Внутритрубный снаряд-дефектоскоп



Внутритрубный снаряд-дефектоскоп
Внутритрубный снаряд-дефектоскоп

 


Владельцы патента RU 2606205:

Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" (RU)

Изобретение относится к области метрологии, в частности к средствам неразрушающего контроля. Внутритрубный снаряд-дефектоскоп содержит цилиндрический гермоконтейнер, опорные элементы в виде эластичных манжет, датчики, расположенные снаружи по периметру гермоконтейнера и соединенные с размещенным внутри гермоконтейнера электронным блоком. Устройство содержит блок питания, приборы ориентации, навигации, блок регистратора, систему измерения пройденного пути в виде трех подпружиненных колес, расположенных под углом 120° друг к другу. Каждое колесо снабжено акустическим преобразователем, закрепленным на оси каждого подпружиненного колеса под углом 30°-60° к центральной оси снаряда-дефектоскопа. В гермоконтейнере установлены три измерителя пройденного пути и сумматор, при этом каждый преобразователь соединен кабелем с входом соответствующего измерителя пройденного пути, а выход каждого измерителя пройденного пути соединен с соответствующим входом сумматора, выход которого соединен с блоком регистратора. Измеритель содержит генератор гармонического сигнала, цифровой измеритель доплеровского сдвига частоты, вычислитель скорости движения, вычислитель пройденного пути. Выход генератора гармонического сигнала соединен с преобразователем и входом цифрового измерителя доплеровского сдвига частоты. Технический результат - повышение точности измерения пройденного пути. 6 ил.

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля нефтегазопроводов, может быть использовано для целей определения дефектов, позиционирования их на трубопроводе и определения пространственных координат с помощью системы ориентации и навигации, а также измерения пройденного внутритрубным инспектирующим снарядом-дефектоскопом расстояния.

Известен 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, концентрический ряд ластов, размещенных между полюсами постоянного магнита, в каждом из ластов вмонтированы дефектоскопические датчики, внутри контейнера размещен блок электроники с приборами ориентации и навигации, а также блок источников электрического питания, два колесных одометра, один из которых расположен в задней части контейнера, отличающийся тем, что дополнительно содержит вал с двумя жестко закрепленными колесами, расположенными в задней части контейнера, двигатель, жестко закрепленный на контейнере и соединенный через механическую передачу с валом, два колеса в передней части контейнера, видеокамеру с подсветкой в передней части контейнера, соединенную с блоком электроники, радиоприемник-передатчик, закрепленный на контейнере, при этом второй колесный одометр расположен в передней части контейнера (патент на полезную модель, МПК G01C 21/00, №118739 от 27.04.2012 г.).

Недостатком данного внутритрубного снаряда-дефектоскопа является недостаточная точность измерения пройденного пути, связанная с проскальзыванием колес одометра.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному устройству является внутритрубный снаряд-дефектоскоп, содержащий цилиндрический гермоконтейнер, опорные элементы, включающие в себя переднюю и заднюю эластичные манжеты, установленные на краях гермоконтейнера, дефектоскопические датчики, расположенные снаружи по периметру гермоконтейнера, и соединенные с размещенным внутри гермоконтейнера электронным блоком, содержащим блок питания, приборы ориентации, навигации и блок регистратора, систему измерения пройденного пути, снабженную подпружиненными колесами, и закрепленную в задней части гермоконтейнера (патент РФ №2334980 от 23.04.2007 г., МПК G01N 27/83, F17D 5/02, G01B 7/14).

Недостатком данного внутритрубного снаряда-дефектоскопа является недостаточная точность измерения пройденного пути

Указанный внутритрубный снаряд-дефектоскоп снабжен системой измерения пройденного пути, выполненной на основе колесных одометров. Измеритель пройденного пути, выполненный на основе колесного одометра, действие которого основано на измерении оборотов прижимного колеса, практически не может обеспечить длительный контакт с поверхностью исследуемой трубы без проскальзывания колеса. Кроме того, при длительном контакте с поверхностью исследуемой трубы колесо изнашивается, его диаметр уменьшается, что также приводит к ошибке измерения пройденного пути. Все эти факторы приводят к тому, что при обследовании труб большой длины небольшие ошибки измерения пути за счет проскальзывания колеса и(или) за счет его износа приводят к неправильному определению места расположения дефектов трубы.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения пройденного пути.

