Информационно-диагностический комплекс для контроля технического состояния трубопроводов

Авторы патента:

Тазитдинов Рифат Равилевич (RU)

Гапоненко Сергей Олегович (RU)

Шакурова Розалина Зуфаровна (RU)

Кондратьев Александр Евгеньевич (RU)

G01N29/04 - для обнаружения локальных дефектов в твердых телах (G01N 29/16,G01N 29/18,G01N 29/20 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2713563:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ") (RU)

Использование: для контроля технического состояния трубопровода. Сущность изобретения заключается в том, что информационно-диагностический комплекс для контроля технического состояния трубопроводов содержит основание, выполненное массивным и виброустойчивым, устройство возбуждения, состоящее из последовательно соединенных: акустического излучателя, установленного на опору, цифро-аналогового преобразователя и персонального компьютера, а также устройство регистрации, состоящее из двух чувствительных элементов, которые могут быть выполнены в виде пьезоэлектрического датчика, микрофона или лазерного виброметра, установленных с возможностью регулирования расстояния между ними и возможностью их перемещения вдоль продольной оси исследуемого трубопровода, при этом введена система опор с фиксаторами, на которых размещен исследуемый трубопровод. Технический результат: повышение точности контроля технического состояния трубопроводов за счет учета воздействия давления на трубопровод. 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области неразрушающих методов контроля, а именно к контролю технического состояния трубопроводов по их резонансной частоте.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является установка для исследования эффективности определения расположения трубопроводов RU №145137, МПК G01V 1/00, 24.02.2014, которая содержит основание, выполненное массивным и виброустойчивым, на котором размещен исследуемый трубопровод, систему регистрации, состоящую их двух чувствительных элементов, установленных с возможностью регулирования расстояния между ними при помощи механизма передвижения чувствительных элементов на равные расстояния от продольной оси исследуемого трубопровода, причем чувствительные элементы соединены через аналого-цифровой преобразователь с персональным компьютером, а также систему возбуждения, состоящую из последовательно соединенных акустического излучателя, установленного на основании, цифро-аналогового преобразователя и персонального компьютера, при этом на основании установлен акустический излучатель с исследуемым трубопроводом, размещенным с возможностью поворота в горизонтальной плоскости при помощи шарнирного крепления его конца к основанию.

Недостатком прототипа является невысокая точность контроля технического состояния трубопроводов, так как не учитывается воздействие давления, создаваемого грунтом, с учетом таких факторов, как плотность грунта и его толщина.

Задачей заявляемого изобретения является разработка информационно-диагностического комплекса для контроля технического состояния трубопроводов, в котором устранены недостатки прототипа.

Техническим результатом является повышение точности контроля технического состояния трубопроводов.

Технический результат достигается тем, что в информационно-диагностическом комплексе для контроля технического состояния трубопроводов, содержащим устройство возбуждения, состоящее из последовательно соединенных: акустического излучателя, установленного напротив исследуемого трубопровода, цифро-аналогового преобразователя и персонального компьютера, также имеет устройство регистрации, состоящее из двух чувствительных элементов, установленных с возможностью регулирования расстояния между ними и возможностью перемещения чувствительных элементов вдоль продольной оси исследуемого трубопровода, согласно предлагаемому изобретению, имеются опоры с фиксаторами, на которых размещен исследуемый трубопровод, что дает возможность физического моделирования воздействия давления, создаваемого грунтом, с учетом таких факторов, как плотность грунта и его толщина.

В основе физического моделирования лежит механическое подобие, заключающееся в исследовании таких безразмерных величин, как коэффициент Пуассона, модуль Юнга и т.п.Физическое моделирование заключается в приложении переменного механического воздействия фиксаторов. Исследование влияния воздействия давления, создаваемого грунтом, проводится в лабораторных условиях.

При этом основание конструкции выполнено массивным и виброустойчивым, а в качестве чувствительных элементов можно использовать пьезоэлектрические датчики, лазерные виброметры, микрофоны.

Конструкция установки позволяет располагать датчик съема колебаний в любой точке исследуемого трубопровода. Это особо актуально для применения датчиков бесконтактного съема (микрофон или лазерный виброметр).

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен предлагаемый информационно-диагностический комплекс для контроля технического состояния трубопроводов, на фиг. 2 опора с фиксатором, на фиг. 3 опора с акустическим излучателем, на фиг. 4 основание с ножками. На чертежах цифрами обозначены:

1 - направляющая;

2 - опора с фиксатором;

3 - опора с акустическим излучателем;

4 - фиксатор;

5 - опора с фиксатором;

6 - ножка;

7 - регулятор высоты;

8 - исследуемая труба;

9 - основание с ножками;

10 - регулятор степени механического воздействия;

11 - болт фиксатора;

12 - зажимной болт фиксатора;

13 - гайка крепления ножки;

14 - акустический излучатель;

15 - чувствительный элемент (условно на чертеже показан один);

16 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

17 - цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП);

18 - персональный компьютер (ПК).

