Комплекс для определения толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода

Авторы патента:

Николаев Александр Константинович (RU)

Черемушкина Маргарита Сергеевна (RU)

Владельцы патента RU 2373495:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" (RU)

В комплексе для измерения толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода для обработки отраженного звукового сигнала устройство снабжено приемником ответного сигнала результата физического воздействия на пульпопровод. Регистрирующее вычислительное устройство подключено к сетевому адаптеру через переключатель режимов с возможностью обеспечения им двух режимов работы - режима обучения и накопления информации и режима измерения толщины слоя льда. Управление аналого-цифровым преобразователем, сетевым адаптером и переключателем режимов осуществляется управляющим устройством, подключенным к дополнительным входам указанных блоков. Отличительные признаки изобретения позволяют расширить функциональные возможности комплекса в части мониторинга режимов обледенения внутренней поверхности пульпопровода в процессе его эксплуатации при минимальных затратах времени, упрощение схемы и снижение трудоемкости измерений. 1 ил.

Изобретение относится к комплексам для измерения толщины стенок трубопроводов с использованием звуковых колебаний и может быть использовано для определения толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода.

Известны ультразвуковые толщиномеры объектов и изделий из различных материалов в металлургической, машиностроительной, газовой, топливной и других отраслях промышленности, например устройство ультразвуковой дефектоскопии трубопроводов большой протяженности (пат. РФ №2188413, МПК G01N29/04).

Однако эти приборы не могут быть использованы для измерения толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода.

Известны также ультразвуковые одноканальные толщиномеры для контроля изделий контактным эхо-методом, в которых используется электроакустический преобразователь, излучающий и принимающий ультразвуковые колебания. В процессе измерений преобразователь должен перемещаться вдоль поверхности изделия (Королев М.В. Эхо-импульсные ультразвуковые толщиномеры. М.: Машиностроение, 1980, с.112).

Достоинством их является высокая точность измерения изделий с плоскими и гладкими поверхностями. Их недостаток - низкая точность измерения при работе на искривленной и шероховатой поверхности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер, принятый за прототип, содержащий блок первичной обработки, состоящий из генератора, ультразвукового преобразователя и предварительного усилителя, основного усилителя, аналого-цифрового преобразователя, блок цифровой обработки сигналов, микроконтроллер, блок связи с ЭВМ (пат. РФ №2246694, МПК G01В 17/02, опубл. 20.02.2005).

Достоинством известного толщиномера является высокая достоверность результатов измерений толщины материалов и возможность использования в автоматизированных системах измерения толщины изделий, при этом измерение толщины производится по скорости распространения ультразвука в испытуемом материале. Приборы используются для целей дефектоскопии и, как правило, предназначены для определения толщины однородного материала в нешироком диапазоне.

Недостатком известного толщиномера для условий измерения толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода является невозможность диагностирования неоднородности контролируемого материала - стенки пульпопровода - слоя льда, необходимость использования источника ультразвуковых колебаний, трудность обеспечения мониторинга режима работы как самого пульпопровода в части качественной и количественной оценки обледенения внутренней поверхности пульпопровода, так и силовой установки пульпопровода.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей в части мониторинга режимов обледенения внутренней поверхности пульпопровода в процессе его эксплуатации при минимальных затратах времени, упрощение схемы и снижение трудоемкости измерений. Это обеспечивается путем реализации способа определения толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода, в котором обрабатывается ответный сигнал физического воздействия на пульпопровод, а в качестве физического воздействия используют механический удар по наружной стенке пульпопровода, а частотно-амплитудный спектр ответного сигнала сравнивают с базовыми частотно-амплитудными спектрами (пат. РФ №2260175, МПК G01В 17/02, опубл.2005).

Технический результат изобретения достигается тем, что в комплексе для измерения толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода, содержащем блок первичной обработки звукового сигнала, блок цифровой обработки сигналов, блок связи с вычислительным устройством, согласно изобретению для обработки отраженного звукового сигнала устройство снабжено приемником ответного сигнала результата физического воздействия на пульпопровод, а регистрирующее вычислительное устройство подключено к сетевому адаптеру через переключатель режимов с возможностью обеспечения им двух режимов работы - режима обучения и накопления информации и режима измерения толщины слоя льда, при этом управление аналого-цифровым преобразователем, сетевым адаптером и переключателем режимов осуществляется управляющим устройством, подключенным к дополнительным входам указанных блоков.

Структурная схема комплекса приведена на чертеже.

Комплекс состоит из приемника звукового сигнала 1, блока согласования 2, аналого-цифрового преобразователя 3, запоминающего устройства 4, сетевого адаптера 5, переключателя режимов 6, управляющего устройства 7 и регистрирующего вычислительного устройства 8 с модулями обработки сигналов 9 и 10. 11 - ответный сигнал.

