Устройство для обнаружения очистного поршня в трубопроводе

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК с 19) сн С 5)5В 08 В 9/ ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР В(г )ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пред Под ник, А,Пнко и ЮСССР990,(21) 4940475/12(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ОЧИСТНОГО ПОРШНЯ В ТРУБОПРОВОДЕ (57) Устройство для обнаружения очистного поршня в трубопроводе. Сущность изобретения; устройство содержит феррозондовый датчик (1), генератор импульсов (2), ,Ям- схему обработки сигналов (3), сигнальнуюобмотку (4), подмагничивающую обмотку (5), дополнйтельную обмотку (6), формирователь импульсов (7), 7-6-5 -4-3, 2-5. 6 ил.1796296 3Изобретение относится к области строительства и эксплуатации трубопроводов, вчастности к технике очистки внутренних поверхностей трубопроводов.При эксплуатации трубопроводов возникает необходимость в периодическойочистке их внутренних поверхностей. Этоосуществляется с помощью поршней, движущихся под давлением нагнетаемой среды, Для регулирования подачи рабочей 10среды важно знать точное местонахождение поршня в трубопроводе. Кроме того, неисключена возможность несанкционированной остановки очистного поршня, Вэтом случае возникает задача поиска места 15остановки. Для этих целей используютсяспециальные устройства,Обычно устройство состоит из двух частей - передающей и приемной. Передающаячасть устанавливается непосредственно на 20поршне, По сигналу на,выходе приемной части, расположенной вблизи трубопровода,можно судить о моменте прохождения очистного поршня через заданное сечение трубопровода,25Известно устройство для обнаруженияочистного поршня в трубопроводе 1, являющееся прототипом заявляемого изобретения,Устройство состоит из двух основных 30частей - передающей и приемной. Передающая часть представляет собой очистнойпоршень с устайовленными на нем магнитными дисками, Приемная часть представляет собой чувствительный элемент со схемой 35обработки сигналов, обеспечивающей адаптацию к медленно меняющимся магнитнымполям и реагирующей на быстро меняюще-.еся магнитное поле, вызванное перемещением поршня с выдачей сигнала о его 40прохождении,Упрощенная функциональная схемаприемной части представлена на фиг. 1. Вкачестве чувствительного элемента в нейиспользован феррозондовый датчик маг-" 45нитного поля 1, имеющий подмагничивающую обмотку 5, подключенную к выходугенератора импульсов 2, и сигнальную обмотку 4, подключенную к входу схемы обработки сигналов 3. 50Работа основного изобретения заключается в следующем.Приемная часть устройства устанавливается с внешней стороны трубопровода ипереводится в режим ожидания. В момент 55прохождения поршня изменяется напряженность магнитного поля в районе индукционного феррозондового датчика, чтовызывает изменения магнитного потока встержнях последнего. Это в свою очередь вызывает изменение переменного напряжения на сигнальной обмотке 4 и, как следствие, срабатывание схемы обработки сигналов и перевод ее в режим индикации. В целях повышения помехозащищенности устройства схема обработки сигналов настраивается таким образом, чтобы ее срабатывэние происходило только прискорости изменения магнитного потока %,где Ч п.мин 5 Ч,М р.макс, Чп мин и Ч и макс скорости изменения напряженности магнитного поля в районе ферроэондового датчика, соответствующие минимальной и максимальной скоростям движения поршня,Устройство обладает высокой чувствительностью, однако имеет недостаток, затрудняющий использование приемнойчасти в стационарном закапываемом варианте с дистанционным управлением, Недостаток связан. с отсутствием возможностипроверки работоспособности приемной части прибора после его включения. Работоспособность прибора при исполнении его вперейосном варианте (используется на.строящихся трубопроводах) может бытьпроверена с помощью перемещения в непосредственной близи от феррозондовогодатчика малогабаритного магнита. При размещении чувствительного элемента на глубине 2-3 м такая возможность отсутствует,Целью изобретения является повышение вероятности фиксации прохожденияочистного устройства через заданное сечение трубопровода за счет обеспечения возможности предварительной проверкиработоспособности приемной части устройства.