Устройство для выявления деформированных участков труб и трубопроводов

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для выявления таких дефектов трубопроводов, как гофры, вмятины, выпуклости и овальности, а также определения местонахождения этих дефектов. Целью изобретения является определение вида, формы и размеров дефектов , геометрии поперечного сечения трубопроводом повышение точности определения местонахождения дефектов и повышение информативности состояния трубопроводов. Устройство отличается тем, что снабжено измерительным узлом, содержащим две тарелки 30,31 с толкателями 28.29, взаимодействующими с датчиками 2,3 дефектов, двумя датчиками 4,5 пути формирователем 7 метровых импульсов, счетчиком 9, регистром 11, счетчиком 10 длины ограниченной протяженности (например, 20 метров), датчиком 6 акустических сигналов маркера 13, селективным усилителем 12, блоком 16 управления и подготовки данных , преобразователем 17 напряжения, а регистратор выполнен в виде малогабаритного печатающего блока. 3 з.п. ф-Лг-i, З ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5I)5 G 01 В 7/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ б (21) 4851398/28 (22) 10.05.90 (46) 15,10,92, Бюл, № 38 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по сбору, подготовке и транспорту нефти и нефтепродуктов (72) Ф.М.Мугаллимов, А,С.Шумайлов, Ю.Д.Анисимов и О.В.Сотский (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1002819, кл, G 01 В 7/12, 1983.

Авторское свидетельство СССР

¹ 909405, кл. F 17 D 5/00, 1982.

Патент Великобритании ¹ 2088059, кл, G 01 D9/00,,1982, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ДЕФОРМИРОВАННЫХ УЧАСТКОВ ТРУБ И

ТРУБОПРОВОДОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для выявления таких дефектов трубопроводов, как гофры, вмятины, выпуклости и овальности,,, Я.1 „„1768941 А1 а также определения местонахождения этих дефектов. Целью изобретения является определение вида, формы и размеров дефектов, геометрии поперечного сечения трубопроводом повышение точности определения местонахождения дефектов и повышение информативности состояния трубопроводов. Устройство отличается тем, что снабжено измерительным узлом, содержащим две тарелки 30,31 с толкателями

28.29, взаимодействующими с датчиками

2,3 дефектов, двумя датчиками 4,5 пути формирователем 7 метровых импульсов, счетчиком 9, регистром 11, счетчиком 10 длины ограниченной протяженности (например, 20 метров), датчиком 6 акустических сигналов маркера 13, селективным усилителем

12, блоком 16 управления и подготовки данных, преобразователем 17 напряжения, а регистратор выполнен в виде малогабаритного печатающего блока. 3 з.п. ф-л-,, 3 ил.

1768941

Изобретение относится к технике контроля труб и трубопроводных систем и предназначено для выявления таких дефектов трубы, как гофры, вмятины, выпуклости и овальности в действующих трубопроводных 5 системах, определения местонахождения, измерения размеров, вида и формы этих дефектов в сечении, параллельном оси трубы.

Известно устройство для измерения ге- 10 ометрических размеров труб, содержащие блоки памяти экстремальных значений толщины, сумматор, блок вычитания и умножитель, толщиномер, измеритель диаметра и блок регистрации. 15

Недостаток — устройство не позволяет выявлять дефекты геометрии поперечного сечения труб (деформированные участки), определить вид дефекта и его место нахождение на трубопроводе. 20

Известно устройство для контроля состояния проходного сечения магистрального трубопровода, включающее герметичный конвейер, выполненный в виде двух сообщающихся между собой гидравлических по- 25 лостей с поршнями, пружинящие элементы; в контейнере размещены узел записи (с пишущим наконечником) и лентопротяжный механизм, Недостаток — невозможность определе- 30 ния вида дефектов и их местонахождение в протяженных (длиной более десятка километров) трубопроводах. Кроме указанного недостатка устройство не имеет возможности самостоятельно (без отдельного носите- 3 ля) продвигаться по трубопроводу.

