Устройство для контроля и регистрации нарушений гладкости внутренней поверхности труб и пространственно- геометрических параметров трубопроводов

Патент 1629683

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для оценки радиуса продольного изгиба и профиля поперечного сечения магистральных трубопроводов. Цель изобретения - повышение надежности и производительности за счет использования бесконтактного метода измерения внутренних размеров трубопровода. При движении устройства по трубопроводу по поступающим сигналам с датчика пути блоком вычислений и управления производится контроль пройденного пути, измеряются расстояния от ультразвуковых преобразователей до внутренней поверхности трубы. В блоке вычислений и управлений вычисляются средние значения показаний каждого измерителя расстояний и определяются отклонения от среднего значения, по которым судят о выступах и вмятинах на внутренней поверхности стенки трубопровода, а по отклонениям диаметрально расположенных ультразвуковых преобразователей вычисляют радиус изгиба трубы. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1б29683 А1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ы (21) 4670058/28 (22) 30.03.89 (46) 23.02.91. Бюл. I+ 7 (71) Саратовский филиал Специального конструкторского бюро Всесоюзного научно-производственного объединения "Союзгазавтоматика" (72) Н.Н.Бакурский, С.В.Пономарев и

А. К, Рузляев (53) 531.717 (088.8) (56). Авторское свидетельство СССР

М 1139930, кл. F 17 D 5/00, 1985.

Техническое описание профильной системы 1420 "Лайналог" фирмы США Тьюбоскоп,1987, inc P.o. ВСХ 808, Houston, Texas, 77001, USA. (54) УСТРОЙСТВОДЛЯ КОНТРОЛЯ И РЕГИСТРАЦИИ НАРУШЕНИЙ -ГЛАДКОСТИ

ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБ И

ПРОСТРАНСТВ ЕН НО-ГЕОМ ЕТРИЧ ЕСКИХ

ПАРАМЕТРОВ ТРУБОПРОВОДОВ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для оценки радиуса продольного изгиба и профиля поперечного сечения магистральных трубопроводов.

Целью изобретения является повышение.надежности и производительности за счет использования бесконтактного метода измерения внутренних размеров трубопровода.

На фиг.1 изображена конструкция устройства; на фиг.2 вЂ” структурная схема; на фиг.3 вЂ” схема определения радиуса продольного изгиба трубы. (51)5 F 17 D 5/00 // G 01 В 17/02 для оценки радиуса продольного изгиба и профиля поперечного сечения магистральных трубопроводов. Цель изобретениявЂ” повышение надежности и производительности за счет использования бесконтактного метода измерения внутренних размеров трубопровода. При движении устройства по трубопроводу по поступающим сигналам с датчика пути блоком вычислений и управления производится контроль пройденного пути, измеряются расстояния от ультразвуковых преобразователей до внутренней поверхности трубы. В блоке вычислений и управлений вычисляются средние значения показаний каждого измерителя расстояний и определяются отклонения от среднего значения, по которым судят о выступах и вмятинах на внутренней поверхности стенки трубопровода, а по отклонениям диаметрально расположенных ультразвуковых преобразователей вычисляют радиус изгиба трубы. 3 ил.

Устройство для контроля и регистрации нарушений гладкости внутренней поверхности труб и пространственно-геометрических параметров трубопроводов содержит герметичный контейнер 1, эластичные манжеты 2, жестко закрепленные в носовой и хвостовой частях контейнера 1, последова тельно соединенные датчик 3 пути, установленный на внешней поверхности контейнера 1, и размещенные внутри контейнера 1 блок 4 вычислений и управления и регистратор 5, п ультразвуковых (УЗ) измерителей расстояний, каждый иэ которых состоит из Y3 - приемопередающего

1629683 преобразователя 6 и измерительного модуля 7, выполненного иэ последовательно соединенных генератора 8 зондирующих импульсов, селективного усилителя 9, RSтриггера 10, $-вход которого подключен к входу генератора 8 зондирующих импульсов, счетчика 11 и шинного коммутатора 12, дешифратор 13 управляющих сигналов и генератор 14 эталонной частоты, выход которого подключен к счетным входам счетчиков

11, каждый из и выходов дешифратора 13 управляющих сигналов подключен к управляющему входу соответствующего шинного коммутатора 12, (и+1)-й выход вЂ” к входам генератора 8 зондирующих импульсов, (п+2)-й выход вЂ” к входам "Сброс" счетчиков

11, выходы данных каждого шинного коммутатора 12 подключены к шине ввода блока 4 вычислений и управления, кодовые входы дешифратора 13 управляющих сигналов подключены к управляющей шине блока 4 вычислений и управления, а УЗ приемопередающие преобразователи 6 расположены попарно диаметрально на внешней поверхности контейнера 1 и подключены к входам соответствующих селективных усилителей

На фиг.1 обозначены также источник 15 питания и труба 16.

