Устройство для проталкивания инспекционных и ремонтных систем трубопроводов

Авторы патента:

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

G01N27/90 - с помощью вихревых токов

G01N27/83 - путем исследования магнитных полей рассеяния

Владельцы патента RU 2779794:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" (RU)

Использование: для проталкивания инспекционных и ремонтных систем трубопроводов. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для проталкивания инспекционных и ремонтных систем трубопроводов содержит кабель-трос и размещенное на его оголовке техническое средство для крепления проталкиваемой системы, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит соединенные между собой кабель-тросом и объединенные в секции приводные модули с колесными парами, каждая секция содержит как минимум два приводных модуля с колесными парами, приводные модули распределены в каждой секции равномерно по ее длине, секции соединены между собой герметичными разъемами, установленными на кабель-тросе в начале и конце секций, причем в качестве кабель-троса используют гибкий силовой композитный кабель, диаметр колес составляет не менее трех диаметров силового композитного кабеля и выбирается из условия обеспечения контакта колесных пар с поверхностью трубопровода, а материал гибкого силового композитного кабеля выбирается из условия исключения возможности его провисания и обеспечения поворота секций на угол до 120°. Технический результат: обеспечение возможности проведения диагностических и ремонтных работ в горизонтальных, вертикальных, наклонных и изгибных участках трубопроводов, расширение диапазона обслуживаемых трубопроводов по длине (до 1000 м) и диаметру (от 100 мм до 1000 мм). 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к внутритрубным инспекционным устройствам, а именно к устройствам для проталкивания инспекционных и ремонтных систем, обеспечивающих контроль, обслуживание, ремонт внутренней поверхности трубопроводов, прочистку трубных засоров и может быть использовано для работы в горизонтальных, наклонных, изгибных и вертикальных участках трубопроводов. Кроме того, предлагаемое устройство может быть использовано как дополнительное тяговое устройство к существующим проталкиваемым системам для облегчения прохождения ими трубопроводов сложной конфигурации.

Известны проталкиваемые кабельные системы и кабельные самоходные робототехнические комплексы. Они способны преодолеть не более двух Т-образных изгибных участков. Дальнейшее их продвижение по трубопроводу затруднено тем, что сила трения кабеля и страховочного троса о внутренние стенки трубопровода превышает проталкивающую и движущую их силу.

Например, известен комплекс дефектоскопии технологических трубопроводов, состоящий из подвижного модуля, бортовой электронной аппаратуры, бортового компьютера, датчиков дефектов, одометров, троса, наземной лебедки с барабаном для троса, бортового источника электропитания, наземного компьютера (патент № 2516364, МПК G01N 29/04 (2006.01) G01N 27/83 (2006.01) G01N 27/90).

Недостатками комплекса являются ограниченные технологические возможности, обусловленные сложностью прохождения отводов и изгибных участков трубопроводов, ограничением длины прохождения прямолинейных участков и невысокой тяговой силой подвижного модуля. Кабель-трос не позволяет передвигаться комплексу по изгибным участкам и обследовать магистрали сложной конфигурации, это обусловлено тем, что при движении кабель-трос трется и упирается в стенки и изгибные участки трубопроводов. А длина кабеля значительно ограничивает доступ к удаленным участкам трубопровода.

Известна проталкиваемая система телеинспекции SOLO компании Taris, выбранная в качестве прототипа. Система применяется для обследования трубопроводов, канализаций, дымоходов, воздуховодов и других инженерных сооружений диаметром от 50 до 400 мм. Проталкивание системы телеинспекции по трубопроводу осуществляется армированным оптическим кабель-тросом путем размотки барабана с кабелем и подпора его вручную или механизировано. Известны некоторые образцы этой системы с глубиной погружения в прямолинейный трубопровод до 300 м (https://taris.ru/protalkivaemye-sistemy-teleinspekzii/protalkivaemaya-sistema-solo).

