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

)5 Е 17 И Т ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Саратовский филиал Специального конструкторского бюро Всесоюзного научно-производственного объединения "Союзгазавтоматика"(56) Авторское свидетельство СССРМ 1139930, кл, Г 17 О 5/00, 1985,Техническое описание профильной системы 1420 "Лайналог" фирмы США Тьюбоскоп, 1987, 1 пс Р.О. ВСХ 808, Новэтоп, Техаэ,77001, 0 А.(54) УСТРОЙСТВОДЛЯ КОНТРОЛЯ И РЕГИСТРАЦИИ НАРУШЕНИЙ ГЛАДКОСТИВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБ ИПРОСТРАНСТВ ЕН НО-ГЕОМ ЕТРИЧ ЕСКИХПАРАМЕТРОВ ТРУБОПРОВОДОВ(57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано Изобретение относится к области не- разрушающего 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 - структурная схема; на фиг.3 - схема определения радиуса продольного изгиба трубы.,.01 б 29 б 83 А 1 для оценки радиуса продольного изгиба и профиля поперечного сечения магистральных трубопроводов. Цель изобретения - повышение надежности и производительности эа 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, апо 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, последовательно соединенные датчик 3 пути, установленный на внешней поверхности контейнера 1, и размещенные внутри контейнера 1 блок 4 вычислений и управления и регистратор 5, и ультразвуковых (УЗ) измерителей расстояний, каждый иэ которых состоит иэ УЭ . приемопередающегопреобразователя 6 и измерительного модуля 7, выполненного иэ последовательно соединенных генератора 8 зондирующих импульсов, селективного усилителя 9, ЯЗ- триггера 10, 3-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 куправляющему входу соответствующего шинного коммутатора 12, (и+1)-й выход - к входам генератора 8 зондирующих импульсов, (и+2)-й выход - 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 9.На фиг.1 обозначены также источник 15 питания и труба 16.Устройство работает следующим образом,Устройство вводится внутрь трубы, В 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 1320 25 30 35 начинают счет времени распространения акустической волны 40 45 50 55 5 10 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 на (и+2)-м выходе дешифратора 13 появляется сигнал, который поступает одновременно на все измерительные модули 7 и устанавливает одновременно все счетчики 11 в нулевоесостояние.Далее блок 4 вычислений и управлениявыдает 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.Указанный сигнал в измерительном модуле 7 поступает на Я-вход ВЯ-триггера 10 и на запускающий вход генератора 8 зондирующих импульсов. ВЯ-триггер переходит в состояние с высоким уровнем на выходе и разрешает счетный режим счетчика 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 ЯЯ-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 ВЯ-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 Нмежду УЗ преобразователем 6 и стенкой трубы 16:Чгде Ч - 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 й-вход ВЯ-триггера 10. К этому времени прекращается импульс "Запуск измерителей расстояния" и ВЯ-триггер 10 переводится в состояние с низким уровнем выходного сигнала, что приводит к выключению режима счета счетчика 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 иэ 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 формулеН 1 -1 - Т 1 Ч где Т - время двойного хода ультразвуковой волны от поверхности УЗ преобразователя до препятствия и обратно;Т - среднее значение времени двойно го хода ультразвуковой волны от поверхности УЗ преобразователя до стенки трубы и обратно;Ч - скорость распространения звука; Н - высота выступа, обнаруженного 1-м 10 каналом.Радиус продольного изгиба трубы вычисляется с учетом наибольшей величины стрелки прогиба дуги, включенной на базовом расстоянии, ограниченном эластичны ми манжетами (фиг.3).Ориентация изгиба определяется направлением диаметра, проходящего через два противоположно расположенных на контейнере 1 УЗ преобразователя 6, в кана лах которых измеренные отклонения отсреднего уровня равны по величине, но с противоположными знаками. Выпуклая сторона изгиба расположена со стороны положительного отклонения, вогнутая - со 25 стороны отрицательного.Радиус изгиба вычисляется по формуле,легко выводимой для треугольника ОАВ (фиг.3):30 г 1 ь г г,я, =( - ) +(в, - н.,); 2-- 281 Нпах + Ниах = 0;135К; - 8 Н + 1 2 Ниах 1 8 нгпах отсюда радиус кривизныОкЙг =Я 1+ - +Т Ч/2,2где О х - диаметр контейнера предлагаемо 45 Го устройства,Т - среднее значение времени двойного хода ультразвукового импульса для данного (1-го) канала:Ч - скорость звука в газе,50 Вычисленные значения величины выступа или радиуса изгиба вместе со эначекием величины пути, на которомобнарукены указанные отклонения, выдаются из блока 4 вычислений и управления врегистратор 5 и запоминаются.Таким образом, использование в устройстве бесконтактного метода определения расстояний от УЗ приемопередающегопреобразователя до внутренней стенки трубопровода исключает тарировку датчиковва 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 и ультразвуковыми измерителями расстояний, каждый из которых состоит из ультразвукового приемопередающего преобразователя и измерительного модуля, выполненного из последовательно соединенных генератора зондирующих импульсов, селективного усилителя, ВЗ-триггера, Я-вход которого подключен к входам генератора зондирующих импульсов, счетчика и шинного коммутато ра, дешифратором управляющих сигналов игенератором эталонной частоты, выход которого подключен к счетным входам счетчиков, каждый из и выходов дешифратора управляющих сигналов подключен к управ ляющему входу соответствующего шинногокоммутатора, (и+1)-й выход - к входам генераторов зондирующих импульсов, (и+2)-й выход- к входам "Сброс" счетчиков, выходы данных каждого шинного коммутатора под ключены к шине ввода блока вычислений иуправления, 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.251629 б 83 Я ю.иу Фебу с --Фиг.2 М.Максимиши едак Заказ 428 Тираж 309 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 атент", г. Ужгорбд, ул,Гагарина,венно-издательский комбин роиз СоставителЮрковецкая Техред М.М В.Белозеровргентал Коррек