Известн — — àêæå устройство, предназначенное для обследования внутренней поверхности трубопроводов и состояшее из герметичного контейнера с электронным 40 блоком, одометром для измерения пройденного расстояния, гибкими манжетами, полностью перекрывающими внутреннюю полость трубопровода, и механическими щупами, радиально расположенными отно- 45 сительно продольной оси конвейера и упирающимися свободными концами во внутреннюю поверхность одной из манжет устройства, При прохождении устройства потрубопроводуотдефекта грубы, вершина 50 которого направлена вовнутрь трубопровода (например, вмятины), гибкая манже а óñтройства прогибается и отклоняются при этом концы нескольких механических щупов. Отклонение щупов вызывает измене- 55 ние выходных сигналов датчиков, которые передаются в электронный блок устройства и регистрируются, Недостаток-конструкция не позволяет выявлять и измерять размеры дефектов трубы, направленные вершиной наружу, т.е, гофры и выпуклости, являющиеся также опасными дефектами действующих трубопроводов, Кроме этого, это устройство имеет низкую чувствительность из-за того, что свободные концы щупов непосредственно не соприкасаются с внутренней поверхностью обследуемого трубопровода.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по техническому решению является устройство, предназначенное для контроля рельефа внутренней поверхности трубы и трубопровода, Устройство состоит из геометичного корпуса (конвейера), порогового детектора, манжет для продвижения уcTpovicTBB внутри трубопрсвода совместно с перекачиваемым продуктом, установленных шарнирно на корпусе ряда датчиков, к которым жестко прикреплены механическvle щупы, свободные концы которых ростоянко прлжаты к внутренней поверхности трубопровода, Изменение угла наклона щупа при оглбании дуги вмятины, гофр и др., преобразуется датчиками в электрические сигналы и подаются в пороговый детектор, с которого сигналы датчиков при превышенли ими порогового значения записываются в регистраторе.

Нсдостаток — определение наличия дефектов геометрии поперечного сечения трубы. измерение его величины и определение

: —:ãî местонахождения требует последующей после проведения обследования грубопровода (пропуска по трубопроводу) расшифровка записанной в региcòðàTopå информации на специальной ус ановке, предназначенной для этих целей, Это ведет к дополнительным аппарагным затратам и требует дополнительного после пропуска устройства по трубопроводу, времени для расшифровки и получения полной информации о дефекте и интерпретации результатов обследования. Крома этого, для определения вида дефекта (вмятина, это, илл гофра, или овальность) и формы дефекта в сечении, параллельном оси трубы, конструктивно в известном устройстве требуется иметь столько же датчиков дефектов (преобразователей угла отклонения щупов в электрический слгнал), сколько и механических щупс в.

Предлагаемое устройство состоит из измерительной части, манжет, контеинера с электронной аппаратурой внутри, датчиков дефектов, датчиков пройденного устройством расстояния (пути). акустического датчика маркера и самого маркера, устанавливаемого на трубопровод.

Структурная схема предлагаемого устройства и упрощенная констгукция измерительной части приведены на флг,1,2,3, 1768941

Устройство содержит герметичный конвейер 1 (рис.1) с датчиками 4 и 5 пути с измерительными колесами 20, формирователь 7 метровых импульсов, счетчик 9 импульсов. счетчик 10 двадцати метров пути, регистров 11 пути, акустический датчик 6 маркеров, селективный усилитель с пороговым устройством и регистром сигналов маркера 12, преобразователи уровня 14 и 15 сигналов датчиков дефектов 2 и 3, совмещенные в единый блок 16 буферные ОЗУ1 и

03У2, устройство управления и подготовки данных, преобразователь напряжения 17 и малогабаритное печатающее устройство 18.

Контейнер снабжен эластичными манжетами 19 и мерными колесами 20 для измерения пройденного устройством расстояния, Для определения вида и получения формы дефектов в сечении, параллельном оси трубы предусмотрено также механическое устройство (измерительный блок предлагаемого устройства для выявления деформированных участков труб и трубопроводов), изображенное на рисунках 1 и 2. Измерительная часть устройства состоит из механических щупов 24 (фиг,2), радиально расположенных на шарнирах 25 относительно продольной оси конвейера и упирающихся одними концами на внутреннюю поверхность трубы 21, а другими (более короткими) концами в две круглые тарелки (диски) 30 и 31, К каждой тарелке жестко прикреплены ползунки 26 и 27 двухреостатных датчиков дефектов, преобразующих механическое перемещение толкателя (при изменении угла наклона щупов) в электрический сигнал, На трубопроводе 21, имеющем дефекты геометрии поперечного сечения 22 и 23 (деформированные участки) устанавливаются акустические маркеры 13 (фиг.1), Блоки устройства подсоединены следующим образом.

Измерительный блок жестко прикреплен к задней части (по ходу движения) контейнера.

Выходы датчиков дефектов 2 и 3, на которые воздействуют механические щупы устройства через толкатели, подключены соответственно к входам преобразователей (компараторов) 14 и 15, выходы которых через шины соединены со входами блока 16.