Устройство работает следующим образом.

Устройство вводится внутрь трубы. B трубу подается сжатый гаэ. Газ давит на эластичные манжеты 2, жестко укрепленные на корпусе контейнера 1, и двигает устройство. по трубе. Колесо датчика 3 пути прижимается к стенке трубы 16 и катится по ней.

Датчик 3 пути выдает сигналы о количестве оборотов колеса в блок 4 вычислений и управления, который вычисляет пройденный колесом, а следовательно устройством, путь.

После включения электропитания блок

4 вычислений и управления выдает на дешифратор 13 код установки в нулевое исходное состояние счетчиков 11. Сигнал установки выдается одновременно на все измерительные модули 7 (число и модулей определяется необходимой сплошностью контроля по периметру трубы).

При движении устройства программа блока 4 вычислений и управления ведет контроль измерения пути. Если путь изменился на величину, равную заданной. дискретности контроля вдоль трубы, то блок 4 вычислений и управления выдает в дешифратор

13 код включения шинного коммутатора 12 сначала первого измерительного модуля 7, затем второго, третьего и т,д. до перебора всех и модулей. С выходов дешифратора 13

35 начинают счет времени распространения акустической волны

15 на соответствующие шинные коммутаторы

12 поступают сигналы выдачи данных.

При включении шинного коммутатора

12 на шину данных блока 4 вычислений и управления передается код с выходов разрядов счетчика 11. Код вводится в блок 4 вычислений и управления. В начале работы этот код нулевой, После опроса всех измерительных модулей 7 блок 4 вычислений. и управления выдает на дешифратор 13 код сброса счетчиков 11 в состояние нуль. После дешифровки этого кода íà (n+2}-M выходе дешифратора 13 появляется сигнал, который поступает одновременно на все измерительные модули 7 и устанавливает одновременно все счетчики 11 в нулевое состояние.

Далее блок 4 вычислений и управления выдает на дешифратор 13 код запуска УЗ измерителей расстояния. После дешифрации кода на (п+1)-м выходе дешифратора 13 появляется сигнал "Запуск измерителей расстояния", поступающий одновременно на все измерител ьн ые модули 7.

Укаэанный сигнал в измерительном модуле 7 поступает на S-вход RS-триггера 10 и на запускающий вход генератора 8зондирующих импульсов. RS-триггер переходит в состояние с высоким уровнем на выходе и разрешает счетный режим сметчика 11.

На счетный вход счетчика 11 каждого измерительного модуля 7 поступают импульсы с генератора 14 эталонной частоты.

Счетчики 11 всех измерительных модулей

Одновременно с включением RS-триггера 10 сигналом запуска измерителей расстоянияя с де шифратора 13 запускается ждущий мультивибратор(не показан) в генераторе 8 зондирующих импульсов, и в течение времени длительности импульса, формируемого мультивибратором, работает высокочастотный генератор (не показан). Этот импульс короче сигнала "Запуск измерителей расстояния" с дешифратора 13, и поэтому воздействия сигналов с выхода усилителя 9 на

RS-триггер 10 нет, Радиоимпульс с генератора 8 зондирующих импульсов каждого измерительного модуля 7 поступает на соответствующий ему ультразвуковой приемопередающий преобразователь 6. Последний преобразует электрический сигнал в акустическую волну, которая распространяется в сторону стенки трубы, отражается от нее и возвращается на поверхность УЗ преобразователя 6.

Время Т двойного хода акустической волны от УЗ преобразователя 6 к стенке трубы и обратно зависит от расстояния Н

1629683 между УЗ преобразователем 6 и стенкой трубы 16:

Ч где Ч вЂ” скорость распространения ультразвуковой волны в газе, Время Т подсчитывается счетчиком 11 при его заполнении импульсами расстояния от генератора 14 эталонной частоты, Отраженная ультразвуковая волна воздействует на поверхность УЗ преобразователя 6, и на его обкладках возникает переменное напряжение, которое усиливается селективным усилителем 9 и ограничивается его последним каскадом.

Сформированный импульс с выхода усилителя 9 поступает на R-вход RS-триггера 10. К этому времени прекращается импульс "Запуск измерителей расстояния" и

RS-триггер 10 переводится в состояние с низким уровнем выходного сигнала, что приводит к выключению режима счета счетRNKB 11.

На разрядах последнего сохраняется код, соответствующий времени Т распространения акустической волны от УЗ преобразователя 6 до трубы и обратно в данном измерительном канале.

После очередного обнаружения изменения пути на заданную величину блок 4 вычислений и управления выдает на дешифратор 13 поочередно коды включения шинных коммутаторов 12 каждого из измерительных модулей 7 и вводит информацию со счетчиков 11 в свою память.

