Устройство для обнаружения дефектов изоляции подземных трубопроводов

)5 0 01 Ч 3/1 ТЕНТНО ГОСУДАРСТВЕННО ВЕДОМСТВО ССС (ГОСПАТЕНТ ССС ТЕН О Р)ИСАНИЕ ИЗОБР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР Ь1471138; кл. О 01 Ч 3/11, 6 01 В 33/02, 1989,Патент Великобритании М 2119094, кл,О 01 Ч 3/11, 1983,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯДЕФЕКТОВ ИЗОЛЯЦИИ ПОДЗЕМНЫХТРУБОПРОВОДОВ(57) Использование: для оценки изоляционного покрытия подземных трубопроводов и Изобретение относится к измерительной. технике и может быть использовано для оценки изоляционного покрытия подземных трубопроводов и бесконтактного контроля работы станций катодной защиты.Цель изобретения - повышение точности определения индикаторного параметра . - величины утечки в почву катодного тока защиты трубопровода за счет обеспечения воэможности измеренйя указанного параметра в реальном масштабе времени,Поставленная цель достигается тем, что в устройство для обнаружения дефектов изоляции подземных трубопроводов, содержащее четыре индукционные катушки, пятьусилителей напряжения, четыре полосовых фильтра, мультиплексор, преобразователь переменного напряжения в постоянное, демультиплексор, аналоговый запоминающий блок и регистратор, причем к каждой индук 1800290 А бесконтактного контроля работы станций катодной защиты. Сущность изобретения: устройство для обнаружения дефектов изоляции подземныхтрубопроводов состоит иэ четырех индукционных катушек, пяти усилителей напряжения, генератора тактовых импульсов, четырех паласовых фильтров, адресного счетчика, мультиплексора, преобразователя переменного напряжения в постоянное, демультиплексора, аналогового запоминающего блока, первого и второго множительно-делительных блоков, первого и второго вычитателей, блока весового усреднения, преобразователя напряжения в частоту и регистратора. 2 ил,ционной катушке подключены последовательно соединенные соответствующие усилитель напряжения и полосовой фильтр, к выходам четырех полосовых фильтров присоединены аналоговые входы мультиплексора, к выходу которого подключены последовательно соединенные пятый усилитель напряжения, преобразователь переменного напряжения в постоянное, демультиплексор и аналоговый запоминающий блок, дополнительно введены генератор тактовых импульсов, адресный счетчик, два вычитателя, два множительно-делительных блока, преобразователь напряжения в частоту и блок весового усреднения, при этом входы управления мультиплексора и демультиплексора объединены и подключены к выходам адресного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый и второйдам аналогового запоминающего блока 19 подключены соответственно объединенные первый и второй входы множительно-дели- тельного блока 20 и первого вычитателя 22, 5 К третьему и четвертому выходам аналогового запоминающего блока 19 присоединены первый и второй. входы второго вычитателя 23. Выход первого множитель- но-делительного блока 20 соединен с вхо дом блока весового усреднения 24. Первый,второй и третий входы второго множитель- но-делительного блока 21 подключены соответственно к выходам первого 22 и второго 23 вычитателей и к четвертому выходу ана логового запоминающего блока 19. Выходвторого множительно-делительного блока 21 объединен с входом преобразователя напряжения в частоту 25, к выходу которого присоединен вход управления блока весо вого усреднения 24, а выход последнего соединен с входом регистратора 26, .Устройство обеспечивает измерение относительного значени утечки в почву тока кэтодной защитыкоторое при использо вании двух пар идентичных индукционныхкатушек, расположенных над осью трубоп. ровода (фиг.2), определяется выражением Заменив О 1-Ц 2 аа ЬО 1 ОЗ"04 аф ЬО 2 получим:5 . А 1 Ц 1 О 2 Д,Ц 2Т 2 ГЗО 4 ЪО 1Следовательно,звявляемоеустройствореализует алгоритм (1) и работает следую щим образом.Пусть идентичные индукционные катушки О-Ь 1 размещены над трубопроводом попарно на расстоянии б и расположены йараллельно в плоскости, перпендикуляр ной оси трубопровода (см.