Пристрій для визначення якості ізоляційного покриття трубопроводу

Пристрій для визначення якості ізоляційного покриття трубопроводу, що складається з генератора та приймача електромагнітних коливань, який відрізняє ться тим, що генератор виконано з можливістю генерації електричних імпульсів стабілізованого струму щонайменше з двома гармоніками одночасно, а приймач виконано з можливістю оцінки спектра прийнятого сигналу. UA (21) u200808593 (22) 13.05.2008 (24) 27.10.2008 (62) u200806274, 13.05.2008 (46) 27.10.2008, Бюл.№ 20, 2008 р. (72) МУХЛИНІН СЕРГІЙ МИ ХАЙЛОВИЧ, U A, ТКАЛЕНКО МИКОЛА АНДРІЙОВИЧ, ЄРЕМЕНКО ВАСИЛІЙ ІВАНОВИЧ, U A (73) МУХЛИНІН СЕРГІЙ МИ ХАЙЛОВИЧ, U A 2 (19) 1 3 36578 експлуатації, а стр ум по кожній з гармонік залишається постійним впродовж одного вимірювання. Це дозволяє на стороні приймача отримати принаймні дві значимі гармоніки, амплітуди яких на порядок більші за амплітуди шуму та завад. Проходячи вздовж трубопроводу, різні гармоніки сигналу генератора неоднаково згасаюсь внаслідок дії розподілених параметрів трубопроводу, оточуючого ґрунту та наявних пошкоджень ізоляційного покриття [2; 3]. Приймач містить щонайменше дві паралельні котушки, розташовані на деякій заздалегідь відомій відстані одна від одної. На кожну котушку, розташовану вздовж магнітних ліній поля, створюваного трубопроводом, наводиться ЕРС, пропорційне відстані від трубопроводу. Принаймні за двома значеннями ЕРС різних приймальних котушок можна визначити глибину залягання трубопроводу та стр ум вздовж трубопроводу [1]. Уся подальша обробка сигналу повністю покладена на цифровий обчислювач – переносний комп'ютер. Виконуючи спектральний аналіз прийнятого сигналу по кожній з приймальних котушок, за допомогою портативного комп'ютера обчислюються значення глибини залягання трубопроводу. Оскільки на приймальні котушки також діють електромагнітні завади, то значення глибини залягання на різних гармоніках можуть відрізнятися. Таким чином, абсолютна похибка визначення глибини може визначатися як різниця між найбільш віддаленими значеннями глибини на різних гармоніках. За визначеною середньою глибиною визначають струм в трубопроводі по кожній із значимих гармонік сигналу, в результаті чого отримують дискретну залежність струму в трубопроводі від частоти гармоніки. Чим більша кількість значимих гармонік сигналу (К), тим точніше буде отримана ця залежність. Відношення отриманої залежності до попередніх вимірів (декремент згасання струму) екстраполюють до нульової або близької до неї частоти (не більше 3Гц) [8] за теоретичним законом залежності коефіцієнту згасання струму від частоти: d = A × 1 + 1 + w2 × B , (1) де d - декремент згасання струму, w - частота стр уму генератора, А, В - невідомі коефіцієнти залежності, які визначаються в результаті регресивного аналізу отриманих даних або теоретично з допомогою додаткових вимірів за наступними формулами: A= 1 2 ×4 r , r i × ti t B = e 2 × r i2 , де t - умовна товщина шару ґр унту навколо трубопроводу, r - питомий опір ґрунту, r i - питомий опір ізоляції трубопроводу, e діелектрична проникність ізоляції трубопроводу, ti - товщина ізоляції [9; 6]. Це виключає вплив розподілених параметрів трубопроводу на згасання струму в тр убопроводі, 4 яке повністю визначає питомий опір ізоляційного покриття трубопроводом, що згідно з [4] визначає його якість. Сутність корисної моделі пояснюється кресленнями, де на Фіг.1 зображено структурну схему приймача пристрою для визначення якості ізоляційного покриття трубопроводу, на Фіг.2 - загальну схему вимірювання, на Фіг.3 - алгоритм роботи програми універсального обчислювача. Для визначення якості ізоляційного покриття трубопроводу використовують переносний пристрій (Фіг.1), який містить антенну систему 1, яка приєднана до підсилювача з програмованим коефіцієнтом підсилення 2. В свою чергу, підсилювач 2 приєднаний до аналого-цифрового перетворювача 3, який має зв'язок із формувачем інтерфейсу 4, який має можливість змінювати коефіцієнт підсилення підсилювача 2 через обернений зв'язок. Формувач інтерфейсу 4 підключений до обчислювача 5, який має двосторонній зв'язок з оператором через дисплей 6 та органи керування 7. Вимірювання проходить наступним чином. Спочатку позитивний полюс спеціального генератора 8 (Фіг.2) приєднують до трубопроводу в початковій точці (наприклад, в оглядовому колодязі або до кранових вузлів тр убопроводу), а негативний - до штиря заземлення, що знаходиться якомога далі від трубопроводу. В цьому випадку трубопровід 9, що знаходиться під землею або під водою 10, внаслідок протікання в ньому струм у створює електромагнітне поле навколо себе. Далі, в зазначених точках над трубопроводом оператор за допомогою переносного пристрою 11 виконує вимірювання, яке проходить наступним чином. Антенна система 1 (Фіг.1), що знаходиться в переносному пристрої, сприймає електромагнітні коливання та перетворює їх в електричний сигнал, який підсилюється до потрібної амплітуди за допомогою підсилювача 2. Обчислювач при потребі алгоритму обробки може керувати коефіцієнтом підсилення підсилювача 2 через обернений зв'язок. Аналого-цифровий перетворювач 3 дискретизує аналоговий сигнал, що надійшов до нього з підсилювача в послідовність цифрових кодів, яка потрапляє на формувач інтерфейсу 4, з якого надсилається в неперервному режимі на обчислювач 5 через його власний високошвидкісний зовнішній інтерфейс (наприклад, USB, РСІ, 1394, і т.