Информационно-диагностический комплекс для контроля технического состояния трубопроводов содержит: направляющие 1, на которых закреплены опоры с фиксаторами 2, фиксаторы с помощью болтов фиксатора 11 и зажимных болтов 12 зажимают исследуемый отрезок трубопровода 8, фиксаторы 4 оснащены регуляторами степени механического воздействия 10, имитирующими статистические механические воздействия грунта на объект контроля, а также оснащены регуляторами высоты 7, позволяющими моделировать изгибные напряжения в вертикальной плоскости.

Напротив трубопровода на опоре 3 закреплен акустический излучатель 14 для создания резонансной частоты и опора с фиксатором 5. Всю конструкцию поддерживает основание 9, которое оборудовано ножками 6, позволяющими регулировать угол наклона трубы, а также для предотвращения контакта с напольным покрытием, что в свою очередь повышает точность конечного результата. Для закрепления ножек 6 используются гайки крепления ножки 13, они же позволяют регулировать высоту установки. Отдельные части установки соединены болтами.

Конструкция элементов крепления позволяет проводить исследования с трубопроводами, выполненными из различных материалов и различного диаметра.

Устройство регистрации состоит из двух чувствительных элементов 15 с возможностью их перемещения по направляющей 1, АЦП 16 и ПК 18. Устройство возбуждения состоит из акустического излучателя 14, ЦАП 17 и ПК 18.

Принцип работы информационно-диагностического комплекса для контроля технического состояния трубопроводов заключается в следующем.

Чувствительными элементами 15 регистрируются резонансные колебания, которые возбуждаются в трубопроводе 8 акустическим излучателем 14, устанавливаемым напротив исследуемого трубопровода.

При этом исследуемый трубопровод 8 устанавливают на опоры с фиксаторами 2, с помощью которых будет создаваться определенное давление грунта (таблица 1).

Таблица 1. Расчетные значения давления различного типа грунта от глубины залегания (Гапоненко СО. Акустико-резонансный информационно-измерительный комплекс и методика контроля местоположения заглубленных трубопроводов: дис. канд. техн. наук. Казанский государственный энергетический университет, Казань, 2017).

С помощью персонального компьютера 18 через ЦАП 17 подается сигнал на акустический излучатель 14, который возбуждает резонансные колебания в исследуемом трубопроводе 8. Чувствительные элементы 15 (условно на чертеже показан один), устанавливаемые на опоры с фиксаторами 2, в трех точках регистрируют колебания стенок трубопровода. Сигнал от чувствительных элементов через АЦП 16 поступает в персональный компьютер для дальнейшего анализа.

Изменение статического механического воздействия (нагрузки) позволяет моделировать воздействия различного типа грунта на различной глубине залегания объекта контроля. Степень механического воздействия (давления) грунта на исследуемый трубопровод регулируется с помощью шкалы на ручке регулятора степени механического воздействия 10, вследствие прилагаемого им усилия (поворота ручки).

Информационно-диагностический комплекс для контроля технического состояния трубопроводов, содержащий основание, выполненное массивным и виброустойчивым, устройство возбуждения, состоящее из последовательно соединенных: акустического излучателя, установленного на опору, цифро-аналогового преобразователя и персонального компьютера, а также устройство регистрации, состоящее из двух чувствительных элементов, которые могут быть выполнены в виде пьезоэлектрического датчика, микрофона или лазерного виброметра, установленных с возможностью регулирования расстояния между ними и возможностью их перемещения вдоль продольной оси исследуемого трубопровода, отличающийся тем, что введена система опор с фиксаторами, на которых размещен исследуемый трубопровод.

Использование: для ультразвукового обнаружения продольных трещин в головке рельса. Сущность изобретения заключается в том, что на поверхность катания рельса устанавливают первый электроакустический преобразователь, ориентированный попрек головки рельса на нижнюю выкружку головки со стороны рабочей грани с возможностью приема от нее отраженных сигналов, перемещают преобразователь вдоль рельса с определенной скоростью, периодически излучают ультразвуковые колебания, принимают отраженные от нижней выкружки головки со стороны рабочей грани рельса эхо-сигналы, анализируют амплитуду принятых сигналов, при этом принимают отраженные от нижней и верхней плоскостей продольной трещины эхо-сигналы, зеркально первому устанавливают второй электроакустический преобразователь, но направленный на нижнюю выкружку со стороны нерабочей грани головки рельса и функционирующий аналогично первому, совместно с первым второй преобразователь перемещают вдоль рельса, оценку глубины залегания и степени развития продольной трещины производят на основе анализа амплитуд и временного положения последовательно поступающих, по мере перемещения преобразователей, эхо-сигналов от трещины и уровней амплитуд эхо-сигналов от нижних выкружек головки рельса.

Образец для неразрушающего контроля скважинных труб // 2710477

Изобретение относится нефтегазодобывающей промышленности, в частности к неразрушающим способам контроля скважинных труб. Образец содержит тело из контролируемого материала, содержащего искусственный дефект.

