Способ измерения направления и скорости движения грунта относительно подземного трубопровода и устройства для его реализации

 

Изобретение относится к строительству и используется при сооружении и ремонте подземных трубопроводов. По оси трубопровода устанавливают реперы и регистрирующие устройства. На трубопроводе сверху и по его сторонам закрепляют устройства соответственно для определения направления движения грунта и для измерения скорости движения грунта относительно трубопровода. Устройства содержат размещенные в корпусах многооборотные потенциометры, оси которых соединены с размещенными в грунте флажком и крыльчатками. Перемещение грунта относительно трубопровода вызывает поворот флажка, крыльчаток и, соответственно, осей потенциометров, при этом изменение омического сопротивления регистрируется измерительным блоком. По величине изменения омического сопротивления судят о направлении и скорости движения грунта. Повышает надежность трубопровода. 3 с.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано, в частности, при эксплуатации трубопроводов, расположенных на оползневых склонах, для их защиты от разрушений при значительных перемещениях грунта траншеи в периоды интенсивного движения грунта, вызванного сезонными или иными причинами.

В настоящее время наблюдение за движением грунта траншеи осуществляют визуально путем круглосуточного дежурства или с помощью системы реперов.

Известен способ измерения направления и скорости движения грунта траншеи подземного трубопровода, заключающийся в том, что по оси трубопровода устанавливают на определенном расстоянии друг от друга репера и производят измерения угловых и линейных отклонений реперов от их первоначального положения, по величине которых судят о направлении и скорости движения грунта (Справочник инженера-строителя. Изд. литературы по строительству. Москва, 1970 г., стр. 212).

Репера выполняют из металлических труб диаметром 100-120 мм и длиной до 2-3 метров. Регистрацию пространственного положения реперов осуществляют с помощью теодолита, для установки которого готовят специальную площадку, расположенную в стороне от трубопровода и сохраняющую неизменными свое положение в пространстве и во времени. Определение направления и скорости движения грунта осуществляют по показаниям теодолита, полученным в исходном состоянии и принятым за нулевой отсчет и показаниями теодолита, полученными при последующих периодических измерениях положения реперов.

Недостатком такого способа измерения является то, что репера, являясь индикаторами перемещения грунта относительно трубопровода не могут дать полной картины обтекания трубопровода грунтом, т.к. они двигаются только вместе с поверхностным слоем грунта и, наконец, измерения изменений положения реперов осуществляют в дискретные моменты времени, из-за чего невозможно точно привязать по времени все те эволюции грунта, которые происходят около трубопровода.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение точности измерений направления и скорости движения грунта, что позволит защитить трубопровод от разрушений в процессе эксплуатации.

Это достигается тем, что в способе измерения направления и скорости движения грунта относительно подземного трубопровода, заключающегося в том, что по оси трубопровода устанавливают на определенном расстоянии друг от друга репера и производят измерения угловых и линейных отклонений реперов от их начального положения, по величине которых судят о направлении и скорости движения грунта, непрерывно регистрируют направление движения грунта относительно оси трубопровода и скорость движения грунта относительно фиксированного сечения трубопровода, путем установки непосредственно на трубопроводе устройств, преобразующих соответственно угловые и линейные перемещения грунта в электрический сигнал, поступающий на вход измерительного блока.

В устройстве для измерения направления движения грунта относительно подземного трубопровода, включающем установленные по оси трубопровода репера и регистрирующее устройство, сверху непосредственно на трубопроводе закреплен корпус с крышкой, снизу которой размещен многооборотный потенциометр, угол поворота оси подвижного контакта которого пропорционален величине омического сопротивления, а сверху крышки размещен указатель направления движения грунта, выполненный в виде флажка, жестко соединенный с осью подвижного контакта многооборотного потенциометра, выход которого соединен с измерительным блоком.

В устройстве для измерения скорости движения грунта относительно подземного трубопровода, включающем установленные по оси трубопровода репера и регистрирующее устройство, сбоку с двух сторон непосредственно на трубопроводе соосно друг другу закреплены два одинаковых корпуса с крышками, снизу которых размещены многооборотные потенциометры, угол поворота оси подвижного контакта которых пропорционален величине омического сопротивления, а сверху крышек размещены крыльчатки, жестко закрепленные на осях подвижных контактов многооборотных потенциометров, выходы которых соединены с измерительным блоком.

На фиг. 1 изображено расположение измерительных устройств на трубопроводе.

На фиг. 2 - устройство для измерения направления движения грунта относительно подземного трубопровода.

На фиг. 3 - устройство для измерения скорости движения грунта относительно подземного трубопровода.

Устройство для измерения направления движения грунта подземного трубопровода (фиг. 2) представляет собой корпус 1 с крышкой 2, закрепленный на трубопроводе 3. Снизу крышки 2 размещен многооборотный потенциометр 4, а сверху крышки 2 размещен указатель направления движения грунта, выполненный в виде флажка 5, жестко соединенный с осью 6 подвижного контакта потенциометра 4. Выход 7 потенциометра 4 соединен с измерительным блоком 8.