Технический результат достигается за счет того, что внутритрубный снаряд-дефектоскоп содержит цилиндрический гермоконтейнер, опорные элементы, включающие в себя переднюю и заднюю эластичные манжеты, установленные на краях гермоконтейнера, дефектоскопические датчики, расположенные снаружи по периметру гермоконтейнера и соединенные с размещенным внутри гермоконтейнера электронным блоком, содержащим блок питания, приборы ориентации, навигации и блок регистратора, систему измерения пройденного пути, снабженную подпружиненными колесами и закрепленную в задней части гермоконтейнера, при этом система измерения пройденного пути выполнена в виде трех подпружиненных колес, расположенных под углом 120° друг к другу, причем каждое колесо снабжено акустическим преобразователем, закрепленным на оси каждого подпружиненного колеса под углом 30°-60° к центральной оси снаряда-дефектоскопа, размещенные в гермоконтейнере три измерителя пройденного пути и сумматор, при этом каждый преобразователь соединен кабелем с входом соответствующего измерителя пройденного пути, а выход каждого измерителя пройденного пути соединен с соответствующим входом сумматора, выход которого соединен с блоком регистратора, причем измеритель пройденного содержит генератор гармонического сигнала, последовательно соединенные цифровой измеритель доплеровского сдвига частоты, вычислитель скорости движения, вычислитель пройденного пути, при этом выход генератора гармонического сигнала соединен с преобразователем и входом цифрового измерителя доплеровского сдвига частоты.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых схематически представлено предлагаемое устройство.

На фиг. 1 изображен общий вид внутритрубного снаряда-дефектоскопа.

На фиг. 2 представлена система измерения пройденного пути.

На фиг. 3 представлена блок-схема соединений измерителей пройденного пути с сумматором.

На фиг. 4 изображена блок схема одного измерителя пройденного пути.

На фиг. 5 представлена схема работы преобразователя.

На фиг. 6 изображена эмпирическая зависимость амплитуд флуктуаций сигнала на преобразователе при движении снаряда-дефектоскопа по трубе при разных углах положения преобразователей относительно центральной оси снаряда-дефектоскопа.

Внутритрубный снаряд-дефектоскоп, установленный в трубе 1, содержит цилиндрический гермоконтейнер 2, опорные элементы, включающие в себя переднюю 3 и заднюю 4 эластичные манжеты, установленные на краях гермоконтейнера 2, дефектоскопические датчики 5, расположенные снаружи по периметру гермоконтейнера 2 и соединенные с размещенным внутри гермоконтейнера электронным блоком 6, содержащим блок питания, приборы ориентации, навигации и блок регистратора, систему измерения пройденного пути, снабженную подпружиненными колесами 7 и закрепленную в задней части гермоконтейнера 2, при этом система измерения пройденного пути выполнена в виде трех подпружиненных колес 7, расположенных под углом 120° друг к другу, причем каждое колесо 7 снабжено акустическим преобразователем 8, закрепленным на оси каждого подпружиненного колеса 7 под углом 30°-60° к центральной оси снаряда-дефектоскопа, размещенные в гермоконтейнере 2 три измерителя пройденного пути 9 и сумматор 10, при этом каждый преобразователь 8 соединен кабелем 11 с входом соответствующего измерителя пройденного пути 9, а выход каждого измерителя пройденного пути 9 соединен с соответствующим входом сумматора 10, выход которого соединен с блоком регистратора, причем измеритель пройденного пути 9 содержит генератор гармонического сигнала 12, последовательно соединенные цифровой измеритель доплеровского сдвига частоты 13, вычислитель скорости движения 14, вычислитель пройденного пути 15, при этом выход генератора гармонического сигнала 12 соединен с преобразователем 8 и входом цифрового измерителя доплеровского сдвига частоты 13.

Устройство работает следующим образом.

Внутритрубный снаряд-дефектоскоп устанавливают в исследуемую трубу 1. Опорные элементы, включающие в себя переднюю 3 и заднюю 4 эластичные манжеты, установленные на краях гермоконтейнера 2, обеспечивают движение внутритрубного снаряда-дефектоскопа в трубе 1 под действием движущейся среды. Подключают источники питания к электронному блоку 6, содержащему блок питания, приборы ориентации, навигации, блок регистратора, систему измерения пройденного пути, снабженную подпружиненными колесами 7 и закрепленную в задней части гермоконтейнера 2. Дефектоскопические датчики 5, расположенные снаружи по периметру гермоконтейнера 2 и соединенные с размещенным внутри гермоконтейнера 2 электронным блоком 6, в процессе движения внутритрубного снаряда-дефектоскопа в трубе 1 определяют дефекты трубы 1 и подают информацию на блок регистратора.