Другие выходы блоков 14 и 15 также соединены со входами блока 16. Выходы датчиков пути 4 и 5 подсоединены к входу формирователя 7 метровых импульсов, выход которого подключен к входу счетчиков 9 и 10, Выходы счетчика 9 подключены к входам регистра 11 пути, выходы которого (шина) подключены к входам блока 16. Выход

55 двадцатиметрового счетчика 10 подключен к входу блока 16, выходы которого соединены с другими входами счетчика 10 и входом регистра пути 11, Выход акустического датчика маркеров 6 соединен со входом блока

12 (селективный усилитель с пороговым устройством и регистром сигналов маркеров), Выход блока 12 соединен с одним из входов блока 16, один из выходов которого соединен со входом блока 12. Информационные выходы (шина) блока 16 соединены информационными входами печатающего устройства 18 через преобразователь напряжения

17. Блоки 16 и 18 соединены между собой и управляющими линиями связи также через преобразователь напряжения 17.

Предлагаемое устройство работает следующим образом, При продвижении герметичного контейнера 1 (рис,1) внутри трубопровода под воздействием потока транспортируемого продукта на жестко закрепленные к 1 и перекрывающие сечение трубы 21 эластичные манжеты 19 механические щупы или хотя бы один из них, отклоняясь (при прохождении по дуге вмятины 22 или гофры, выпуклости

23 (фиг,2) от своего первоначального положения, определяемого номинальным внутренним диаметром трубы, воздействуют и перемещают тарелку 30 и 31 вдоль оси контейнера, Вместе с тарелкой (или тарелками

30 и 31 — при выявлении овальности трубы или одновременном появлении и выпуклости и вмятины разных секторах трубы) перемещается (перемещаются) толкатели 28,29, которые в свою очередь перемещают ползунки 26,27 реостатных датчиков 2,3 (фиг.1) и тем самым изменяют величину электрического сигнала. При этом, мерные колеса 20 прокатываются по внутренней поверхности трубопровода, число оборотов которых путем воздействия вмонтированных в колеса постоянных магнитов 8 на датчики пути 4 и

5 подсчитываются в счетчиках пути 9 и двадцатиметровом счетчике пути 10 после формирования коротких метровых импульсов в формирователе 7, Счетчик 10 начинает считать двадцатиметровое расстояние только при поступлении сигнала разрешения на счет от блока 16 (при появлении дефекта) и подсчете (наборе) счетчиком 10 двадцати метров, последний выдает ответный сигнал в блок 16,Значения счетчиков пути 9 (пройденного устройством расстояния с момента запуска в трубопровод) по шине передаются в регистры 11, где запоминаются при поступлении сигнала разрешения из блока 16.

При подходе устройства к месту установки акустического маркера 13 на трубопроводе 21 акустический датчик маркеров 6

1768941

55 воспринимает акустические сигналы маркера 13, преобразует их в электрические и передает в селективный усилитель маркерного канала.

После усилия сигнал маркера поступает в пороговое устройство, предназначенное для устранения ложного срабатывания, При превышении усиленного сигнала маркера порогового значения он запоминается в регистре (триггере). Селективный усилитель, пороговое устройство и регистр маркеров объединены в один блок 12, При наличии сигнала маркера из блока 12 сигнал передается в блок 16 для дальнейшей обработки и печати, При этом блок 16 выдает сигнал на перезапись значений счетчиков пути 9 в регистры 11 и выдает информацию и знаке маркера и текущего значения расстояния с регистров 11 на печатающее устройство ":8 через преобразователь напряжения 17. После окончания печати данной информации (одна строка) блок 18 выдает сигнал об окончании печати в блок 16, а блок 16 выдает сигнал для обнуления регистра маркера.

Шарнирно установленные на конвейере

1 (фиг.1) механические щупы, воздействующие через тарелки 30 и 31 (фиг,2) и подвижные толкатели 28,29 на датчики дефектов 2 и 3 другим своим концом находятся в постоянном соприкосновении с внутренней поверхностью трубопровода и, встречаясь при продвижении устройства с дефектными участками 22 и 23 (далее фиг.1) трубы (22— вмятины, 23 — выпуклость или гофра) отклоняются к(при встрече с 22) или от(при встрече с 23) продольной оси симметрии устройства в зависимости от того, куда направлена вершина деформированного участка трубопровода.