Устройство для измерения скорости движения грунта подземного трубопровода (фиг. 3) представляет собой закрепленные непосредственно на трубопроводе 3 с двух сторон соосно друг другу два одинаковых корпуса 9 и 10 с крышками 11 и 12 (на фиг. 3 второй корпус не показан). Снизу крышек 11 и 12 размещены многооборотные потенциометры 13 и 14, а сверху - крыльчатки 15, 16 (не менее чем с тремя лопастями каждая для обеспечения вращательного движения в виде дисков с насаженными на них лопастями), соединенные с осями 17 и 18 подвижных контактов потенциометров 13 и 14, выводы которых 19(20) соединены с измерительным блоком 21.

Способ измерения направления и скорости движения грунта с помощью предложенных устройств осуществляют следующим образом. На трубопроводе 3 (фиг. 1) сверху закрепляют корпус 1 устройства измерения направления движения грунта, а с двух сторон соосно друг другу закрепляют корпуса 9 и 10 устройств измерения скорости движения грунта. Выходы (7, 19, 20) многооборотных потенциометров (4, 13, 14) этих устройств соединяют соответствующими измерительными блоками 8 и 21. В процессе эксплуатации трубопровода непрерывно регистрируют электрические сигналы на выходе многооборотных потенциометров и, сравнивая эти сигналы с их первоначальными значениями, определяют с помощью измерительных устройств 8 и 21 направление движение грунта относительно оси трубопровода и скорость движения грунта относительно фиксированного сечения трубопровода. Проводят предварительную тарировку устройства для измерения направления движения грунта, для чего ориентируют флажок относительно оси трубопровода 3 и на измерительном блоке 8 регистрируют начальное значение. Затем, поворачивая флажок, определяют зависимость величины выходного сигнала от величины угла поворота флажка. Трубопровод 3 засыпают грунтом и снова еще раз проверяют нулевые значения, которые в случае изменения корректируют. При движении грунта относительно трубопровода 3, грунт воздействует на флажок 5 и последний ориентируется строго по направлению движения грунта. Поскольку флажок 5 жестко связан с осью 6 подвижного контакта многооборотного потенциометра 4, то изменение положения флажка 5 приводит к повороту оси 6, что вызывает изменение омического сопротивления на выходе 7, которое фиксируется измерительным блоком 8. Регистрируемые значения с учетом нулевых показаний служат для определения направления движения грунта.

Предварительная тарировка проводится для устройства измерения скорости движения грунта, для чего крыльчатки устанавливают в такое положение, при котором подвижные контакты многооборотных потенциометров занимают среднее положение, принимаемое за нулевое значение. При движении грунта относительно фиксированного сечения трубопровода 3, грунт воздействует на лопасти крыльчаток 15, 16, поворачивая их. В результате оси 17, 18 потенциометров 13 и 14 также поворачиваются синхронно им. Сигналы с выходов 19 и 20 передаются на измерительный блок 21, где происходит вычисление скорости движения грунта относительно левой и правой сторон трубопровода 3. Вычисленные значения направления движения грунта и его скорости используются для определения напряженно-деформированного состояния трубопровода и степени опасности его дальнейшей эксплуатации.

Предлагаемое устройство позволяет непрерывно регистрировать направление и скорость движения грунта относительно трубопровода и оценивать величины дополнительных нагрузок, действующих на трубопровод, что позволяет своевременно обнаруживать нештатные ситуации и принимать меры по защите трубопровода от разрушения.

Предлагаемый способ прост в реализации и удобен в эксплуатации. Данные с выхода измерительных устройств могут быть по каналам телеметрии переданы на диспетчерский пункт. Устройства реализованы на высоконадежных и долговечных элементах. В настоящее время устройство изготовлено и установлено на одной из ниток магистрального газопровода Ужгородского коридора ДП "Пермтрансгаз" на реке Кама и проходит опытную эксплуатацию.

Формула изобретения

1. Способ измерения направления и скорости движения грунта относительно подземного трубопровода, заключающийся в том, что по оси трубопровода устанавливают на определенном расстоянии друг от друга реперы и производят измерения угловых и линейных отклонений реперов от их первоначального положения, по величине которых судят о направлении и скорости движения грунта, отличающийся тем, что непрерывно регистрируют направление движения грунта относительно оси трубопровода и скорость движения грунта относительно фиксированного сечения трубопровода путем установки непосредственно на трубопровод устройств, преобразующих соответственно угловые и линейные перемещения грунта в электрический сигнал, поступающий на вход измерительного блока.

2. Устройство для измерения направления движения грунта относительно подземного трубопровода, включающее установленные по оси трубопровода реперы и регистрирующее устройство, отличающееся тем, что сверху непосредственно на трубопроводе закреплен корпус с крышкой, снизу которой размещен многооборотный потенциометр, угол поворота оси подвижного контакта которого пропорционален величине омического сопротивления, а сверху крышки размещен указатель направления движения грунта в виде флажка, жестко соединенного с осью подвижного контакта многооборотного потенциометра, выход которого соединен с измерительным блоком.

3. Устройство для измерения скорости движения грунта относительно подземного трубопровода, включающее установленные по оси трубопровода реперы и регистрирующее устройство, отличающееся тем, что с двух сторон непосредственно на трубопроводе соосно друг с другом закреплены два одинаковых корпуса с крышками, снизу которых размещены многооборотные потенциометры, угол поворота оси подвижного контакта которых пропорционален величине омического сопротивления, а сверху крышек размещены крыльчатки, жестко закрепленные на осях подвижных контактов многооборотных потенциометров, выходы которых соединены с измерительным блоком.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3