Используемый для проталкивания системы телеинспекции кабель-трос не позволяет передвигаться системе по изгибным участкам и обследовать магистрали сложной конфигурации. Это обусловлено тем, что при движении кабель-трос трется и упирается в стенки и изгибные участки трубопроводов. Кроме того, длина кабеля значительно ограничивает доступ системы к удаленным участкам трубопроводов.

Признаки известного устройства для проталкивания, выбранного в качестве прототипа, являющиеся общими с признаками заявляемого устройства, - кабель-трос с размещенным на его оголовке техническим средством для крепления проталкиваемого оборудования.

Задача изобретения - расширение технологических возможностей проталкиваемой системы и соответственно повышение эффективности ее работы.

Технический результат - обеспечение возможности проведения диагностических и ремонтных работ в горизонтальных, вертикальных, наклонных и изгибных участках трубопроводов, расширение диапазона обслуживаемых трубопроводов по длине (до 1000 м) и диаметру (от 100 мм до 1000 мм) за счет исключения трения кабель-троса о внутренние стенки трубопровода, увеличения тяговой силы для продвижения системы и выполнения гибкого соединения приводных модулей.

Поставленная задача была решена за счет того, что известное устройство для проталкивания, содержащее кабель-трос и размещенное на его оголовке техническое средство для крепления проталкиваемой системы, дополнительно содержит соединенные между собой кабель-тросом и объединенные в секции приводные модули с колесными парами, каждая секция содержит как минимум два приводных модуля с колесными парами, приводные модули распределены в каждой секции равномерно по ее длине, секции соединены между собой герметичными разъемами, установленными на кабель-тросе в начале и конце секций, причем в качестве кабель-троса используют гибкий силовой композитный кабель, диаметр колес составляет не менее трех диаметров силового композитного кабеля и выбирается из условия обеспечения контакта колесных пар с поверхностью трубопровода, а материал гибкого силового композитного кабеля выбирается из условия исключения возможности его провисания и обеспечения поворота секций на угол до 120 град. Силовой композитный кабель состоит из многожильного сердечника для передачи энергии на приводные модули и диэлектрической оболочки и внешней оболочки состоящей из композитных волокон. Расстояние между центрами ближайших приводных модулей в секции составляет не менее трех диаметров колес.

Для обеспечения возможности использования предлагаемого устройства в качестве дополнительной тяговой силы к существующим известным проталкиваемым системам приводные модули выполнены вдоль оси секции с пастелью с замками для размещения в ней кабель-троса, проводных, шланговых или трубных сегментов диагностических и ремонтных устройств. Размер поперечного сечения пастели выбирают из условия размещения в ней кабель-троса, проводных, шланговых или трубных сегментов диагностических и ремонтных устройств.

Признаки заявляемого технического решения, являющиеся отличительными от признаков прототипа, - соединенные между собой кабель-тросом и объединенные в секции приводные модули с колесными парами, каждая секция содержит как минимум два приводных модуля с колесными парами, приводные модули распределены в каждой секции равномерно по ее длине, секции соединены между собой герметичными разъемами, установленными на кабель-тросе в начале и конце секций, причем в качестве кабель-троса используют гибкий силовой композитный кабель, диаметр колес составляет не менее трех диаметров силового композитного кабеля и выбирается из условия обеспечения контакта колесных пар с поверхностью трубопровода, а материал гибкого силового композитного кабеля выбирается из условия исключения возможности его провисания и обеспечения поворота секций на угол до 120 град. Расстояние между центрами ближайших приводных модулей в секции составляет не менее трех диаметров колес. Приводные модули выполнены вдоль оси секции с пастелью с замками для размещения в ней кабель-троса, проводных, шланговых или трубных сегментов диагностических и ремонтных устройств.

Снабжение устройства для проталкивания приводными модулями с колесными парами, а также использование гибкого композитного кабеля для соединения приводных модулей позволит повысить проходимость систем по сложным изгибным участкам и расширить диапазон обслуживаемых трубопроводов по длине (до 1000м) и диметру ( от 100 до 1000 мм).