фиг.2). При протекании на закопанной в землю трубе переменного тока катодной защиты вокруг нее возникает магнитное поле, силовые линии которого представляют собой концент рические окружности в плоскости,перпендикулярной оси трубы. Напряженность магнитного поля на расстояниях г 1 г 1+а, г 2, г 2+э от оси трубМ определяется вы- ражениями 7 жг=.ткц+аН 4 =2 лтг + а )Нэ 2 жг 2 входы первого множительно-делительногоблока обьединены с соответствующими входами первого вычитателя и подключены кпервому и второму выходам аналогового запоминающего блока, к третьему и четвертому выходам которого подсоединены входйвторого вычитателя, выходы первого и второго вычитателей соединены с первым ивторым входами второго множительно-делительного блока, третьи входы первого ивторого множительно-делительных блоковподключены соответственно к третьему ичетвертому выходам аналогового запоминающего блока, к выходам первого и второгомножительно-делительных блоков подключены соответственно вход блока весовогоусреднения и вход преобразователя напряжения в частоту, к выходу которого подклю-.чен вход управления блока весовогоусреднения, э к выходу последнего подключен вход регистратора.Сущность изобретения поясняется чертежами (Фиг,1 и 2).Устройство для обнаружения дефектовизоляции подземных трубопроводов состоит иэ четырех индукционных катушек 1-4,пяти усилителей напряжения 5-9, генератора тактовых импульсов 10, четырех полосовых фильтров 11-14, адресного счетчика 15, Ымультиплексора 16, преобразователя пере Т,менного напряжения в постоянное 17. демультиплексора 18, аналоговогозапоминающего блока 19, первого 20 и второго 21 множительно-делительных блоков,первого 22 и второго 23 вычитателей, блока 3весового усреднения 24, преобразователя25 напряжения в частоту и регистратора 26.Блок весового усреднения состоит иэ формирователя постоянного заряда в импульсе27, резистора 28, электронного ключа 29. 4операционного усилителя ЗО постоянноготока, накопительного и доэирующего конденсаторов 31 и 32, а также содержит информационный вход ЗЗ и вход 34управления блока весового усреднения 24 и 4выход 35, Четыре индукционные катушки1-4 через четыре последовательно соединенных усилителя напряжения 5-8 и голосовые фильтры 11-14 присоединены к входаммультиплексора 16, К выходу генератора 10 5присоединен счетный вход адресного счетчика 15. К выходу мультиплексора 16 под-ключены последовательно соединенныепятый усилитель напряжения 9, преобразователь 17 переменного напряжения в постоянное, демультиплексор 18 и аналоговый Нзапоминающий блок 19, входы управлениямультиплексора 16 и демультиплексора 18объединены и подключены к выходам адресного счетчика 15, К первому и второму выхо, но-делительно т.е, в катушках 1-4 возникают ЭДС 01-04, пропорциональные Н 1=Н 4, Напряжения 01- 04 усиливаются с помощью усилителей 5-8 и пропускаются через полосовые фильтры 11-14. С выходов полосовых фильтров усиленные напряжения 01-04 поочередно подаются с помощью мультиплексора 16, управляемого сигналами с выхода адресного счетчика 15, на пятый усилитель 9, а затем преобразуются в преобразователе 17 в постоянные напряжения и разделяются при помощи демультиплексора 18, Разделенные сигналы далее запоминаются в виде постоянных напряжений в аналоговом запоминающем блоке 19. Напряжения Е 1-Е 4 на каждом из четырех выходов запоминающего блока 19 пропорциональны амплитуде А соответствующего входного сигнала, т.е,Е 1=к 5 к 9 к 11 к 17 А 1 (2) ЕЗ=к 7 к 9 к 13 к 17 АЗ (4) где М-М; 111-14 и 117 - коэффициенты пропорциональности, задаваемые элементами 5-9, 11-14 и 17 устройства,ЕСЛИ ПрИНятЬ, ЧТО К 4 К 11=К 6 К 12=К 7 К 13 ее =814 и о=МФФ 11117, то выражения (2)-(5) преобразуются к виду: Е 1=КоА 1,Ег=КоА 2,Е 3=КоАЗ и Е 4=КОА 4. Из(2)-(9) следует, что усиление напряжений 01-04 удобно регулировать коэффициентом И.