Затем иэ блока 4 вычислений и управления выдается на дешифратор 13 код сброса счетчиков 11 всех измерительных модулей

7, а следом выдается код запуска измерителей расстояния для всех измерительных модулей 7. Далее процесс повторяется.

В промежутках между измерениями блок 4 вычисления.и управления осуществляет вычисления и формирует описание сигналов в каждом из каналов.

Вычисления состоят в определении среднего значения сигнала для каждого канала, в определении протяженности отрезка пути, на котором наблюдается отклонение сигнала от среднего значения, и в определении для каждого канала наибольшего значения отклонения сигнала от среднего значения.

Величина выступов и вмятин на внутренней поверхности стенки трубы вычисляется по формуле

H1вЂ”

1 вЂ” Т1 V где Ti вЂ” время двойного хода ультразвуковой волны от поверхности УЗ преобразователя до препятствия и обратно;

Т вЂ” среднее значение времени двойно5 ro хода ультразвуковой волны от поверхности УЗ преобразователя до стенки трубы и обратно;

V вЂ” скорость распространения звука;

Н вЂ” высота выступа, обнаруженного l-м

10 каналом.

Радиус продольного изгиба трубы вычисляется с учетом наибольшей величины стрелки прогиба дуги, включенной на базовом расстоянии, ограниченном эластичны15 ми манжетами (фиг.3).

Ориентация изгиба определяется направлением диаметра, проходящего через ° два противоположно расположенных на контейнере 1 УЗ преобразователя 6, в кана20 лах которых измеренные отклонения от среднего уровня равны по величине, но с противоположными знаками. Выпуклая сторона изгиба расположена со стороны положительного отклонения, вогнутая вЂ” со

25 стороны отрицательного.

Радиус изгиба вычисляется по формуле, легко выводимой для треугольника 0АВ (фиг.3):

30 г ьг г.

Я, =(вЂ” ) +(R; вЂ” Н.,);

2 вЂ” вЂ” 2R1Hmax + Hmax вЂ” 0

Ri + 1/2 Hmax

8нгпах

40 отсюда радиус кривизны

Ок йг = R> + вЂ” +Ti V/2, 2 где D „вЂ” диаметр контейнера предлагаемо45 го устройства, Ti вЂ” среднее значение времени двойноlo хода ультразвукового импульса для данного (1-го) канала:

V вЂ” скорость звука в газе.

50 Вычисленные значения величины выступа или радиуса изгиба вместе со эначекием величины пути, на котором обнару>кены указанные отклонения, выдаются из блока 4 вычислений и управления в регистратор 5 и запоминаются.

Таким образом, использование в устройстве бесконтактного метода определения расстояний от УЗ приемопередающего преобразователя до внутренней стенки трубопровода исключает тарировку датчиков

1б29683 на эталонном образце перед пуском устройства и устраняет появление ложной информации о наличии изгиба трубы при наезде контейнера на препятствие.

Формула изобретения

Устройство для контроля и регистрации нарушений гладкости внутренней поверхности труб и пространственно-геометрических параметров трубопроводов,, содержащее герметичный контейнер, эластичные манжеты, жестко закрепленные в носовой и хвостовой частях контейнера, последовательно соединенные датчик пути, установленный на внешней поверхности контейнера, и размещенные внутри контейнера блок вычислений и управления и регистратор, от л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности и производительности, оно снабжено fl ультразвуковыми измерителями расстояний, каждый из которых состоит из ультразвукового приемопередающего преобразователя и измерительного модуля, выполненного из последовательно соединенных генератора зондирующих импульсов, селективного усилителя, RS-триггера, Я-вход которого подключен к входам генератора зондирующих импульсов, счетчика и шинного коммутато5 ра, дешифратором управляющих сигналов и генератором эталонной частоты, выход которого подключен к счетным входам счетчиков, каждый из и выходов дешифратора управляющих сигналов подключен к управ10 ляющему входу соответствующего шинного коммутатора, (и+1)-й выход вЂ” к входам генераторов зондирующих импульсов, (n+2)-й выход- к входам "Сброс" счетчиков, выходы данных каждого шинного коммутатора под15 ключены к шине ввода блока вычислений и управления, кодовые входы дешифратора управляющих сигналов подключены к управляющей шине блока вычислений и управления, а ультразвуковые

20 приемопередающие преобразователи расположены попарно диаметрально противоположно на внешней поверхности контейнера и подключены к входам соответствующих селективных усилителей.

1829б83

Я и-иуивюлус вЂ” вЂ”

Фиг.2

Составитель В.Белозеров

Редактор О.Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец

Заказ 428 Тираж 309 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгорбд, ул.Гагарина, 101