Принцип действия комплекса заключается в следующем. По пульпопроводу (не показан), по которому под напором транспортируется пульпа, а на его внутренней поверхности образовался слой льда, наносится удар, например, с помощью молотка. Ответный звуковой сигнал 11, возникающий вследствие механического удара, воспринимается приемником 1 (микрофоном) и через блок согласования 2 поступает на аналого-цифровой преобразователь 3. Преобразованный цифровой сигнал поступает на запоминающее устройство 4 через сетевой адаптер 5 и переключатель режимов 6 на регистрирующее вычислительное устройство 8 с модулями обработки сигналов 9 и 10. Программное обеспечение регистрирующего вычислительного устройства 8 включает программный модуль быстрого преобразования Фурье, предназначенный для реализации функции спектрального анализа ответного звукового сигнала. Запоминающее устройство 4 обеспечивает накопление и временное хранение измерительной информации.

С помощью сетевого адаптера 5 реализуется сетевой обмен информацией, накопленной в запоминающем устройстве 4 с регистрирующим вычислительным устройством 8. Взаимодействие аналого-цифрового преобразователя 3, запоминающего устройства 4 и сетевого адаптера 5 обеспечивается переключателем режимов 6 под управлением управляющего устройства 7.

Переключатель режимов 6 обеспечивает работу регистрирующего вычислительного устройства 8 либо в режиме обучения и накопления эталонной информации с помощью модуля 9 при снятии базовых частотно-амплитудных спектров, полученных экспериментально для различных по толщине слоя льда уровней оледенения внутренней поверхности пульпопровода при аналогичном воздействии на пульпопровод, либо в режиме измерения с помощью модуля 10 при снятии текущего частотно-амплитудного спектра, сравнении его с базовыми и путем оценки и регистрации толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода.

Отличительные признаки изобретения позволяют расширить функциональные возможности комплекса в части мониторинга режимов обледенения внутренней поверхности пульпопровода в процессе его эксплуатации при минимальных затратах времени, упрощение схемы и снижение трудоемкости измерений.

Комплекс для измерения толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода, содержащий блок первичной обработки звукового сигнала, блок цифровой обработки сигналов, блок связи с вычислительным устройством, отличающийся тем, что для обработки отраженного звукового сигнала устройство снабжено приемником ответного сигнала результата физического воздействия на пульпопровод, а регистрирующее вычислительное устройство подключено к сетевому адаптеру через переключатель режимов с возможностью обеспечения им двух режимов работы - режима обучения и накопления информации и режима измерения толщины слоя льда, при этом управление аналого-цифровым преобразователем, сетевым адаптером и переключателем режимов осуществляется управляющим устройством, подключенным к дополнительным входам указанных блоков.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности, для неразрушающих испытаний и может быть использовано для измерения толщины образцов материалов и изделий.

Раздельно-совмещенный пьезоэлектрический преобразователь // 2354076

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для излучения и приема ультразвуковых сигналов в ультразвуковой аппаратуре, преимущественно в ультразвуковых толщиномерах.

Способ определения толщины отложений на внутренней поверхности трубопроводов // 2344338

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и предназначено для определения толщины отложений на внутренних поверхностях трубопроводов. .

Способ определения топографии слоев футеровки металлургического агрегата // 2326320

Изобретение относится к области металлургии и предназначено для определения износа футеровки металлургического агрегата. .

Электромагнитно-акустическое устройство // 2315295

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, а именно к устройствам электромагнитно-акустической диагностики электропроводящих материалов, и может быть использовано при бесконтактном измерении толщины объекта контроля или параметров дефекта материала объекта.

Устройство ультразвукового бесконтактного измерения толщины фольгопроката и полимерных пленок // 2314493

Изобретение относится к технике автоматического бесконтактного контроля толщины металлической фольги и пленочных полимерных материалов в процессе горячего или холодного проката на прокатных станах или перемотки, пластполимеров, бумаги и др.

Акустический способ оценки распределения цемента за обделкой тоннеля // 2301403

Изобретение относится к строительству, в частности к способам оценки распределения по периметру цементного раствора, нагнетаемого за железобетонную обделку тоннеля, например, метрополитена.

Способ диагностики технического состояния "отс-1" металлических инженерных конструкций и коммуникаций здания // 2295123

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для неразрушающего контроля, оценки и прогнозирования технического состояния конструкции и инженерных сооружений, например потенциально-опасных участков трубопроводов, в том числе газопроводов, в течение всего периода их эксплуатации.

Способ определения локальных участков магистральных трубопроводов с максимальной деформацией // 2272248

Способ определения толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода // 2260175

Изобретение относится к способам измерения толщины стенок трубопроводов, а именно к способам определения толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода.

