Машина для очищення і нанесення захисного покриття магістральних трубопроводів

Машина для очищення і нанесення захисного покриття магістральних трубопроводів, що містить механізм поздовжнього переміщення її по трубі, виконаний у вигляді колісного візка, механічно з'єднаного з електроприводом, установлений на візку неповноповоротний реверсний механізм, який складається із ротора з розпилювачами матеріалів і електромеханічного приводу, з'єднаного з ним за допомогою ланцюгової передачі, та систему керування, яка відрізняється тим, що система керування оснащена роздільними каналами керування C2 І (13) ОЧИЩЕННЯ 81320 (54) МАШИНА ДЛЯ ТРУБОПРОВОДІВ ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД 3 синхронного змінювання швидкості переміщення платформи, необхідний при нанесенні покриття на труби різних діаметрів. Ці пристрої не є системами автоматичного керування, в яких вихідний сигнал, наприклад, витрата абразиву або ізоляційного матеріалу, є безперервна функція відхилення від заданої величини. Відсутність отакої системи не дозволяє в достатній мірі контролювати параметри процесів, які були названі, що є недоліком таких пристроїв, тому що знижується ефективність їх роботи. Окрім того, ці пристрої мають складну конструкцію, особливо у випадку ізоляції трубопроводів монолітними покриттями (наприклад, бітумними і плівковими матеріалами). Слід відзначити, що при непоганих ізолюючих властивостях цих матеріалів сама конструкція покриття і її механічні властивості не завжди забезпечують необхідну якість. Найбільш близьким по технічній суті до пристрою, який заявляється, є пристрій [патент США №5129355, кл.В05С1/04, від 14.07.1992р.], який складається з механізму поздовжнього переміщення і механізму осциляції розпилювачів для витікання матеріалу з їх поворотом на означений кут і з поверненням у початкове положення, причому механізм осциляції виконаний у вигляді ротора з розпилювачами і системи ланцюгових передач і має пристрій переведення тримачів розпилювачів з ведучої ланки ланцюгової передачі до веденої, що забезпечує переведення механізму на реверсивний рух. Конструктивні особливості цього пристрою обумовлюють наявність значного часу на зупинки розпилювачів в кінцевих положеннях та переведення їх на зворотний хід, що веде к зайвим витратам абразиву і ізоляційного матеріалу - особливо в польових умовах, як при використанні нових неізольованих труб, так і при ремонті старих труб з використанням покриття, яке напиляється (наприклад, при роботі з полімерними ізоляційними матеріалами холодного ствердження типу поліуретанів та полімочевин, які дорого коштують). В основу винаходу покладена задача удосконалення машини для очищення і нанесення захисного покриття трубопроводів шляхом введення в її конструкцію системи автоматичного керування, яка включає канали керування ходовою і неповноповоротною (на визначений кут) частинами машини з охопленням цих каналів від'ємним зворотним зв'язком по швидкості руху (переміщення та кутової), що дозволить відпрацьовувати заданий закон керування розпилювачами при нанесенні матеріалів на поверхню трубопроводу. Поставлена задача вирішується так, що в машині для очищення і нанесення захисного покриття магістральних трубопроводів, що містить механізм поздовжнього переміщення її по трубі, виконаний у вигляді колісного візка, механічно з'єднаного з електроприводом, установлений на візку неповноповоротний реверсний механізм, який складається із ротору з розпилювачами матеріалів і електромеханічного приводу, 81320 4 з'єднаного з ним за допомогою ланцюгової передачі, та систему керування, новим є те, що її система керування споряджена роздільними каналами керування механізмом поздовжнього переміщення і неповноповоротним механізмом, причому перший канал керування, який складається із послідовно з'єднаних задатчика швидкості поздовжнього переміщення візка, вхідного підсилювача, суматора, програматора розгону - гальмування, вихідного підсилювача потужності, з'єднаний з електромеханічним приводом поздовжнього переміщення візка, датчик швидкості переміщення якого через узгоджуючий підсилювач і інвертор з'єднаний з другим входом суматора, а другий канал керування, який складається із послідовно з'єднаних задатчика кутової швидкості ротору, першого і другого суматорів, програматора реверсу ротора, вихідного підсилювача потужності, з'єднаний з електромеханічним приводом кутового переміщення ротора, при цьому на виході електродвигуна цього приводу встановлений датчик його кутової швидкості, який через вимірювач абсолютної амплітуди, узгоджуючий підсилювач, інвертор з'єднаний з другим входом другого суматора, а другий вихід датчика швидкості переміщення візка через послідовно з'єднані обернено-пропорційний перетворювач і узгоджуючий підсилювач з'єднаний з другим входом першого суматора, при цьому кінцевий вимикач крайніх положень ротора з'єднаний з другим входом програматора реверсу. Запропонована конструкція машини, яка розглядається, дозволяє зменшити витрати матеріалів при очищенні і нанесенні захисного покриття трубопроводів. Зменшення витрат матеріалу, який напиляється, пояснюється тим, що ця машина при нанесенні суцільного покриття дозволяє зменшити ширину кругових зон перекриття, яка повинна бути мінімальною. Окрім того, ця конструкція дозволяє знизити вимоги до точності стабілізації параметрів каналів керування машиною. Вона має нескладну конструкцію в порівнянні з найближчим аналогом, а