Цель изобретения достигается тем, чтоферрозондовый датчик оснащен дополнительной обмоткой, в которой с помощьюформирователя импульсов по сигналу откоммутатора формируется бросок тока, приводящий к изменению магнитного потока встержнях датчика и как следствие к срабатыванию прибора.Сущность изобретения поясняется фун-.кциональной схемой, представленной нафиг, 2,В состав приемной части устройствавходит феррозондовый датчик 1, генераторимпульсов подпитки 2 и схема обработкисигналов 3. Сигнальная обмотка 4 ферроэондового датчика 1 подключена к схемеобработки сигналов 3, а подмэгничивающэяобмотка 5 - к выходу генератора импульсов2. Вновь введенными элементами являютсядополнительная обмотка 6, формировательимпульсов 7 и коммутатор 8, При этом выходкоммутатора 8 соединен с входом формиро510 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вателя импульсов 7, выход котороо соединен с дополнительной обмоткой б.Работа устройства заключается в следу. ющем,После включения питания и окончания переходного процесса приемная часть устройства переходит в режим ожиданияС помощью коммутатора 8 оператор подает сигнал на формирователь импульса 7, который обеспечивает нарастание тока в дополнительной обмотке 6, что влечет за собой изменение магнитного потока в стержнях феррозондового датчика 1 и как следствие изменение напрякения на сигнальной обмотке 4, что вызовет срабатывание схемы обработки сигнала, в связи с чем можно судить о работоспособности приемной части устройства,Формирователь импульса 7 может быть построен по аналоговой или цифровой схеме. На фиг. 3 представлен вариант аналогового выполнения формирователя импульса, В его состав входят коммутатор 8, выход которого подключен к входу В Я-Я-триггера 9 интегрирующий усилитель 10, входом подключенный к выходу триггера 9, а выходом одновременно к дополнительной обмотке 6 и первому входу компаратора 11, Второй вход компаратора напряжения 11 соединен с выходом зэдатчика 12, а выход - с входом Я-триггера 9.Работа формирователя импульса заключается в следующем,Пока коммутатор 8 не замкнут, на входах В и Я В-триггера 9 - сигналы логической единицы, в связи с чем триггер 9 осуществляет хранение информации - логического нуля на своем выходе, При кратковременном замыкании оператором контактов коммутатора 8 на входе В В-Я- .триггера 9 появляется сигнал логического "нуля", что приводит триггер 9 в единичное состояние на его выходе, При появлении напряжения логической единицы на входе интегрирующего усилителя 10 на его выходе начинает плавно увеличиваться напряжение, вызывающее изменение магнитного потока в стержнях феррозондового датчика, Данное напряжение сравнивается на компараторе 11 с опорным, поступающим с датчика порога 12, При превышении им опорного на выходе компаратора 11 появляется сигнал логического нуля, поступающий на вход Я В-триггера 9 и переводящий его в нулевое состояние на выходе .Вариант цифровой схемы формирователя импульса представлен на фиг, 4. В его состав входит В-Я-триггер 9, генератор импульсов 13, счетчик импульсов 14 и цифроаналоговый преобразователь 15. Работа формирователя импульса заклю чается в следующем,Пока коммутатор 8 не замкнут на входах Я и В В-Я-триггера 9 - . сигнал логической единицы, в связи с чем триггер 9 осуществляет хранение информации - логического нуля на своем выходе, Данный сигнал является запирающим для счетчика 14,При кратковременном замыкании опе. ратором контактов контактора 8 на выходеВ-Я-триггера 9 появляется сигнал логического "нуля", что переведет триггер 9 в единичное состояние на его выходе. Логическая единица на выходе триггера 9 (и соответственно на управляющем входе счетчика импульсов) разрешает прохождение импульсов от генератора 13, в результате чего двоичное число на счетчике начинает увеличиваться и на выходе цифроаналогового преобразователя (и соответственно надополнительной обмотке 6) появится ступенчато возрастающее напряжение, В момент появления логической единицы в последнем разряде счетчик 14 и триггер 9 - обнулятся,Параметры интегрирующего усилителя 10 (фиг. 3), частота генератора 13 и разрядность счетчика 14 (фиг, 4) выбираются исходя из того, что скорость нарастания магнитного потока в стержнях феррозондапри проверке должна соответствовать скорости нарастания магнитного потока при средней скорости движения очистного поршня.