Электрометрический прибор для бесконтактного измерения тока и глубины залегания подземного магистрального трубопровода

Изобретение относится к области неразрушающего контроля подземных трубопроводов. Технический результат: повышение помехозащищенности и точности измерений. Сущность: прибор содержит блок генератора гармонических колебаний и измерительный блок. Блок генератора содержит первый и второй кварцевый задающий генераторы с близкими частотами, первый аналоговый перемножитель, параллельный резонансный контур, настроенный на частоту, равную разности частот первого и второго кварцевых генераторов, усилитель мощности. Измерительный блок содержит расположенные по вертикали к оси трубы один под другим два измерительных преобразователя напряженности магнитного поля в электрический сигнал, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, два цифровых индикатора, третий кварцевый задающий генератор, частота которого равна частоте второго кварцевого генератора, второй аналоговый перемножитель, кварцевый фильтр, аналоговый коммутатор, микропроцессорный программно-управляющий контроллер. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области неразрушающего контроля (НК) и технической диагностики подземных нефтегазовых трубопроводов.

Известно устройство для бесконтактного обнаружения утечек тока на участке подземного трубопровода, содержащее источник тока, подключенный между трубопроводом и землей, четыре измерительных датчика, укрепляемых на специальных штативах со стойками, четыре датчика ориентации, измерительные усилители, переключатели, вычитающий блок, индикаторы измерительный и ориентации [1]. Известно также устройство для бесконтактного измерения токов в подземных магистральных трубопроводах, содержащее три однокомпонентных датчика магнитного поля, усилитель, три амплитудных детектора, источник постоянного напряжения, аналого-цифровой преобразователь, цифроаналоговый преобразователь, переключатель на два направления и три положения, а также индикатор [2].

Общим недостатком этих устройств является их низкая надежность из-за громозкости конструкции и усложненной технологии настройки.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является бесконтактный искатель повреждения изоляции коммуникации, содержащий блоки индикации тока, глубины залегания объекта, первый и второй преобразователи напряженности магнитного поля в электрический сигнал, размещенные над трассой коммуникации на вертикальной прямой к трассе, так что первый преобразователь размещен под вторым; блоки деления, вычитания, умножения, при этом выход первого преобразователя соединен с первым входом блока вычитания и блока умножения, выход которого соединен с блоком индикации тока, а второй вход - с входом блока индикации глубины залегания объекта и выходом блока деления, первый вход которого соединен с выходом блока вычитания, а второй вход с вторым входом блока вычитания и выходом второго преобразователя.

Недостатками этого устройства являются низкая помехозащищенность и не высокая точность измерения из-за отсутствия частотной фильтрации очень сильных электрических помех радиопередающих станций, высоковольтных линий передач электрической энергии, подземных кабельных коммуникаций. Использование аналоговых блоков математической обработки измеряемых сигналов приводит к низкой точности их измерения параметров.

Целью данного предлагаемого изобретения является повышение помехозащищенности прибора и точности измерения параметров трубопровода.

Эта цель достигается за счет того, что электрометрический прибор для бесконтактного измерения тока и глубины залегания подземного магистрального трубопровода, содержащий блок генератора гармонических колебаний, расположенные по вертикали к оси трубы один под другим два измерительных преобразователя напряженности магнитного поля в электрический сигнал, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, два цифровых индикатора, набор блоков деления, вычитания, умножения, отличается тем, что он дополнительно снабжен тремя кварцевыми задающими генераторами, двумя аналоговыми перемножителями, параллельным резонансным контуром, усилителем мощности, кварцевым фильтром, аналоговым коммутатором, микропроцессорным программно-управляющим контроллером, при этом в блоке генератора выходы двух задающих кварцевых генераторов подключаются ко входам первого аналогового перемножителя, выход которого через параллельный резонансный контур и усилитель мощности подается на трубопровод, а выходы двух измерительных преобразователей подключаются ко входам аналогового коммутатора, выход которого подсоединяется к первому входу второго аналогового перемножителя, ко второму входу которого подключается выход третьего задающего кварцевого генератора, причем выход перемножителя соединяется с последовательно включенными кварцевым фильтром, усилителем, аналого-цифровым преобразователем; при этом микропроцессорный контроллер через адресную шину и шину данных связан с коммутатором, усилителем, аналого-цифровым преобразователем и двумя цифровыми индикаторами, а функции блоков деления, вычитания, умножения микропроцессорный контроллер выполняет программно.