Одновременно система измерения пройденного пути, выполненная в виде трех подпружиненных колес 7, расположенных под углом 120° друг к другу, причем каждое колесо 7 снабжено акустическим преобразователем 8, закрепленным на оси каждого подпружиненного колеса 7, под углом 30°-60° к центральной оси снаряда-дефектоскопа, дает информацию о пройденном пути в реальном масштабе времени и также подает эту информацию на регистратор. Это позволяет определить координаты дефектов по всему пути внутритрубного снаряда-дефектоскопа в трубе 1. Таким образом, можно не только определить дефекты трубы, но и определить их точное место расположение.

В процессе движения внутритрубного снаряда-дефектоскопа преобразователи 8, закрепленные на осях трех подпружиненных колес 7, установленных под углом 120° друг к другу, перемещаются вместе с снарядом-дефектоскопом.

Три измерителя пройденного пути 9, соединенные с соответствующими тремя преобразователями 8 кабелями 9, вычисляют путь, пройденный внутритрубным снарядом-дефектоскопом. Полученные данные поступают на соответствующий вход сумматора 10 и далее на регистратор электронного блока 6.

Генераторы гармонического сигнала 12 каждого из трех измерителей пройденного пути 9 подают синусоидальное напряжение на соответствующие преобразователи 8. Излученные преобразователями 8 акустические волны попадают на рассеивающую внутреннюю поверхность трубы 1. Отраженные от шероховатостей внутренней поверхности трубы 1 рассеянные акустические волны попадают на приемную поверхность преобразователей 8, создавая дополнительное электрическое напряжение на преобразователях 8, пропорциональное амплитуде звукового давления отраженных рассеянных волн. Одновременно генераторы гармонического сигнала 12 подают синусоидальное напряжение на входы цифровых измерителей доплеровского сдвига частоты 13. В цифровых измерителях доплеровского сдвига частоты 13 проводят преобразование Фурье сигнала, при этом рассеянный сигнал отделяют в пространстве частот от сигнала возбуждения и измеряют величину доплеровского сдвига частоты рассеянного сигнала относительно частоты генератора гармонического сигнала 12. Далее сигнал поступает на вход вычислителя скорости движения 14. Сдвиг частоты рассеянного сигнала однозначно связан со скоростью относительного движения излучателя и стенки трубы. Вычисляют скорость относительного движения по известной формуле:

,

где c - скорость звука;

β - угол между осью преобразователя и рассеивающей поверхностью.

Затем сигнал поступает на вычислитель пройденного пути 15, в котором скорость интегрируют и вычисляют пройденный внутритрубным снарядом-дефектоскопом путь.

После чего сигнал поступает на соответствующий вход сумматора 10.

Рабочая частота генератора гармонического сигнала выбирается из следующих соображений. Амплитуда рассеянных акустических волн зависит от величины шероховатости ξ и от волнового числа k звуковой волны. Для того чтобы рассеянные на шероховатостях звуковые волны имели достаточную (из соображений отношения «сигнал-шум») величину для регистрации, необходимо, чтобы ξ⋅k имели величину, превышающую хотя бы 0.1: , или . Подставляя c=1500 м/сек, величину характерной шероховатости внутренней поверхности трубы ξ=20-10-6 м, получаем: Гц.

Установка расстояния и угла наклона оси преобразователя 8 относительно стенки трубы определяется из необходимости максимально увеличить величину рассеянного акустического сигнала.

Эксперименты показали, что в диапазоне расстояний 20-50 мм и углов 30°-60° преобразователь 8 уверенно принимает рассеянный сигнал от шероховатостей высотой 20-100 мкм. Вне этого диапазона углов рассеянное поле не дает достаточного вклада в полный сигнал. На фиг. 6 показана экспериментальная зависимость флуктуаций полного сигнала, характеризующая именно рассеянный сигнал (нормировка - относительно сигнала флуктуаций при 45°) на преобразователе, от угла наклона при его движении над шероховатой границей. 0° соответствует скользящему направлению излучаемого звука, 90° соответствует нормальному направлению. Видно, что в диапазоне углов 30°-60° значения флуктуаций максимальны.