При этом сигналы датчиков дефектов 2 и 3 преобразуются в преобразователях уровня (в компараторах) 14 и 15. где в зависимости от высоты дефекта трубопровода дискретно, с определенным уровнем напряжения по мере увеличения отклонения механических щупов, выдают единичные значения (логическая "1") напряжения в виде позиционного семиразрядного кода в буферное ОЗУ1 блока 16. Блок 16 при превышении сигнала датчиков дефектов 2 или 3 (или обоих датчиков одновременно при овальности трубы) первого порогового уровня выдает сигнал в регистры 11 (для перезаписи значения счетчиков 9 в регистры 11) и одновременно сигнал разрешения счета в счетчик 10 двадцати метров г .Ути.

При этом блок 16 начинает с определенной частотой заносить информацию с преобразователей 14 и 15 в БОЗУ1 до тех пор, пока

35 сигналы датчиков дефектов 2 и 3 не будут ниже первого порогового уровня.

При снижении величины сигнала преобразователей 14 и 15 (или одновременно 15 и 14) до значения, равного ниже первого порогового уровня в двадцатиметровом участке трубопровода (подсчитывается счетчиком 10 с момента выявления первого дефекта) блок 16 прекращает занос информации в БОЗУ1, переписывает информацию в БОЗУ2 и далее находится в состоянии, готовом для приема сигналов от преобразователей 14 и 15 при появлении в двадцатиметровом участке трубопровода новых дефектов, сигналы от которых превысят пороговое значение. При этом, если с указанном двадцатимеровом участке выявляется еще дефекты трубы (помимо первого выявленного), то блок 16 подсчитывает их количество и запоминается высота максимального из всех выявленных дефектов.

После окончания двадцатиметрового участка счетчик 10 выдает в блок 16 сигнал об окончании двадцатиметрового участка, блок 16 формирует сигнал разрешения печати (в устройстве 18) о текущем значении пути из регистров 11, о количестве выявленных в двадцатиметровом участке трубопровода дефектов, о максимальной высоте выявленных дефектов и далее, о занесенной в БОЗУ2 информации о величине первого дефекта. При нал-", ии сигнала маркера печатается текущее значение пути и знак м..-ркера. Вся печатаемая информация до печати преобразуется сначала в преобразователе напряжения 17.

Формула изобре — ения

1. Устройство для выявления деформированныхх участков труб и трубопроводов, содержащее герметичный корпус. перемещаемый потоком транспортируемого продукта, с установленными на нем соосно манжетами, предназначенными для продвижения корпуса внутри трубопровода, установленный на корпусе измерительный узел с щупами, размещенными радиально и взаимодействующими с трубопроводом, и размещенные внутри корпуса пороговый детектор и регистоатор, входы порогового детектора подключены к выходам датчиков дефектов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью определения вида и формы дефектов в сечении, параллельном оси трубопровода, оно снабжено двумя датчиками пути с измерительными колесами, последовательно соединенными формирователем метровых импульсов, счетчиком, регистром и блоком управления и подготовки данных, выходы датчиков пути подключены к входам формиpoBBT8flsI метровых импульсГ в, первый вход

1768941

rP «5

Е

50

55 блока управления и подготовки данных подключен к управляющему входу регистра, пороговый детектор выполнен в виде двух преобразователей уровня, выходы которых соответственно подключены к второму и третьему входам блока управления и подготовки данных, измерительный узел выполнен в виде двух расположенных перпендикулярно к оси корпуса тарелок с толкателями, между которыми размещены концы щупов, и двух датчиков дефектов, толкатели каждой из тарелок соответственно связаны с датчиками дефектов, 2, Устройство по п.1, отл и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения информативности состояния трубы или трубопровода, оно снабжено счетчиком длины трубопровода ограниченной протяженности, первых вход которого подключен к выходу формирователя метровых импульсов, второй и третий входы соответственно подключены к первому и второму выходам блока управления и подготовки данных, блоком преобразования напряжения, подключенного к регистратору. вход блока преобразования напряжения подключен к третьему входу блока управления и подготовки данныхх.

5 3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения местонахождения дефектов протяженных трубопроводов, оно снабжено последовательно соединенными

10 датчиком акустических сигналов маркера и блоком селективных усилителей сигналов маркера, пороговым узлом и регистром маркера, выход которого подключен к четвертому входу блока управления и подготовки

15 данных, а второй вход — к четвертому выходу блока управления и подготовки данных.

4. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью выявления дефектов

20 малой высоты, щупы не соприкасаются с внутренней поверхностью трубопровода концах снабжены наконечниками с круглым профилем, радиус R которых удовлетворяет условию R<5 мм, 1768941

45

Составитель Ю.Войцехов

Техред М.Моргентал Корректор А,Ворович

Редактор Т.Орлова

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

Заказ 3637 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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