Структурная схема прибора представлена на фиг.1

Прибор состоит из блока генератора (фиг.1а), содержащего кварцевые задающие генератора 1 и 2, аналоговый перемножитель 3, частотный фильтр в виде параллельного резонансного контура 4, усилитель мощности 5. Генератор подключается потенциальной клеммой к выводимому на поверхность и связанному с металлом трубопровода металлическому вводу, а заземляющей клеммой с окружающим трубопровод грунтом («землей»).

Измерительный блок прибора (фиг.1б) состоит из двух преобразователей 7 и 8 напряженности магнитного поля в электрический сигнал, аналогового коммутатора 9, второго аналогового перемножителя 10, третьего кварцевого задающего генератора 11, кварцевого фильтра 12, усилителя 13, аналого-цифрового преобразователя 14, двух цифровых индикаторов 15 и 16 и микропроцессорного программно-управляющего контроллера 17. Прибор работает следующим образом. Частотная селекция организовывается специальным образом. Частоты f1 и f2 двух первых кварцевых задающих генераторов 1 и 2 выбирают достаточно близкими, с учетом того, чтобы их разность Δf=f1-f2 была равна примерно 1 кГц (например, 973,5 Гц). При более высоких частотах возрастает погрешность измерения из-за более сильного влияния электропроводимости грунта. Более низкую разностную частоту Δf получить весьма трудно, так как промышленные кварцы не выпускаются с более близкими частотами.

После перемножения двух напряжений задающих генераторов 1 и 2 на выходе перемножителя 3 получается сигнал, в спектре которого будут сигналы с частотами, равными сумме и разности перемножаемых частот.

Настроив параллельный резонансный контур 4 на частоту Δf=f1-f2, получают низкочастотный сигнал, который через усилитель мощности 5 подается на контролируемый трубопровод. Возбужденный в трубопроводе ток создает в окружающей среде переменное электромагнитное поле, напряженность которого преобразуется на выходе преобразователей 7 и 8 в два электрических сигнала U1 и U2, регистрируемых измерительным блоком прибора. При этом низкочастотные сигналы U1 и U2 через коммутатор 9 подаются на аналоговый перемножитель 10, где с помощью третьего кварцевого задающего генератора 11 с частотой f2 снова преобразуются в сигналы с частотами, равными сумме и разности перемножаемых частот (f2 и Δf). Выходной сигнал после перемножителя 10 будет содержать частоты Δf2=f2+f1-f2 и Δf3=f2-f1+f2=2f2-f1. С помощью кварцевого фильтра 12, настроенного на частоту f1, выделяются очень узкополосные сигналы с суммарной частотой перемножаемых сигналов. Такой способ узкополосной измерительной схемы обусловлен тем, что кварцевые резонаторы с частотой меньше 32 кГц промышленностью не выпускаются. А наиболее эффективным методом подавления электрических помех является резкое снижение полосы пропускания измерительной схемы. Информативные сигналы с выхода перемножителя 10 через кварцевый фильтр 12, усилитель 13 (с регулируемым коэффициентом усиления) и аналого-цифровой преобразователь 14 в цифровом коде поступают через шину данных на микропроцессорный контроллер.

Измеряемые параметры трубопровода рассчитываются по формулам:

глубина залегания

,

ток, протекающей по трубопроводу:

,

где K0 - коэффициент пересчета напряженности магнитного поля в амплитуду сигнала;

l - расстояние между преобразователями 1 и 2.

Измерение проводятся при расположении прибора над центром трубопровода.

Значение h и I представляются в цифровом виде на индикаторах 15, 16.

Источники информации

1. Авторское свидетельство №1821758, G01R 31/02. Опубликовано 15.06.93 г. Бюл. №22.

2. Авторское свидетельство №1746320, G01R 19/00. Опубликовано 07.07.92 г. Бюл. №25.

