Система приймальних індукційних перетворювачів

Система приймальних індукційних перетворювачів, що складається з ближнього і дальнього до струмопроводу індукційних перетворювачів, які закріплені на штанзі на заданій відстані один від одного так, що їх осі чутливості лежать в одній площині і горизонтальна вісь чутливості дальнього перетворювача є перпендикулярною до штанги, відрізняється тим, що ближній індукційний перетворювач орієнтується так, щоб його вісь чутливості, залишаючись в одній площині з дальнім, утворювала кут з його горизонтальною віссю чутливості. (19) (21) 99063658 (22) 30.06.1999 (24) 15.02.2001 (33) UA (46) 15.02.2001, Бюл. № 1, 2001 р. (72) Вакульський Олександр Андрійович, Драбич Петро Петрович, Драбич Олег Петрович, Лозинський Андрій Михайлович, Михайлишин Віктор Юрійович, Яворський Ігор Миколайович (73) Фізико-механічний інститут ім. Г.В.Карпенка Національної академії наук України 34352 (до 10-20% від максимального). Важливо відмітити, що максимальні значення ЕБ1 і ЕБ1-ЕД всього на одиниці відсотків відрізняються від відповідних значень при d = 0 і майже не зміщені по осі х. Шляхом математичного моделювання встановлено, що оптимальне значення кута dopt, яке відповідає максимальному затуханню різницевого сигналу від сусіднього струмопроводу, визначається з виразу: Запропонована система приймальних індукційних перетворювачів відрізняється від відомих тим, що забезпечує значно менший вплив електромагнітного поля сусідніх струмопроводів на точність визначення місця розташування, глибини і струму обстежуваного струмопроводу, що надає їй нову властивість, яка відповідає критерію "суттєві відмінності". Суть винаходу пояснюється за допомогою креслень фіг. 1 і фіг. 2. На фіг. 1 показана система приймальних індукційних перетворювачів, що складається з дальнього і ближнього індукційних перетворювачів 1 і 2, розташованих на штанзі 3 над струмопроводами 4 і 5. На фіг. 1 показані також вектори напруженості електромагнітного поля, яка виникає при протіканні струму у струмопроводі 4. Значення е.р.с., що виникає в індукційному перетворювачі є пропорційним до величини проекції вектора напруженості поля на вісь чутливості індукційного перетворювача. Тому необхідно визначити значення напруженостей НД і Н"Б, за якими визначаються вісь і глибина залягання обстежуваної комунікації. Скориставшись (1) і враховуючи позначення на фіг. 1, отримаємо скалярні значення проекцій цих векторів: ¢ Н Д = Н Д sinβ = ¢¢ ¢ HБ = НБ sinβ = I1 h+a , 2π (h + a )2 + x 2 I1 hcosd + xcosd 2π h2 + x 2 dopt = 7.4(1-ехр(-2,6a/h)) (6) Для практичних цілей можна користатись даними, наведеними в табл. 1. Таблиця 1 h/a £15 15-7 7-4 4-3 3-2 2-1,5 >1,5 2 3 4 5 6 7 dopt,° 1 Одержані залежності Е = f(x) підтверджують ефективність використання системи непаралельних індукційних перетворювачів при дослідженні одного з двох близько розташованих струмопроводів. На практиці систему розміщують над досліджуваним струмопроводом так, щоб вісь чутливості ближнього до струмопроводу індукційного перетворювача складала з горизонтальною лінією (напрямком осі чутливості дальнього індукційного перетворювача), скерованою в сторону сусіднього струмопроводу кут d. Значення кута обраховується за формулою (6) або за табл. 1, враховуючи, що приблизне значення глибини залягання струмопроводів майже завжди відоме. Аналіз показав, що рівень зниження сигналу від сусіднього струмопроводу не критичний до кута d і тому для позитивного результату достатньо ближній індукційний перетворювач зробити таким, щоб він повертався навколо свого центру і фіксувався в 7 положеннях через 1°. Використання запропонованої системи дозволяє зменшити рівень різницевого сигналу від сусіднього струмопроводу, і тим самим зменшити похибки визначення