Способ определения тока в подземном токопроводе бесконтактным методом

 

Изобретение относится к электромагнитным измерениям и предназначено для использования при бесконтактных электромагнитных обследованиях подземных и подводных металлопроводов. Цель изобретения - упрощение процесса измерения и повышение точности за счет дополнительно измеряемых параллельных базе компонент напряженности магнитного поля, что позволяет проводить измерения при произвольном положении базы с датчиками в плоскости, ортогональной токопроводу. Значения тока определяются с помощью соответствующих соотношений, включающих все измеренные четыре компоненты магнитного поля. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) cs)) 4 С 01 К 19/00

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ли.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГННТ СССР (21 ) 429 56 44/ 24-2 1 (22) 04,08. 87 (46) 23.08. 89. Бюл. М- 31 (71) Физико-механический институт им. Г. В, Карпенко (72) P.М.Джала, Jl.ll,Дикмарова, Е.Г.Зарицкий, Л.Я.Мизюк и Б.Я.Вербенец (53) 621.317.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1363080, кл. 0 01 К 19/00, 20. 02. 86.

Григорович С.К. Бесконтактный ме— тод измерения токов в подземных трубопроводах, — В кн.: Коррозия и защита в не фте газовой промышленности.

М.: ВНИИОЭНГ, 1982, с, 16-18.

Изобретение относится к электромагнитным измерениям и предназначено для использования при бесконтактных электромагнитных обследованиях подземных и подводных цилиндрических металлопроводов (нефте- и газопроводов) на предмет уточнения местоположения и глубины залегания трубопровода, оценки состояния его изоляционного покрытия и бесконтактного ! контроля работы станций коррозионной катодной защиты (СКЗ) путем воспроизведения диаграммы распределения тока вдоль контролируемой магистра(S4) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКА В ПОДЗЕМНОМ ТОКОПРОВОДЕ БЕСКОНТАКТНЫМ МЕТОДОМ (57) Изобретение относится к электро.— магнитным измерениям и предназначено для использования при бесконтактных электромагнитных обследованиях подземных и подводных металлопроводов.

Цель изобретения — упрощение процесса измерения и повьппение точности .;а счет дополнительно измеряемых параллельных базе компонент напряженности магнитного поля, что позволяг-т проводить измерения при произвольном положении базы с датчиками в плоскости, ортогональной токопроводу, Значение тока определяют с помощью соответствующих соотношений, включающих все измеренные четыре компоненты магнитного поля. 1 ил.

Целью изобретения является упрощение процесса измерения тока путем обеспечения возможности измерений при произвольном положении базы с датчиками поля в плоскости, перпендикулярной оси токопровода, а также связанное с этим повышение точности измерения тока, обусловленное снижением погрешностей измерения при смещениях датчиков относительно оси токопровода.

Сущность данного способа состоит в том, что измеряются напряженности создаваемого измеряемым током магнитного поля в двух точках, располо3

1503020 женных на фиксированном (постоянном в процессе измерений) взаимном удалении (базе в) в плоскости, перпендикулярной токопроводу, причем измеряются как перпендикулярные базе компоненты напряженности магнитного поля, так и дополнительно в каждой из двух точек наблюдения измеряют вторые, параллельные базе компоненты напряженности магнитного поля, а значение тока определяют по формуле

I2 Ü(Í „+ Н )/(Н), + Н нк,/Нкй ) (1) где Ь вЂ” расстояние между точками наблюдения (база);

Н Н вЂ” компоненты напркгженности магкт нитного поля, параллельные базе в первой и второй точках на блюдения; 20

Н Н вЂ” перпендикулярные базе компоненты напряженности магнитного поля в первой и второй точках наблюдения;

1== 1 — единичный параметр (коэффи- 25 циент), знак которого определяе тс я с о о тноше н ием в еличин компонент поля Н„, и Н„ перпендикулярных базе: если их алгебраическая сумма по 30 модугпо не превышает любого из них, т.е. если (H>, + Н„, )

= - (H>, ) или (Н <), то = 1; если к е их сумма больше каждого из составляющих (Н, +

+ Н„) (Н,,), то =-1 °

Кроме того, измеренные значения компонент поля позволяют определить заранее неизвестное положение оси токопровода 40 блюдения. Расстояние h от оси токопровода до линии, проходящей через точки наблюдения (базы), определяется формулой

Л + Д-)

Нчт Н (2)

Нк2

Смещение 1 первой точки наблюдения относительно проекции оси токопрово" да на линию базы определяется соотношением

1 = ь--"- = ь(+ — — -) . (3)

Н, Н„Н - н„, Н Н1, Если параметр (= 1 положительный, тогда ось токопровода (точнее ее проекция на линию базы) находится между 55 точками наблюдения, а если параме гр — -1 отрицательный, тогда токопровод находится в стороне от точек наблюдения, причем ближе к токопроноду находится та точка наблюдения, для которой больше параллельная базе компонента Н„магнитного поля измеряемого тока.

На чертеже представлена схема, иллюстрирующая способ.

