Електромагнітна система визначення координат підземних комунікацій

Електромагнітна система визначення координат підземних комунікацій, що складається з першого і друго го однокомпонентних датчиків магнітного поля, розташованих в площині, перпендикулярній трубопроводу, послідовно включені підсилювач, амплітудний детектор, вихідний індикатор, третій однокомпонентний датчик магнітного поля, нуль-індикатор, індикатор рівня, регулятор підсилення і перемикач, причому третій однокомпонентний датчик магнітного поля підключений до нульіндикатора і розташований ортогонально першому однокомпонентному датчику магнітного поля, жорстко зв'язаний з ним і зорієнтований впродовж лінії, що проходить перпендикулярно трубопроводу, 28487 хід регулятора підсилення підключений до першого входу підсилювача, перший вивід першого однокомпонентного датчика магнітного поля з'єднаний з першим і другим контактами перемикача, другий вивід першого і перший вивід другого однокомпонентних датчиків магнітного поля підключені до третього контакту перемикача, другий вивід другого однокомпонентного датчика магнітного поля з'єднаний з четвертим і п'ятим контактами перемикача, два виводи другого датчика підключені також до входу індикатора рівня, перший і другий вихідні контакти перемикача під'єднані відповідно до другого і третього входів підсилювача [2]. До недоліків прототипу слід віднести неможливість визначення координат контрольних точок вздовж трубопроводу при відсутності на поверхні грунту маркерів у вигляді металевих штирів. Задачею винаходу є розширення функціональних можливостей приладу і підвищення оперативності обстеження струмопровідних комунікацій. Для вирішення цієї задачі в електромагнітну систему визначення координат підземних комунікацій, що складається з першого і другого однокомпонентних датчиків магнітного поля, розташованих в площині, перпендикулярній трубопроводу, послідовно включені підсилювач, амплітудний детектор, вихідний індикатор, третій однокомпонентний датчик магнітного поля, нуль-індикатор, індикатор рівня, регулятор підсилення і перемикач, причому третій однокомпонентний датчик магнітного поля підключений до нуль-індикатора і розташований ортогонально першому датчику, жорстко з ним зв'язаний і зорієнтований впродовж лінії, що проходить перпендикулярно трубопроводу, другий однокомпонентний датчик магнітного поля встановлений на шарнірі з покажчиком кутів повороту, з'єднаний з регулятором підсилення, при цьому вісь шарніра зв'язана з першим і третім однокомпонентними датчиками магнітного поля, вихід регулятора підсилення підключений до першого входу підсилювача, перший вивід першого однокомпонентного датчика магнітного поля з'єднаний з першим і другим контактами перемикача, другий вивід першого і перший вивід другого однокомпонентних датчиків магнітного поля підключені до третього контакту перемикача, другий вивід другого однокомпонентного датчика магнітного поля з'єднаний з четвертим і п'ятим контактами перемикача, обидва виводи другого однокомпонентного датчика магнітного поля підключені також до входу індикатора рівня, перший і другий вихідні контакти перемикача підключені відповідно до другого і третього входів підсилювача додатково введені паралельно з'єднані між собою і розташовані ортогонально по відношенню одна до одної щонайменше одна пара індуктивних котушок, розміщених на поверхні тр уби. Додатково введені щонайменше одна пара індуктивних котушок є маркерними елементами, використання яких значно підвищує ефективність визначення координат підземних комунікацій. Кількість пар введених котушок визначається довжиною комунікацій і кроком їх розміщення. Суть винаходу пояснюється з допомогою креслення на фіг. 1 та фіг. 2. Електромагнітна система визначення координат підземних комунікацій складається з щонай менше однієї пари індуктивних котушок 1 і 2, першого, другого і третього однокомпонентних датчиків магнітного поля 3, 4 і 5, нуль-індикатора 6, індикатора рівня 7, шарніра зі шкалою повороту 8, регулятора підсилення 9, перемикача 10 з контактами 11, 12, 13, 14 і 15, підсилювача 16, амплітудного детектора 17 і вихідного індикатора 18. Щонайменше одна пара котушок індуктивності 1 і 2 знаходяться безпосередньо в грунті над трубопроводом, причому в кожній парі перша з них розташована перпендикулярно осі трубопроводу, а друга - паралельно. Перший і третій однокомпонентні датчики магнітного поля 3 і 5 взаємно ортогональні і жорстко зв'язані між собою, причому вісь чутливості датчика 5 проходить через центрдатчика 3. Другий однокомпонентний датчик магнітного поля 4 встановлений на осі шарніра 8, який з допомогою жорсткої бази з'єднаний з датчиками 3 і 5, при цьому вісь шарніра 8 розташована перпендикулярно осям датчиків 3 і 5 на відстані, що називається базою, від осі датчика 5, а