурный демодулятор 26, предварительные усилители 27 и 28, мультиплексоры 29 и 30, многоканальные полосовые фильтры 31 и 32, демультиплексоры 33 и 34, электронные короткозамыкающие ключи 35 и 36, низкочастотные фильтры 37 и 38. 1 ил.
Наверх