Выполнение вдоль оси приводных модулей пастели для укладки в ней кабель-троса, проводных, шланговых или трубных сегментов диагностических и ремонтных устройств на всю длину, необходимую для исследований или проведения работ, позволит исключить трение кабелей, тросов и кабель-троса о внутренние стенки трубопровода и обеспечить (облегчить) прохождение отводов с углом 90°, горизонтальных, вертикальных, наклонных и изгибных участков трубопроводов (в случае использования предлагаемого устройства в качестве дополнительной тяговой силы к существующим известным проталкиваемым системам).

На фиг.1 изображен общий вид заявляемого устройства для проталкивания в трубопроводе; на фиг.2 - общий вид приводного модуля с колесной парой; на фиг.3 - то же, вид сбоку; фиг.4 – представлена одна секция устройства при прохождении изгибного участка трубопровода.

Устройство для проталкивания инспекционных и ремонтных систем трубопроводов состоит из приводных модулей 1 с колесными парами 2, объединенных в секции. Каждая секция содержит как минимум два приводных модуля 1 с колесными парами 2. Приводные модули 1 в секциях соединены между собой гибким силовым композитным кабелем 3. В начале и конце каждой секции на силовом кабеле 3 установлены герметичные разъемы 4, с помощью которых секции соединены между собой. Первая секция посредством стыковочного разъема 5 (техническое средство для крепления проталкиваемой системы) соединяется с проталкиваемым оборудованием 6. Конечный герметичный разъем последней секции соединен питающим кабелем с источником энергии и управляющим компьютером оператора устройства (на фиг. не показано). В качестве проталкиваемого оборудования 6 может быть использована фреза, ведущая тележка с диагностическим оборудованием, видеокамера, ремонтное оборудование. Силовой композитный кабель 3 состоит из многожильного сердечника (для управления и передачи энергии на приводные модули), диэлектрической оболочки в середине и внешней оболочки состоящей из композитных волокон. Материал гибкого силового композитного кабеля 3 выбирается из условия исключения возможности его провисания между приводными модулями 1 и обеспечения поворота секций на угол до 120 град. Расстояние между центрами ближайших приводных модулей 1 в секции составляет не менее трех диаметров приводных колес 2. Диаметр колес 2 составляет не менее трех диаметров силового композитного кабеля 3 и выбирают его из условия обеспечения контакта колесных пар 2 с поверхностью трубопровода 9.

Для обеспечения возможности использования предлагаемого устройства в качестве дополнительной тяговой силы к существующим известным проталкиваемым системам вдоль оси приводных модулей 1 выполнена пастель 7 с замками 8 для размещения в ней проводных или трубных сегментов диагностических и ремонтных устройств.

Размер поперечного сечения пастели 7 выбирают из условия размещения в ней кабель-троса, проводных, шланговых или трубных сегментов диагностических и ремонтных устройств.

Устройство для проталкивания диагностических и ремонтных систем работает следующим образом.

Работа устройства осуществляется в опорожненных трубопроводах без транспортируемой среды. В трубопровод 9 через фланцевое соединение или подготовленный шурф заводят проталкиваемое оборудование 6, инструмент или изделие (кабель, трос, шланг или тампонажный узел). К проталкиваемому оборудованию 6 посредством стыковочного разъема 5 присоединяют первую секцию устройства с приводными модулями 1 с колесными парами 2. По мере продвижения проталкиваемого оборудования 6 вглубь трубопровода 9 к первой секции посредством герметичных разъемов 4 присоединяют постепенно необходимое количество дополнительных секций. Электродвигатели приводных модулей 1 приводят в движение колесные пары 2. Работу электродвигателей координирует с компьютера оператор. Колесные пары 2, вращаясь по внутренней стенке трубопровода 9, обеспечивают движущую силу, необходимую для прохождения диагностической или ремонтной системой трубопроводов любой конфигурации, в том числе сложных (изгибных или вертикальных) участков трубопровода 9. За счет исключения контакта и соответственно трения силового композитного кабеля 3 о внутреннюю стенку трубопровода 9, а также за счет движущей силы приводных модулей 1 увеличивается проходимость инспекционного и ремонтного оборудования по сложным участкам трубопровода 9.