Напряжения Е 1, Е 2, Ез поступают на входы множительно-делительного блока 20, в результате чего на выходе последнего обЕ 1 Е 2разуется напряжение 02 о=На входыЕзвычитателя 22 подаются напряжения Е 1 и Е 2, а на входы вычитателя 23 - напряжения Ез и Е 4. Следовательно, на выходах вычитателей формируются напряжения 022=Е 1-Е 2 и 023=ЕЗ-Е 4, При поступлении на входы множительно-делительного блока 21 напряжений 022, 023 и Е 4 на его выходе образуется022 Е 4напряжение 021=, Напряжение 021023с помощью преобразователя 25 преобразуется в поток импульсов, частота следования которых равна:т 25=к 26021ие 020 с выхода множительго блока 20 подается на вход блока весового усреднения, на вход управления которого поступает импульсная последовательность с выхода преобразователя 25.5 Под действием напряжения 021 черезрезистор 28 и соответственно в цепи обратной связи усилителя 30 протекает ток а под действием импульсной последовательности на входе 34 блока весового усреднения протекает ток в обратном 15 направлении относительно тока ): где ао=сопм - заряд, формируемый форми рователем 27 под действием каждого импульса напряжения с выхода преобразователя 25,Для определения выходного параметра(напряжения) блока весового усреднения 25 запишем уравнение баланса токов на инверсном входе усилителя постоянного тока .30: ЕОмОто ( 1ОгсСЗ 1 б 1 тт 28- ао 125 - Сзг Озо ( с ) 25,Напряжение 03 о(с) на выходе блока ве сового усреднения будет изменяться до техпор, пока не закончится переходный процесс, т,е, когда выполнится условие б Озо- О, 8 установившемся режиме 40 Определяя из последнего уравнения45 036(оо), получим: При Ея заявляемое устроиствоК 26 зя 28реализует уравнение (1), т.е. обеспечивает бесконтактное измерение относительногозначения утечки в почву тока кэтодной защиты подземных трубопроводов. За счет этого устраняется мультипликативная составляющая погрешности измерения, обусловленная нестабильностью амплитуды 5 тока кэтодной защиты; что приводит к повышению точности измерения и соответственно к повцшению производительности и эффективности бесконтактного контроля качества изоляционного покрытия подзем ных трубопроводов. Формула изобретенияустройство для обнаружения дефектов изоляции подземных трубопроводов, со держащее четыре индукционные катушки, пять усилителей напряжения, четыре полосовых фильтра, мультиплексор, преобразователь переменного напряжения в постоянное, демультиплексор, аналоГовый 20 запоминающий блок и регистратор, причем к каждой индукционной катушке подключены последовательно соединенные соответствующие усилитель напряжения и полосовой фильтр, к выходам четырех поло совых фильтров подсоединены айалоговые входы мультиплексора, к выходу которого подключены последовательно соединенные пятый усилитель напряжения, преобразователь переменного напряжения в постоян ное, демультиплексор и аналоговый запоминающий блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения индикаторного параметра-величи 35 ны утечки в почву кэтодного тока защиты трубопровода, за счет обеспечения возможности измерения указанного параметра в реальном масштабе времени, дополнительно содержит генератор тактовых импульсов, адресный счетчик, два вычитателя, два множительно-делительных блока, преобразователь напряжения в частоту и блок весового усреднения, при этом входы управления мультиплексора и демультиплексора .обьединены и подключены к выходам адресного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов первый и второй входы первого множитель- но-делительного блока обьединены с соответствующими входами первого вычитателя и подключены к первому и второму выходам аналогового запоминающего блока, к третьему и четвертому выходам которого подсоединены входы второго вцчитателя, выходы первого и второго вычитателей соединены с первым и вторым входами множительно-делительного блока, третьи входы первого и второго множительно-делительных блоков подключены соответственно к третьему и четвертому выходам аналогового запоминающего блока, к выходам первого и второго множительно-делительных блоков подключены соответственно вход блока весового усреднения и вход преобразователя напряжения в частоту, к выходу которого подключен вход управления блока весового усреднения, а к выходу последнего подключен вход регистратора.-й Яилте Составитель П,Дра бичактор Т.Мельникова Техред М,Моргентал Корректор Н,Гунько Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагари каз 1157 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по йзобре113035, Москва, Ж, Раушс Подписноеиям и открытиям при ГКНТ ССянаб., 4/5