датчик 4 встановлений перпендикулярно осі шарніра 8 і таким чином, всі три датчики розташовані в одній площині (перпендикулярній трубопроводу). До виходу датчика 5 приєднаний нуль-індикатор 6. З другим однокомпонентним датчиком магнітного поля 4 з'єднаний покажчик кута повороту і з ним зв'язаний регулятор підсилення 9. Регулятор підсилення 9 може бути виконаний, наприклад, у вигляді регулюючого опору або набору опорів, включених в коло зворотного зв'язку підсилювача 16 таким чином, щоб коефіцієнт підсилення останнього був пропорційний тангенсу кута повороту датчика 4. В якості датчиків магнітного поля можуть бути використані однокомпонентні магнітоприймачі, наприклад, котушки (можуть бути з феритовим сердечником), рамочні антени, датчики Холла. Електромагнітна система визначення координат підземних комунікацій забезпечує знаходження осі підземного трубопроводу (кабеля) і виявлення маркерів, а також вимірює величину струму катодного захисту і працює наступним чином. При протіканні по закопаній в землі трубі змінного струму І, наприклад струму катодного захисту, кругом неї виникає магнітне поле, силові лінії якого представляють собою концентричні кола в площині, перпендикулярній осі трубопроводу. При цьому в котушках кожної пари 1 і 2 наведуться електрорушійні сили, під дією яких в кожній парі котушок 1 і 2 протікає струм. При цьому котушка в кожній парі випромінює електромагнітне поле, повернуте по відношенню до поля комунікації на 90 градусів. Датчики 3, 4 і 5, підсилювач 16 і індикатори 6 і 7 настроюють на частоту вимірюваного струму або на частоту генератора, що під'єднаний вихідними клемами до трубопроводу і заземлення. Для пошуку місцеположення трубопроводу перемикач 10 ставлять в перше положення, підключаючи через контакти 11 і 13 датчик 3 до підсилювача 16. Переміщуючи і повертаючи базу з датчиками поперек траси, добиваються максимальних показів вихідного індикатора 18, які відповідають азимутальній орієнтації вимірювального датчика 3 відносно трубопроводу. По мінімальному показу індикатора 6 уточнюють орієнтацію датчиків 3 і 5 (вико 2 28487 ристовуючи при цьому мінімум сигналу від зорієнтованого на вісь труби датчика 5). Утримуючи систему в такому положенні і переміщаючись вздовж осі трубопроводу по максимальному показу нульіндикатора 6 знаходять маркери (котушка 2). Для визначення віддалі h між вимірювальним датчиком і трубопроводом ставлять перемикач 10 в третє положення, підключаючи через контакти 13 і 15 датчик 4 до підсилювача 16. Не змінюючи положення бази (при нульовому показі індикатора 6), змінного кута повороту датчика 4 добиваються мінімального показу вихідного індикатора 18, що відповідає суміщенню осі датчика 4 з віссю трубопроводу. По шкалі кутів на хилу датчика 4, встановленій на шарнірі 8 і проградуйованій в метрах віддалі h, визначають віддаль від датчика 3 до осі трубопроводу. При повороті датчика 4 регулятор 9 підсилення автоматично встановлюється в положення, що відповідає значенню коефіцієнта підсилення підсилювача 16, пропорційного віддалі h. Для визначення струму в трубопроводі перемикач 10 ставлять в друге положення, підключаючи через контакти 12 і 14 послідовно з'єднані вимірювальний і коректуючий датчики 3 і 5 до входу підсилювача 16 і по вихідному індикатору 18 (проградуйованому в амперах) визначають величину протікаючого по трубопроводу струм у. При цьому по нульовому показу підключеного до датчика 5 індикатора 6 і допустимому рівню коректуючого сиг налу від датчика 4, що показує індикатор 7, контролюють правильність положення вимірювального датчика 3 відносно трубопроводу. Оператор з даним пристроєм переміщується вздовж трубопроводу і по вихідному індикатору 18 визначає величину протікаючого по трубопроводу струму. Одночасно по індикаторах 6 і 7 оператор контролює положення осі труби і заданий діапазон віддалі до неї та утримує датчики в правильному для виміру струму положенні. Таким чином, введення щонайменше однієї пари ортогональних паралельно з'єднаних індуктивних котушок розміщених під землею над трубопроводом, дозволяє точно визначити місце проведення внутрішнього контролю технічного стану трубопроводу, тобто запропонований пристрій володіє більш широкими функціональними властивостями і підвищує точність, оперативність і ефективність проведення обстеження магістральних трубопроводів Джерела інформації 1. Гордієнко В.І., Убогий В.П., Ярошевський Є.В. Електромагнітне виявлення інженерних комунікацій і локальних аномалій. - Київ: Наукова думка, 1981, стор. 180-181, рис. 58. 2. А.с. 1471138 (СРСР). Безконтактний вимірювач струму в трубопроводі / Джала Р.М., Вербенець Б.Я. - Оп убл. 07.04.1989 в Б. В. № 13. Фіг. 1 3 28487 Фіг. 2 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 34 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4