Внутритрубный снаряд-дефектоскоп, содержащий цилиндрический гермоконтейнер, опорные элементы, включающие в себя переднюю и заднюю эластичные манжеты, установленные на краях гермоконтейнера, дефектоскопические датчики, расположенные снаружи по периметру гермоконтейнера и соединенные с размещенным внутри гермоконтейнера электронным блоком, содержащим блок питания, приборы ориентации, навигации и блок регистратора, систему измерения пройденного пути, снабженную подпружиненными колесами и закрепленную в задней части гермоконтейнера, отличающийся тем, что система измерения пройденного пути выполнена в виде трех подпружиненных колес, расположенных под углом 120° друг к другу, причем каждое колесо снабжено акустическим преобразователем, закрепленным на оси каждого подпружиненного колеса под углом 30°-60° к центральной оси снаряда-дефектоскопа, размещенные в гермоконтейнере три измерителя пройденного пути и сумматор, при этом каждый преобразователь соединен кабелем с входом соответствующего измерителя пройденного пути, а выход каждого измерителя пройденного пути соединен с соответствующим входом сумматора, выход которого соединен с блоком регистратора, причем каждый измеритель пройденного пути содержит генератор гармонического сигнала, последовательно соединенные цифровой измеритель доплеровского сдвига частоты, вычислитель скорости движения, вычислитель пройденного пути, при этом выход генератора гармонического сигнала соединен с преобразователем и входом цифрового измерителя доплеровского сдвига частоты.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к метрологии, в частности к средствам мониторинга напряженно-деформированного состояния объектов. Датчик содержит устройство на ПАВ, состоящее из корпуса, образованного верхней и нижней крышками с упругими мембранами, жестко соединенными с металлическим штоком, имеющим выступ, контактирующий с прокладкой, расположенной на свободном конце консольно закрепленной с помощью прижимных пластин внутри корпуса платы с резонаторами на ПАВ, электрически связанными с антенной, размещенной над верхней крышкой корпуса.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено в системах измерения линейного перемещения в заявленном устройстве и способе, реализующем указанное устройство.

Изобретение относится к области метрологии. Cпособ предполагает определение оптимальных размеров и формы судовой забойной трубы, трассы её расположения на судне.

Способ коррекции линейных и угловых координат заключается в том, что на шлеме оператора в реперных точках размещают четыре нашлемных ультразвуковых приемников, а в кабине над шлемом оператора в связанной системе координат кабины - четыре ультразвуковых излучателя.

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение для измерения параметров радиальных вибраций и при балансировке шнековых механизмов в различных отраслях машиностроения.

Изобретение относится к области метрологии, в частности к средствам измерения расстояний, размеров и формы различных объектов. Устройство содержит жезл с двумя акустическими излучателями, пусковую кнопку и наконечник, контактирующий с поверхностью измеряемого объекта, акустический приемник с тремя микрофонами, снабженными формирователями переднего фронта импульса и закрепленными в вершинах жесткого треугольника.

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение для измерения параметров угловых вибраций и малых углов поворота шнековых механизмов в различных отраслях машиностроения.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля толщины изделий с помощью ультразвука. Способ измерения толщины изделия с помощью ультразвуковых импульсов состоит в том, что с помощью ультразвукового преобразователя излучают ультразвуковые импульсы, регистрируют момент излучения зондирующего импульса в изделие, регистрируют на уровне выше паразитных шумов преобразователя момент выхода из изделия переднего фронта первого отраженного эхо-импульса, определяют временной интервал между этими моментами, а затем вычисляют толщину исходя из этого временного интервала и известной скорости звука в материале изделия, при этом с момента регистрации выхода из изделия переднего фронта первого отраженного эхо-импульса на уровне выше паразитных шумов преобразователя с задержкой на время, равное 0,25…0,5 периода колебаний резонансной частоты преобразователя, регистрируют момент выхода из изделия переднего фронта первого отраженного эхо-импульса на уровне выше паразитных шумов усилителя, но ниже паразитных шумов преобразователя, определяют временной интервал между моментом излучения зондирующего импульса в изделие и данным моментом и этот временной интервал используют для расчета толщины изделия.