п.) [7]. Потім прийнятий сигнал обчислювач обробляє наступним чином. Після запуску програми на обчислювачі 5 (Фіг.3) задаються початкові дані об'єкту. Далі в неперервному циклі виконується зчитування даних, які надійшли з антенної системи 1, далі виконується спектральний аналіз цих даних (перетворення Фур'є) [5], в результаті якого визначається амплітуда кожної із гармонік сигналу генератора. За отриманими амплітудами гармонік визначається оптимальний коефіцієнт підсилення методом половинного ділення. Якщо значення амплітуди сигналу виходить за встановлені 5 36578 оптимальні рамки, то виконується встановлення нового коефіцієнта підсилення через обернений зв'язок, після чого знову виконується перевірка оптимальності коефіцієнта підсилення. Після виконання кожного циклу роботи оператору показується поточне значення ЕРС, наведеної в антенну систему для правильного орієнтування останньої відносно трубопроводу. Оператор має змогу перервати цикл вимірювання через органи керування в будь-який час. Коли оператор через органи керування дає команду початку вимірювання, то програма проводить зчитування наступного блоку цифрованого сигналу з антенної системи та виконує спектральний аналіз, після чого визначається коефіцієнт згасання струму, за яким визначається стан ізоляційного покриття, використовуючи відому методику та порогові значення критерію оцінки якості ізоляційного покриття [1]. Визначення коефіцієнта згасання струму виконується наступним чином. Для усіх К³2 значимих гармонік генератора виконується обчислення глибини залягання трубопроводу, після чого, для тих самих гармонік виконується обчислення струму вздовж трубопроводу. Далі визначається середнє значення глибини залягання трубопроводу по усім гармонікам сигналу з метою виключення впливу електромагнітних завад на вимірювання. Далі за законом (1) виконується екстраполяція залежності струму від частоти на нульову частоту. На цьому етапі визначаються невідомі коефіцієнти А та В за допомогою регресивного аналізу по даних спектрального аналізу. За обчисленими значеннями в двох сусідніх точках обстеження струму н ульової частоти, втрати якого відбуваються тільки за рахунок пошкоджень ізоляційного покриття, обчислюють коефіцієнт згасання струму, що і буде визначати якість ізоляційного покриття. Джерела інформації: 1. Бурымский В.К., Гирнык В.Α., Дыскин Э.М., Лилак H.H., Ткаленко H.A., Юхимец П.С. Обследование трубопроводов Ахтырского НГДУ. Ж. Те хническая диагностика и неразрушающий 6 контроль №4, 2000. К.: Институт электросварки им. Е.О.Патона НАН Украины. 2. Джала P.M. Електромагнітні обстеження і контроль корозії трубопроводів //Механіка руйнування і міцність матеріалів: Довідн. посібник /Під загальною назвою ред. В.В.Панасюк. - Т.5: Неруйнівний контроль і технічна діагностика /Під ред. З.Т.Назарчука. -Львів: ФМІ ім.Т.В. Карпенка НАН України. -2001. -Розділ 5. -с.263-330. 3. Дикмарова Л.П., Корниенко В.Ю. Сопротивление изоляционного покрытия подземного трубопровода //Нефт. пром-ть. Н.-т. достиж. и перед, опыт, рекоменд. для внедр. /Инф.сб. -М.:ВНИИОЗНГ, 1991 -Вып.12 -с.51-56. 4. ДСТУ 4219-2003 Трубопроводи сталеві магістральні. Загальні вимоги до захисту від корозії. 5. Кудрявцев Л.Д., Математический анализ. Том 2. Учебник. Второе издание - 1998г. 6. Мухлинін С.М. Визначення технічного стану ізоляційного покриття з використанням двочастотної методики обстеження. Вісник НТУУ «КПІ» Приладобудування. 2008.- №5. 7. Скотт Мюллер. Модернизация и ремонт ПК (глава 15 -Последовательный, параллельный и другие интерфейсы ввода/вывода) = Upgrading and Repairing PCs. -17 изд. -Μ.: «Вильямс», 2007. С.1016-1026. -ISBN 0-7897-3404-4. 8. Стрілецький Ю.Й. Розробка методики та пристрою для дистанційного контролю стану ізоляційного покриття підземних газопроводів. Івано-Франківськ, 1999. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук. 9. Ткаленко М.А., Юхимець П.С., Мухлинін С.М., Єременко В.І., Гірник Д.А. Методика та апаратура двочастотних вимірів для перевірки якості ізоляційного покриття трубопроводу у вологих ґрунта х та на водних переходах. Ж. Техническая диагностика и неразрушающий контроль №1, 2008. К.: Институт электросварки им. Е.О.Патона НАН Украины. 10. Яворський A.B. Розробка методу та системи для безконтактного контролю стану ізоляції промислових нафтогазопроводів. ІваноФранківськ, 2005. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук. 7 Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко 36578 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601