Способ определения огнестойкости строительных материалов и элементов конструкций // 2707984

Изобретение относится к области исследований физико-механических свойств материалов и может быть использовано для определения огнестойкости строительных материалов.

Способ определения огнестойкости строительных материалов и элементов конструкций // 2707984

Способ неразрушающего контроля металла рабочих лопаток турбины, длительно подвергающихся постоянным и переменным эксплуатационным нагрузкам при повышенных температурах // 2706814

Использование: для контроля металла рабочих лопаток турбины, подвергающихся длительным эксплуатационным нагрузкам при повышенных температурах. Сущность изобретения заключается в том, что к лопаткам турбины применяются методы дефектоскопии, показывающие наличие дефектов в металле путем обследования после останова турбины большой группы лопаток, на которых возможно наличие трещин.

Способ и устройство для активного контроля сложного профиля глубины пропитки кремнийорганическими соединениями изделий из пористой керамики // 2702847

Изобретение относится к области оптических методов контроля, а более конкретно к фотометрическим методам контроля параметров люминесценции окрашенной границы пропитки при настройке лазерного излучения на частоту квантового перехода в спектре исследуемого вещества.

Способ прогнозирования развитий аномалий в головке рельсов // 2699942

Использование: для оценки состояния рельсов. Сущность изобретения заключается в том, что по рельсовому пути перемещают дефектоскопические средства, зондируют ими головку рельсов, оценивают полученные сигналы, обнаруживают аномалии и регистрируют их с привязкой к координатам рельсового пути, дополнительно по результатам зондирований формируют интегральный параметр каждой аномалии, при последующих перемещениях дефектоскопических средств по рельсовому пути повторяют зондирования, сравнивают интегральные параметры текущих и ранее найденных аномалий, оценивают динамику изменения интегрального параметра каждой аномалии, прогнозируют перспективы ее развития и планируют ремонтные мероприятия.

Способ комплексного контроля качества сварного шва рельсового стыка // 2698510

Использование: для комплексного контроля качества сварного шва рельсового стыка. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют проведение сплошного контроля сварных стыков ультразвуковым (УЗК) методом и выборочного контроля соблюдения заданного режима сварки путем испытания контрольных натурных образцов на статический поперечный изгиб на прессе и измерений твердости металла в сварных стыках рельсов, при этом дополнительно проводят сплошной контроль на наличие зон с мартенситной структурой металла в сварном шве, акустико-эмиссионным (АЭ) методом на стадии термообработки сварных стыков в процессе воздушно-водяного охлаждения сварного шва, одновременно контролируют температуру остывания сварного шва, и контроль, методом магнитной памяти металла (МПМ), сварных швов на головке и на перьях подошвы рельса, при этом заключение о режимах сварки рельсового стыка, параметрах термической обработки сварного стыка делают на основании анализа результатов, полученных от всех видов контроля, МПМ проводят определение зон концентрации напряжений (ЗКН) в зоне термического влияния (ЗТВ) сварного шва, по собственному магнитному полю рассеяния (СМПР) путем сканирования датчиком магнитометра вдоль сварного шва поверхности головки рельса и перьев подошвы рельсов, в ЗКН определяют Hp - напряженность магнитного поля, А/м, и градиент магнитного поля рассеяния Hp (dHp/dx), где х - линия обследования в ЗКН, полученную информацию хранят как исходную, далее проводят повторную диагностику в плети в ЗКН с определением Hp и его градиента dH/dx, при прохождении по пути 50-150 млн.

Способ контроля качества сварного шва рельсового стыка // 2698508

Использование: для контроля качества сварного шва рельсового стыка. Сущность изобретения заключается в том, что контроль качества сварного шва первый раз проводят акустико-эмиссионным (АЭ) методом с использованием в качестве нагружающего воздействия градиента температур при остывании сварного шва и второй раз методом ультразвукового контроля, при этом контроль качества сварного шва рельсового стыка проводят на стадии термообработки сварных стыков в процессе воздушно-водяного охлаждения сварного шва, одновременно контролируют температуру остывания сварного шва, при этом датчики контроля устанавливают на головке рельса, регистрируют суммарный счет АЭ, скорость счета АЭ, амплитудное распределение сигналов АЭ, образование мартенситной структуры в сварном шве рельсового стыка оценивают на основе анализа полученных параметров акустико-эмиссионного контроля, заключение о годности сварного шва рельсового стыка делают с учетом результатов ультразвукового контроля.

Система ультразвукового контроля надзонного пространства ядерного реактора // 2697664

Изобретение относится к атомной технике. Система ультразвукового контроля надзонного пространства ядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем включает отражатель ультразвука и сканирующий ультразвуковой механизм с приводами, включающий несущую штангу с герметичными ультразвуковыми преобразователями акустическая ось которых совпадает с одной из горизонтальных плоскостей, пересекающей заполненное жидкометаллическим теплоносителем пространство - контролируемый зазор между нижними отметками расцепленных органов СУЗ и верхними отметками головок ТВС.