Прибор для бесконтактного измерения тока и глубины залегания подземного магистрального трубопровода, содержащий блок генератора гармонических колебаний и измерительный блок, включающий расположенные по вертикали к оси трубы один под другим два измерительных преобразователя напряженности магнитного поля в электрический сигнал, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, два цифровых индикатора, отличающийся тем, что блок генератора гармонических колебаний содержит первый и второй кварцевый задающий генераторы, первый аналоговый перемножитель, параллельный резонансный контур, усилитель мощности, измерительный блок дополнительно содержит третий кварцевый задающий генератор, второй аналоговый перемножитель, кварцевый фильтр, аналоговый коммутатор, микропроцессорный программно-управляющий контроллер, при этом в блоке генератора выходы первого и второго задающих кварцевых генераторов, имеющих близкие частоты, подключены ко входам первого аналогового перемножителя, выход которого через параллельный резонансный контур, настроенный на частоту, равную разности частот первого и второго кварцевых генераторов, и усилитель мощности, соединен с трубопроводом, выходы двух измерительных преобразователей подключены ко входам аналогового коммутатора, выход которого подсоединен к первому входу второго аналогового перемножителя, ко второму входу которого подключен выход третьего задающего кварцевого генератора, частота которого равна частоте второго кварцевого генератора, причем выход перемножителя соединен с последовательно включенными кварцевым фильтром, настроенным на частоту первого кварцевого генератора, усилителем, аналого-цифровым преобразователем, при этом микропроцессорный контроллер через адресную шину и шину данных связан с коммутатором, усилителем, аналого-цифровым преобразователем и двумя цифровыми индикаторами.



 

Похожие патенты:

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

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения мест повреждения кабеля. .

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к контрольно-измерительной технике и релейной защите, и может быть использовано для определения места однофазного замыкания на землю в воздушных трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью 6-35 кВ.

Изобретение относится к определению короткого замыкания на землю в электрической распределительной сети. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения трассы прокладки и локализации мест повреждений кабелей со сложной конфигурацией прокладки, в частности кабелей, уложенных на наклонных участках змейкой, в случае параллельной прокладки нескольких кабелей и других сооружений при влиянии внешних электромагнитных полей.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для обеспечения электро- и пожаробезопасности при эксплуатации электроустановок путем надежного отключения потребителей при однофазных повреждениях изоляции.

Изобретение относится к диагностике трехфазных электрических цепей. .

Изобретение относится к релейной защите и автоматике сельских электрических сетей. .

Изобретение относится к электрическим сетям и предназначено для дистанционного отключения участка линии с замыканием на землю (ЗНЗ) и его идентификации в распределительных сетях с изолированной нейтралью.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано при определении направления короткого замыкания в распределительных сетях напряжением 6-35 кВ.

Изобретение относится к жидкокристаллическим устройствам, указывающим на наличие напряжения переменного тока в проводниках и проводящих элементах систем передачи и распределения среднего или высокого напряжения.

Изобретение относится к способу фазочувствительной оценки тока (КР) проводимости рельсовой цепи (КО), в котором его течение исследуют на наличие первой частоты (1К), второй частоты (2К), вплоть до последней частоты (РК), и упомянутым частотам присваивают соответствующие временные окна (1СО, 2СО, вплоть до РСО), с помощью которых осуществляют деление тока (КР) проводимости на временные сегменты, чтобы установить значения всех первоочередных, второочередных парциальных амплитуд, вплоть до парциальных амплитуд последней очереди (1РА, 2РА, вплоть до РРА) действительных значений (ОН) тока (КР) проводимости, а также значения всех соответствующих первоочередных, второочередных парциальных фаз, вплоть до парциальных фаз последней очереди (1PF, 2PF, вплоть до PPF) действительных значений (ОН) тока (КР) проводимости, при этом значения всех первоочередных, второочередных действующих составляющих, вплоть до действующих составляющих последней очереди (US1, US2.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способу измерения переменного напряжения, преимущественно от 10 кВ до 1500 кВ. .

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способу измерения переменного напряжения, преимущественно от 10 кВ до 1500 кВ. .

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к приборам измерения переменного и постоянного тока с использованием цифровой измерительной техники, преимущественно при напряжениях от 10кВ до 1500кВ.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к датчикам силового тока. .

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности для измерений переменных токов. .

Изобретение относится к индикаторным приборам, используемым для индикации наличия известных сигналов в определенных объектах. .

Изобретение относится к контролю качества строительных материалов, а именно сталефибробетона. .

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для одновременного измерения напряжения и тока в высоковольтных коаксиальных формирующих и передающих линиях

Изобретение относится к области неразрушающего контроля подземных трубопроводов

Наверх