Схема содержит два двухкомпонентных датчика магнитного поля, расположенных в точках 1 и 2 и цилиндрический (подземный) токопровод.3. Датчики расположены в плоскости, перпендикулярной оси токопровода, и соединены между собой жесткой базой, Компоненты каждого из датчиков ориентированы соответственно вдоль и поперек базы: Н„,, Н„и Н,, Н вЂ” компоненты напряженности магнитного поля, и аралле ль ные и пе рпе ндик улярные базе в первой и второй точках наблюдения (расположение датчиков); h— расстояние от линии базы до оси токопровода; 1 — смещение первой точки наблюдения относительно проекции оси токопровода на линию базы, В качестве датчиков магнитного поля могут быть использованы любые магнитоприемники, позволяющие измерять две взаимно ортогональные компоненты напряженности магнитного поля (рамки, катушки, феррозонды и т.п,). Для бесконтактного измерения переменного тока по данному способу целесообразно испопьзовать две системы взаимно ортогональных рамок, установленных на концах жесткой базы (штанги), длина которого сопоставима с расстоянием от датчиков по оси токопровода.

Сигналы на выходах датчиков, величина которых пропорциональна величинам компонент магнитного поля (перпендикулярных плоскостям соответствующих рамок), можно измерять селективным микровольтметром, настроенным на частоту измеряемого тока; учитывая калибровочные характеристики датчиков, определяют значения соответствующих компонент напряженности магнитного поля. Измеренные компоненты магнитного поля подставляют в форму1 лы (1)-(3) и определяют величину тока

I в трубопроводе, а также величины

h и 1, определяющие положение токопровода относительно датчиков поля.

Для определения величины алгебраической суммы ортогональных базе компонент (Н, + Н ), обмотки соот2л, 40 4 + 8.з.09 . 1, -3

8,09 + 17,1 40,4/33,3

0,37 А.

5 15030 ветствующих (ортогональных базе) датчиков соединяют последовательно и подключают на вход вольтметра. 3атем, сопоставляя сумму с каждым из слагаемых, определяют знак параме тра g., входящего я формулы (1)-(3), и направление смешения датчиков относительно токопровода.

Пример..Измерение тока в под- !р земном изолированном трубопроводе с наружным диаметром 1000 мм, расположенном на глубине около 1,4 м. Базу с датчиками поля располагают вблизи трассы трубопровода в плоскости, пер- 15 пендикулярной его оси. При этом положение токопровода предварительно можно определить по изменениям величины компоне т магнитного поля при перемещении датчика попеоек трассы с 20 учетом концентрического характера распределения магнитного поля, создаваемого измеряемым током (например, вертикальная компонента магнитного поля над токопроводом, как известно, 25 равна нулю).

Пусть в результате измерения компонент напряженности поля в обеих, точках наблюдения получены следующие значения: Hю,= 40,4 "10 3 А/м; Н qz 30

33,3 10 A/ì; Н, = 8,09 10 A/м

Н)1 = 17ю l 10 з А/м; (H + Н )

9 10 А/м; при расстоянии между точками наблюдения Ь 1 м. Поскольку алгебраическая сумма перпендикулярных базе компонент поля меньше величины одной из них (Н, + Н ) с (Н (что свидетельствует о противоположной направленности этих компонент ), то $ = 1. Подставляя ука- 40 занные величины в формулу (1), получаем величину измеряемого тока го 6

Далее, используя формулы (2) и (3), получаем расстояние от оси токопровода до базы датчиков

17 1 В 09-

h = 1 (-- - + - --) = 1,4 м

33,3 40,4 и смещение первого датчика относительно токопровода

809 10

1=14- — — — --=028м.

40,4 10

Токопровод находится между точками наблюдения (датчиками) .

Формула изобретения

Способ определения тока в подэемнои токопроводе бесконтактным методом, заключающийся в том, что измеряют в двух точках, расположенных на фиксированном расстоянии друг от друга (базе) в плоскости, перпендикулярной токопроводу, компоненты напряженности магнитного поля, создаваемого током, направленные перпендикулярно к базе ° и по ним определяют величину тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения процесса измерения, дополнительно измеряют направленные параллельно базе компоненты напряженности магнитного поля в каждой из указанных точек, а значение тока определяют по формуле

1 2 nb(H + Н ):(fH + Н H /

/Н„ ), lit фф J )t "и где Ь вЂ” длина линии, соединяющей точки наблюдения (база);

Н Н вЂ” компоненты напряженности магrt3 12 нитного поля, направленные параллельно базе в первой и второй точках;

Н Н вЂ” компоненты напряженности магt нитного поля, направленные перпендикулярно базе в первой и второй точках наблюдения;

1, при (}I + Н ) ((Н, ) или (Н ); — 1, при (Н„, + Н ) ) (Н ) н (H ) °

1 503020

Со став итель А. Цыпляков

Техред М.Ходанич

Корректор М.Поко, Редактор С. Пекарь

Заказ 5081/55 Тираж 714 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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