При использовании предлагаемого устройства в качестве дополнительной тяговой силы к существующим проталкиваемым системам оно работает следующим образом. В трубопровод 9 через фланцевое соединение или подготовленный шурф заводят ведущий модуль или проталкиваемый инспекционный кабель с видеоискателем. В качестве ведущего модуля может быть использована тележка диагностического оборудования. К ведущему модулю диагностического оборудования или к инспекционному кабелю посредством стыковочного разъема 5 прикрепляют первую секцию устройства для проталкивания. Кабель ведущего модуля или инспекционный кабель при этом размещают в пастели 7 устройства. По мере продвижения ведущего модуля или инспекционного кабеля вглубь трубопровода 9 к первой секции посредством герметичных разъемов 4 также присоединяют необходимое количество дополнительных секций. Колесные пары 2, вращаясь по внутренней стенке трубопровода 9, обеспечивают при этом дополнительную движущую силу, необходимую для прохождения диагностической или ремонтной системой сложных (изгибных или вертикальных) участков трубопровода 9. В данном случае за счет исключения контакта и соответственно трения кабеля ведущего модуля или инспекционного кабеля и кабеля, соединяющего приводные модули, о внутреннюю стенку трубопровода 9, а также за счет получения дополнительной движущей силы увеличивается проходимость инспекционного и ремонтного оборудования по сложным участкам трубопровода 9.

Помимо обеспечения продвижения диагностического и ремонтного оборудования по трубопроводам, предлагаемое устройство может использоваться для принудительного извлечения застрявших инспекционных или ремонтных устройств из трубопроводов при аварийных ситуациях или для доставки тяжелого оборудования в определенное место трубопровода.

Таким образом, предлагаемое устройство для проталкивания инспекционных и ремонтных систем позволяет проводить диагностические и ремонтные работы в горизонтальных, вертикальных, наклонных и изгибных участках трубопроводов диаметром от 100 мм до 1000 мм и проходить участки трубопроводов длиной до 1000 м.

1. Устройство для проталкивания инспекционных и ремонтных систем трубопроводов, содержащее кабель-трос и размещенное на его оголовке техническое средство для крепления проталкиваемой системы, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит соединенные между собой кабель-тросом и объединенные в секции приводные модули с колесными парами, каждая секция содержит как минимум два приводных модуля с колесными парами, приводные модули распределены в каждой секции равномерно по ее длине, секции соединены между собой герметичными разъемами, установленными на кабель-тросе в начале и конце секций, причем в качестве кабель-троса используют гибкий силовой композитный кабель, диаметр колес составляет не менее трех диаметров силового композитного кабеля и выбирается из условия обеспечения контакта колесных пар с поверхностью трубопровода, а материал гибкого силового композитного кабеля выбирается из условия исключения возможности его провисания и обеспечения поворота секций на угол до 120°.

2. Устройство для проталкивания инспекционных и ремонтных систем трубопроводов по п. 1, отличающееся тем, что приводные модули выполнены вдоль оси секции с пастелью с замками для размещения в ней кабель-троса, проводных, шланговых или трубных сегментов диагностических и ремонтных устройств.

3. Устройство для проталкивания инспекционных и ремонтных систем трубопроводов по п. 1, отличающееся тем, что расстояние между центрами ближайших приводных модулей в секции составляет не менее трех диаметров колес.