місця розміщення обстежуваного струмопроводу, глибини його залягання і струму, що протікає по ньому. Для підтвердження ефективності використання системи непаралельних індукційних перетворювачів у табл. 2 і 3 наведені результати обчислень відстані по горизонталі l1 і l2 від початку осі х, глибин залягання h1 і h2 та струмів I1 і I2 при одночасному проходженні синфазних струмів силою в 1А по двох струмопроводах, які залягають на глибині 2 м, і осі яких лежать на відстані 2 м (фіг. 1). Наведені в табл. 2 результати отримані при d = 0 (паралельні індукційні перетворювачі) і d = dopt. В табл. 3 приведені значення для тих самих умов, тільки коли h1 = 1 м. Значення h і I розраховувались згідно (2) і (3), де НД і НБ - значення сумарної напруженості поля від обох струмопроводів, обраховані згідно (4) і (5). Значення струму визначалось за максимальною величиною різницевого сигналу. (4) (5) де I1 - струм у струмопроводі 4; Нд і Н"Б - значення векторів напруженості поля, які обраховуються згідно (1); х - відстань по горизонталі від осі струмопроводу 4 до точки О (див. фіг. 1.). Суть зниження впливу сусіднього струмопроводу на точність визначення положення, глибини залягання та струму обстежуваного струмопроводу при використанні системи непаралельних індукційних перетворювачів пояснюється графіками на фіг. 2. Тут приведено залежність величини е.р.с. Е від х на виходах дальнього ЕД (фіг. 2.а) і паралельного йому (d=0) ближнього EБ (фіг. 2.б) індукційних перетворювачів, а також їх різницевий сигнал EБ-ЕД (фіг. 2.г) і сигнал на виході ближнього непаралельного (d¹0) індукційного перетворювача ЕБ1 (фіг. 2.в) та різницю між ним і сигналом від дальнього індукційного перетворювача ЕБ1-ЕД (фіг. 2.д), тобто від місця розташування системи приймальних індукційних перетворювачів відносно осі струмопроводу 4. Ці залежності будуються згідно (4) і (5), враховуючи, що ЕД = kHД і EБ = kH²Б, a k - коефіцієнт перетворення індукційних перетворювачів. Аналіз графіків показує, що при певному куті між напрямками осей індукційних перетворювачів графіки ЕД і ЕБ, починаючи з незначних х по один бік осі ординат майже співпадають, що свідчить про майже повну відсутність різницевого сигналу від струмопроводу, розташованого по один бік від осі системи індукційних перетворювачів. При цьому різницевий сигнал від індукційних перетворювачів при тих самих значеннях х досить помітний 2 34352 Таблиця 2 d,° 0 -5,8 5,8 l1, м 0 0,44 0,04 l2, м 2 1,56 1,96 І1, A 1 1,49 1,31 I2, A 1 1,49 1,31 h1, м 2 3,01 2.68 h2, м 2 3,01 2,68 Примітка Дійсні значення Досліджується струмопровід 4 Досліджується струмопровід 5 Таблиця 3 d,° 0 -3,6 5,8 l1, м 0 0,02 -0,02 l2, м 2 1,88 2,04 I1, A 1 0,77 1,02 I2, A 1 2,46 1,7 h1, м 1 1,34 1,28 Наведені в таблицях результати обрахунків показують, що при використанні системи з непаралельними індукційними перетворювачами значення параметрів залягання і струму в комунікації значно ближчі до дійсних, ніж у системі з паралельними індукційними перетворювачами, що й показує позитивну суть винаходу. Позитивні результати, отримані при проведенні натурних досліджень підтверджують ефективність запропонованої системи. h2, м 2 5,45 3,78 Примітка Дійсні значення Досліджується струмопровід 4 Досліджується струмопровід 5 Використана література: 1. Григорович К.К., Ягола Г.К. Методы и средства оценки состояния изоляционных покрытий подземных газопроводов. - РНТС ВНИИОЭНГ. Сер. "Коррозия и защита в нефтяной промышленности", 1979. - № 9. - С.17-20. 2. Патент 15042А (Україна), МПК G01V3/10. Глибиномір / Вакульський О.А., Драбич П.П., Дума В.Г. - Опубл. в Бюл. № 3. 1997 р. (прототип). Фіг. 1 3 34352 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 ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4