При некоторых специфических отказах приемной части устройства потеря емкости интегрирующих элементов и т,д., проверка ее работоспособности при средней скорости нарастания магнитного потока не позволяет судить о его работоспособности при минимальной и максимальной скорости нарастания (минимальной и максимальной скорости движения очистного поршня). В этом случае целесообразно проводить проверку на двух крайних скоростях нарастания магнитного потока, Функциональная схема устройства, обеспечивающая такую проверку, представлена на фиг, 5, От устройства (фиг. 2) оно отличается наличием второго коммутатора 16, выход которого подключен к второму входу формирователя импульсов 7. Работа устройства не отличается от работы устройства, описанного ранее, за исключением того, что при замыкании коммутатора 8 имитируется очистное устройство, движущееся с минимальной скоростью, а коммутатора 16 - с максимальной,На фиг, 6 представлена функциональная схема формирователя импульса, Вновь1796296 ля введенными злементами являются второй коммутатор 16, второй В-Я-триггер 17, второй интегрирующий усилитель 18 и сумматор 19. Работа формирователя импульса заключается в следующем, При кратковре менном замыкании контактов контактора 8 (или 46) происходит перевод триггера 10 (или 17) в единичное состояние на выходе, что влечет за собой появление нарастающего напряжения на выходе интегрирующего 10 усилителя 10 (или 18), Напряжение на выхоФормула изобретения 1, Устройство для обнаружения очистного поршня в трубопроводе, содержащее равномерно закрепленные одноименными полюсами в плоскости, перпендикулярной оси трубопровода, по окружности корпуса очистного поршня постоянные магниты и расположенный с внешней стороны трубопровода генератор импульсов, соединенный выходом с подмагничивающей обмоткой феррозондового датчика, подключенного сигнальной обмоткой к схеме обработки сигналов, и коммутатор, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что с целью расширения технологических возможностей, оно снабжено расположенной на феррозондовом датчике дополнительной обмоткой и формирователем импульса, выход которого соединен с дополнительной обмоткой, причем выход коммутатора подключен ко входу Формирователя импульса,2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что оно имеет второй коммутатор, вход которого соединен с входом первого коммутатора, а выход подключен к второму входу формирователя импульса.3. Устройство по и, 1. о т л и ч а ю щ е ес я тем, что формирователь импульса имеет последовательно включенные триггер, ин-. тегрирующий усилитель и компаратор напряжения и задатчик порога, соединенный выходом с вторым входом компаратора наде сумматора будет повторять напряжение на одном из входов (при условии замыкания контактов только одного контакторэ). Параметры интегрирующих усилителей 10 и 18 выбраны таким образом, чтобы при замыкании контактов контактора 8 скорость нарастания напряженности магнитного поля в районе феррозондового датчика была равна Чт = Чп мин,а при замыкании контактов контактора 16 - Ч и мин,пряжения, подключенного выходом к информационному входу триггера, установочный вход которого является входом формирователя импульса, выходом которого является выход интегрирующего усилите 4, Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что формирователь импульса имеет генератор импульсов, последовательно включенные триггер, счетчик и цифроаналоговый преобразователь, выход которого является выходом формирователя импульса, выход генератора импульсов соединен со счетным входом счетчика, выход старшего разряда которого связан с установочным входом счетчика и информационным входом триггера, установочный вход которого является входом формирователя импульса.5, Устройство по п,2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что формироваель импульса имеет цепи последовательно соединенных триггера и интегрирующего усилителя, последовательно включенные суммирующий усилитель и компаратор напряжения и задатчик порога, связанный выходом с вторым входом компаратора напряжения, подключенного вь ходом к информационным входам триггеров, установочные входы которых являются входами формирователя импульса, выходы интегрирующих усилителей связаны с входами суммирующего усилителя, выход которого является выходом формирователя импульса.1 ЪСоставитель АЯетрукТехред М,Моргентал Тираж . ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Рауаская наб 4/б