Использование: для диагностики технического состояния трубопровода. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют генерирование механических колебаний в стенке трубопровода посредством инерциального резонатора и регистрацию колебаний трубопровода посредством пьезоэлектрического датчика, при этом инерциальным резонатором возбуждают резонансные колебания в стенке трубопровода, после чего при мгновенном отключении внешнего источника питания инерциального резонатора происходит дальнейшее вращение резонатора по инерции с замедлением частоты вращения при выбеге резонатора до полной остановки; во время выбега резонатора происходит непрерывная регистрация затухающих колебаний стенок трубопровода пьезоэлектрическим датчиком; записанный затухающий сигнал колебания стенок трубопровода разбивается на необходимое количество одинаковых временных интервалов, по каждому из которых формируется спектр для последующего сравнения полученных временных спектров на предмет перераспределения колебательной энергии в этих спектрах, при этом по декременту затухания каждой частоты судят о наличии и размерах дефекта; при этом критерием, определяющим необходимое количество одинаковых временных интервалов, является скорость затухания записанного сигнала: чем меньше скорость затухания сигнала, тем больше количество одинаковых временных интервалов; при этом величина одинаковых временных интервалов определяется частотой дискретизации технических средств.

Способ ультразвукового контроля колесной пары рельсового транспорта и стенд для его осуществления // 2777471

Группа изобретений относится к методам и средствам испытаний изделий ультразвуком, в частности к испытаниям колесных пар железнодорожного транспорта. Способ ультразвукового контроля колесной пары рельсового транспорта заключается в том, что погружают колесную пару нижней частью колес в иммерсионные ванны, вращают ее на опорах стенда, передают упругие волны от пьезоэлектрических преобразователей к контролируемому колесу через иммерсионную среду и прозвучивают заданные области колес.

Способ ультразвукового контроля рельсов // 2777298

Использование: для ультразвукового контроля рельсов. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют излучение ультразвуковых колебаний с поверхности катания головки рельса внутрь него в заданных зонах сканирования и временных зонах посредством двух ультразвуковых преобразователей с обеспечением возможности однократного отражения ультразвуковых колебаний от конструктивного элемента рельса, перемещение ультразвуковых преобразователей вдоль продольной оси рельса, прием отраженных ультразвуковых колебаний ультразвуковыми преобразователями в заданных зонах сканирования и временных зонах в процессе перемещения ультразвуковых преобразователей и измерение параметров принятых ультразвуковых колебаний, по результатам анализа которых судят о наличии дефектов, при этом в качестве конструктивного элемента рельса для однократного отражения ультразвуковых колебаний используют его подошву, ввод ультразвуковых колебаний в рельс осуществляют под углом от 39 до 47 градусов вдоль продольной оси рельса как в направлении перемещения ультразвуковых преобразователей, так и против него, устанавливают верхнюю границу временной апертуры от 245 до 295 мкс, а зоны сканирования выбирают из условия нахождения ультразвуковых преобразователей вне области первого от соответствующего торца рельса болтового отверстия и участка от первого болтового отверстия до соответствующего торца рельса на расстоянии не менее 250 мм от этого торца рельса.

Способ автоматизированного ультразвукового термооптического неразрушающего контроля композитных материалов в труднодоступных зонах и устройство для его осуществления // 2776464

Изобретения относятся к области измерительной техники и могут быть использованы для оценки надежности сложных пространственных конструкций из полимерных композиционных материалов. Способ автоматизированного ультразвукового термооптического неразрушающего контроля изделий из композитных материалов включает ультразвуковое возбуждение температурного поля в области дефекта, регистрацию температурного поля и выявление дефектных областей путем сравнения величины температурного поля с пороговым уровнем.

Способ определения работоспособности изделий из полимерных композиционных материалов // 2775702

Использование: для определения работоспособности изделий из полимерных композиционных материалов. Сущность изобретения заключается в том, что используют метод лазерного воздействия в начале эксплуатации изделия из полимерных композиционных материалов с фиксацией акустической эмиссией спектрального сигнала, а через определенный интервал времени проводят повторное воздействие и по разнице сигналов качественно и количественно выявляют изменения в структуре полимерного композиционного материала, определяют градиент изменения сигналов и, зная значение частоты, соответствующей разрушению полимерного композиционного материала, определяют интервал времени остаточной работоспособности изделия.