Использование: для определения высоты внутренней выступающей части патрубка вантуза. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют измерение ультразвуковым дефектоскопом толщины стенки трубы и вычисление высоты внутренней выступающей части патрубка вантуза, при этом ультразвуковым дефектоскопом измеряют толщину воротника трубы и толщину стенки патрубка, устанавливают диапазон развертки по образцу, устанавливают пьезоэлектрический преобразователь на контролируемый патрубок вантуза в максимально возможной близости от воротника трубы, перемещают пьезоэлектрический преобразователь по окружности вдоль образующей патрубка вантуза с определением максимального значения координаты от точки выхода ультразвукового луча до края патрубка вантуза.

Изобретение относится к способам и устройствам для определения объема шлама и подшламовых структур в резервуарах с сырой нефтью. Техническим результатом изобретения является повышение точности устройства.

Группа изобретений относится к области водоснабжения. Способ заключается в контроле движения воды в участке гидравлической сети внутреннего противопожарного водопровода и контроле использования пожарных кранов, расположенных на этом участке, а также в логическом преобразовании поступающей информации о наличии движения воды по участку сети и об использовании пожарных кранов на этом участке.

Задача изобретения - контроль водной среды вдоль трассы подводного нефтепровода или нефтепродуктопровода посредством надежного и относительно недорого стационарного комплекса мониторинга, способного функционировать при высоком уровне фоновых загрязнений.

Изобретение относится к нефтегазовой технике, обеспечивающей защиту от загрязнения среды вблизи трассы трубопровода. Способ выявления аварийных протечек транспортного трубопровода жидких или газообразных углеводородов, или их смесей, включает сооружение «труба в трубе», состоящее из трубопровода и наружной рубашки, выполненной из герметизированных секций, снабженных газоотводными устройствами - в верхних точках трубопроводной трассы и штуцерами с запорной арматурой для удаления жидкости в дренажные отводы - в нижних точках трубопроводной трассы.

Способ относится к области эксплуатации технологического оборудования, используемого при добыче и переработке нефти и газа. Способ включает корректирование технического состояния его элементов - ремонт, замена с учетом риска причинения вреда от их отказов - и заключается в проведении периодического диагностирования с определением значений расчетной величины остаточного ресурса элементов оборудования до перехода их в предельное состояние, а по значениям остаточного ресурса проводят оценку уровней вероятности и риска отказа при эксплуатации этих элементов, затем проводят соответствующие уровням риска отказа работы по корректированию их технического состояния, причем уровень вероятности отказа при эксплуатации элемента оборудования определяют на основании установленного уровня качества - объема работ и количества контролей при диагностировании, рассчитанного значения остаточного ресурса и нормативного периода эксплуатации этого оборудования между диагностированиями, а уровень риска отказа при эксплуатации элементов оборудования определяют на основании установленных уровней вероятности и тяжести последствий их отказа.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для выявления несанкционированных утечек тепловой энергии. Предложен способ калибровки и поверки измерительной системы узла учета тепловой энергии и теплоносителя с возмущениями, основанный на переключении потока теплоносителя с подающего трубопровода через образцовый узел калибровки на возвратный трубопровод и отключении измерительной системы от объекта потребления.

Способ предназначен для оперативного обнаружения поврежденного сетевого трубопровода многомагистральной тепловой сети, отходящей от теплоисточника. Способ состоит в том, что в коллекторах прямой и обратной сетевой воды, а также во всех прямых и обратных трубопроводах тепловой сети в режиме реального времени отслеживают давление воды с помощью датчиков давления, анализируют изменение давлений во времени с помощью контроллера и персональной электронно-вычислительной машины и результаты анализа выдают на автоматизированное рабочее место оператора теплоисточника.

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта. Технический результат - повышение помехозащищенности и достоверности.

Способ предназначен для обнаружения утечек на трубопроводах с насосной подачей транспортируемой среды и относится к средствам для наблюдения за оборудованием. Способ включает в себя измерение внутриканального давления на последовательно расположенных участках трубопровода и корреляционную обработку полученных данных для выявления и локализации утечки.

Изобретение относится к области обслуживания магистральных трубопроводов и может быть использовано для диагностики состояния трубопроводов в процессе их эксплуатации.

Изобретение относится к магнитной внутритрубной диагностике и может найти применение в нефтегазовой промышленности при определении координат дефектов металла труб подземных трубопроводов.

Изобретение относится к самоходным устройствам, приспособленным для перемещения по наклонным и вертикальным поверхностям. Мобильный робот с магнитными движителями содержит корпус с установленным на нем по меньшей мере одним колесом и приводной узел, установленный на корпусе для приведения в движение колес.
Наверх