Способ определения расстояния до сплошной поверхности объекта // 2391627

Изобретение относится к области измерения расстояний до объекта акустическими методами

Устройство для ультразвукового исследования // 2403866

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для диагностирования состояния кровеносного сосуда

Способ ультразвуковой эхо-импульсной толщинометрии // 2422769

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и ультразвукового неразрушающего контроля и позволяет повысить достоверность и точность результатов измерений толщины изделий

Ультразвуковой способ измерения толщины изделия // 2442106

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и неразрушающего контроля, а именно к методам измерения толщины, определения текстурной анизотропии и напряженно-деформированного состояния конструкций и проката из черных и цветных металлов и сплавов в широком диапазоне толщин при одностороннем доступе, дефектоскопии и структуроскопии различных материалов и изделий, и предназначено для применения в металлургии, машиностроении, в авиастроении, автомобилестроении и других отраслях промышленности

Способ определения толщины отложений на внутренней поверхности трубопроводов // 2449207

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и предназначено для определения толщины отложений на внутренних поверхностях трубопроводов

Способ определения толщины и плотности отложений в теплообменном оборудовании // 2449208

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для определения толщины и плотности отложений в оборудовании химических, нефтехимических предприятий, а также тепловых, геотермальных, атомных энергоустановок

Способ измерения высоты детали // 2485442

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля и может быть использовано для измерения высоты (толщины) металлических деталей или их износа

Способ дистанционного определения осадки, толщины и высоты льда // 2500985

Использование: изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для дистанционных акустических измерений морфометрических характеристик плавучих льдов из-под воды. Сущность: в способе используют свойства гидролокационного интерферометра, реализованного в виде интерферометрического гидролокатора бокового обзора, измеряют в широкой полосе обзора высоты zi точек нижней поверхности льда относительно горизонтальной плоскости, проходящей через среднюю точку базы интерферометра, а также горизонтальные дальности Li от средней точки базы интерферометра до этих точек нижней поверхности льда, с последующими вычислениями толщины льда Нi, по значениям его осадки di с помощью уравнения линейной регрессии вида Hi (см) = adi (см) + b (см), позволяющего учитывать сезонные изменения плотности плавучего льда и высоты снежного покрова на нем, что существенно повышает точность измерения толщины льда по сравнению с прототипом. При этом высота льда ei может быть вычислена по формуле ei=(Hi-di). Ширина полосы обзора Li не всторошенного льда, в которой возможно измерение осадки, толщины и высоты льда предлагаемым способом, составляет Li=(4-5)h0. Технический результат: определение морфометрических характеристик плавучего ледяного покрова по площади поверхности льда с высокой точностью, обусловленной исключением ошибок в оценке толщины льда, возникающих вследствие сезонных изменений плотности плавучего льда и высоты снежного покрова на нем. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ измерения толщины льда с подводного носителя // 2510608

Использование: изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в навигационных приборах обнаружения льда и измерения его характеристик. Сущность: в способе автоматического измерения толщины льда с подводного носителя измеряют глубину погружения Н носителя, формируют и излучают низкочастотный сигнал длительностью Т<2Н/С, где Н - глубина погружения носителя, С - скорость звука, и частотой не выше F<1000 Гц, формируют и излучают высокочастотный сигнал с частотой F<1200 Гц/d(м), где d толщина молодого льда в метрах, длительностью М=10/f, причем высокочастотный сигнал излучается в точках, соответствующих равенству нулю амплитуды низкочастотного сигнала, раздельно принимают сигналы, измеряют время равенству нулю амплитуды низкочастотного сигнала ti, где i - порядковый номер измерения, измеряют время прихода переднего фронта высокочастотного сигнала Qi и при совпадении порядковых номеров измерений вычисляют разности времен Qi-ti, определяют фазы задержки низкочастотного сигнала по формуле θ=(Qi-ti)180°/M. Определяют толщины льда по формуле hi=θ/η, где η уточняется по результатам экспериментальных оценок (ориентировочно η=500), а окончательную оценку толщины льда определяют как среднее всех измерений толщины льда на длительности низкочастотной посылки. Технический результат: повышение точности и обеспечение автоматического измерения толщины молодого льда. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ мониторинга внутренних коррозийных изменений магистрального трубопровода и устройство для его осуществления // 2514822

Изобретение относится к области диагностики линейной части трубопроводных систем и может быть использовано для диагностики технического состояния внутренней стенки магистральных трубопроводов. Размещают на внешней поверхности трубопровода возбуждающие и измерительную катушки, генерируют гармонический испытательный сигнал и передают его в возбуждающие катушки, усиливают напряжение, наводимое в измерительной катушке, и определяют по комплексной амплитуде толщину стенки трубопровода. Периодически осуществляют измерение толщины стенки трубопровода, полученные значения сравнивают с ранее накопленными и полученными в результате моделирования. В результате регрессионной обработки осуществляют прогнозирование времени истончения трубопровода до предельного значения и осуществляют контроль изменений условий наблюдения и корректировку измеренных параметров. Устройство содержит возбуждающий генератор, блок измерительных преобразователей, включающий возбуждающие и измерительную катушки, и усилитель. Устройство снабжено полосовым фильтром, цифровым датчиком температуры, расположенным в непосредственной близости от любой из катушек возбуждения на поверхности трубопровода, цифровым вычислителем, состоящим из центрального процессора, оперативного и постоянного запоминающих устройств, аналого-цифрового преобразователя и порта ввода-вывода. Техническим результатом является повышение безопасности эксплуатации магистрального трубопровода. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.