Способ использования проводников для передачи сигналов мониторинга, контроля, учёта, управления // 2774981

Изобретение относится к области электротехники, в частности к автоматике для использования проводников для передачи сигналов мониторинга, контроля, учёта, управления. Технический результат заключается в расширении функциональности путем передачи информационных сигналов мониторинга, контроля, учета, управления по проводникам в виде акустических сигналов без снятия изоляции с проводников и без использования электрических сигналов.

Внутритрубный диагностический снаряд для газопроводов // 2773700

Использование: для внутритрубной диагностически газопроводов. Сущность изобретения заключается в том, что внутритрубный диагностический снаряд для газопроводов содержит корпус с манжетами и центрирующими колесами, измерительные приборы и систему управления скоростью движения, включающую систему торможения, при этом он выполнен в виде трех отдельных секций - аккумуляторной, измерительных приборов и управления скоростью движения, соединенных между собой шарнирами, при этом в секции управления скоростью движения расположен байпасный канал, профиль которого в продольном сечении имеет обтекаемую форму, в узкой части байпасного канала установлена заслонка, выполненная в виде поворотного затвора для регулирования площади сечения байпасного канала, а система торможения состоит по крайней мере из двух пар клиньев, расположенных по периферии в диаметрально противоположных точках снаряда, каждая пара состоит из внутреннего и внешнего клина, при этом внутренний клин жестко закреплен на снаряде в осевом направлении и установлен с возможностью перемещения в поперечном направлении, внешний клин имеет шарнирное закрепление и установлен с возможностью перемещения как в продольном направлении, так и перпендикулярно оси снаряда.

Устройство для автоматической проверки металлических пластин, способ проверки и способ изготовления металлических пластин // 2772682

Устройства 300a и 300b для автоматической проверки металлических пластин включают в себя каретку 14, которая перемещается по поверхности металлической пластины, радионавигационный передатчик 12b или радионавигационный приемник 12a, контрольно-измерительное устройство 15, которое включает в себя дефектоскопическую головку 35, включающую в себя контрольно-измерительный датчик, который сканирует область проверки металлической пластины 10, и блок 71 выработки результатов проверки для выработки результата проверки, и блок управления, который выполняет, на основе позиции каретки 14, измеренной системой измерения позиции, и целевой позиции, которая является позицией каретки 14, управление кареткой 14 для автоматического перемещения в целевую позицию и управление дефектоскопической головкой 35 для сканирования.

Устройство для обнаружения дефектов на поверхности сортового проката и труб // 2772555

Использование: для обнаружения дефектов на поверхности сортового проката и труб. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для обнаружения дефектов на поверхности сортового проката и труб содержит рольганг для транспортировки объекта контроля, регулируемый по высоте стол и установленный на нём измерительный модуль, содержащий как минимум два вращающихся датчика, предназначенных для измерения параметров, характеризующих физические свойства поверхности объекта контроля, и/или регистрации их изменений, при этом в качестве датчиков используют лазерные профилометры, расположенные, как правило, на равном угловом расстоянии друг от друга вокруг объекта контроля и, как правило, в одном сечении относительно оси транспортного рольганга, причём их измерительная линия ориентирована вдоль направления транспортировки объекта контроля, причем минимальное количество N вращающихся лазерных профилометров определяют по заданному математическому выражению.

Система для дефектоскопии труднодоступных поверхностей с использованием вихретокового дефектоскопа // 2779446

Использование: для проведения неразрушаемого контроля поверхностей токопроводящих конструкций. Сущность изобретения заключается в том, что система для дефектоскопии труднодоступных поверхностей с использованием вихретокового дефектоскопа содержит вихретоковый дефектоскоп, электрически соединенный с трансформаторным вихретоковым преобразователем (ВТП).