також малі габарити і вагу. Загальний вид запропонованої машини приведений на рисунку. Машина використовується у складі комплексу по відновленню антикорозійного покриття існуючих магістральних трубопроводів нафтогазових мереж. Вона призначена для абразивоструминного очищення труб і нанесення на них полімерних ізоляційних матеріалів. Машина складається із механізму поздовжнього переміщення її по трубі 1 та неповноповоротного механізму реверсу ротора. Перший механізм виконаний у вигляді колісного візка 2, який переміщується по трубі 1 і на якому розташований другий механізм, який складається із ротору 3 з розпилювачами 4 матеріалів. Керування кожним механізмом здійснюється за допомогою окремих каналів: ходовою та неповноповоротною частинами машини. До каналу керування механізму поздовжнього переміщення машини по трубі 1 належать 5 послідовно з'єднані задатчик швидкості переміщення 5 візка 2, вхідний підсилювач 6, суматор 7, програматор розгону - гальмування 8 візка 2, вихідний підсилювач потужності 9, електродвигун 10 і редуктор 11, вихідний вал якого зв'язаний з колісною системою візка 2. Цей канал охоплений від'ємним зворотним зв'язком по швидкості переміщення візка 2 по трубі 1 за допомогою датчика швидкості переміщення 12, установленого на ній і через узгоджуючий підсилювач 13 і інвертор 14 з'єднаного з другим входом суматора 7. До каналу керування неповноповоротного механізму реверсу ротора 3 належать послідовно з'єднані задатчик кутової швидкості 15 ротора 3, перший 16 і другий 17 суматори, програматор реверсу 18, вихідний підсилювач потужності 19, електродвигун 20 і редуктор 21, вихідний вал якого зв'язаний з валом ротору 3 за допомогою ланцюгової передачі 22. Цей канал охоплений від'ємним зворотним зв'язком по кутовій швидкості ротору 3 за допомогою датчика кутової швидкості 23, контактуючого з валом електродвигуна 20 і через вимірювач абсолютної амплітуди 24, узгоджуючий підсилювач 25 і інвертор 26 з'єднаного з другим входом другого суматора 17. Окрім того, утворений додатковий канал з послідовно з'єднаними обернено-пропорційним перетворювачем 27 і узгоджуючим підсилювачем 28, вихід якого з'єднаний з другим входом першого суматора 16, причому вхід цього каналу зв'язаний з виходом датчика швидкості переміщення 12. З метою змінювання напрямку обертання ротора 3 використовується кінцевий вимикач 29 крайніх положень ротора 3, з'єднаний з другим входом програматора реверсу 18. Упровадження у систему керування машини (в обидва канали) від'ємного зворотного зв'язку по швидкості переміщення візка уздовж труби та кутової швидкості ротору з розпилювачами дозволяє стабілізувати співвідношення цих швидкостей, що, в свою чергу, дозволить зменшити площі кругових зон перекриття шарів при нанесенні покриття, яке напиляється, при реверсуванні ротору з розпилювачами, тобто визначить мінімальну та постійну величину перекриття. Так, величина перекриття двошарового покриття розраховується за залежністю: & 2px П=L& na , де П - величина перекриття, L - поздовжня довжина факела розпилювача на поверхні трубопроводу, n - кількість розпилювачів, х - швидкість переміщення машини, а - кутова швидкість ротора з розпилювачами. & & Отже, якщо x = a = const , то П = const. Робота машини здійснюється таким чином. При роботі машини колісний візок 2 переміщується по трубі 1 з заданою швидкістю & x зад. , а ротор 3 з розпилювачами 4 обертається 81320 6 на певний кут а щодо осі труби 1 з заданою & a кутовою швидкістю зад. . Перед початком роботи оператором установлюється час розгону tp і гальмування tr ходової частини машини, а також час реверсу tрев. її неповноповоротної частини, тобто ротору 3 з розпилювачами 4. З задатчика швидкості переміщення 5 постійна & x напруга U, пропорційна заданій швидкості зад. , через вхідний підсилювач 6 з коефіцієнтом підсилення К1, рівним, наприклад, 2, та суматор 7 подається на вхід програматора розгонугальмування 8 візка 2. Відповідно до вхідних сигналів, у тому числі відповідно з величинами tp або tr, програматор 8 утворює однополярний вихідний сигнал постійної напруги зі зміною його величини під час розгону і гальмування візка 2 за лінійним законом. Цей сигнал через вихідний підсилювач потужності 9 потрапляє на електродвигун 10, обертаючий момент з вала якого через редуктор 11 прикладається до колісного візку 2, відтворюючи заданий закон переміщення машини. Одночасно з першою операцією з задатчика кутової швидкості 15 ротору 3 постійна напруга U, пропорційна заданій швидкості обертання а зад. ротора 3 з розпилювачами 4, подається через суматори 16 і 17 на вхід програматора реверсу 18, а на його другий вхід подається сигнал кінцевого вимикача 29 про початок зміни напрямку обертання ротору 3 з розпилювачами 4. Відповідно до вхідних сигналів програматор реверсу 18 утворює двополярний вихідний сигнал постійної напруги із зміною полярності під час реверсу за лінійним законом. Цей сигнал через вихідний підсилювач потужності 19 потрапляє на електродвигун 20, обертаючий момент якого через редуктор 21 і ланцюгову передачу 22 прикладається до ротору 3, відтворюючи заданий закон керування розпилювачами 4. Після зрушення машини з місця, тобто поступального та колового руху її частин, сигнали з датчиків 12 і 23 потрапляють відповідно на входи узгоджуючого підсилювача 13 та оберненопропорційного перетворювача 27 з коефіцієнтом передачі К2 і на вхід вимірювача абсолютної амплітуди 24. З виходу цього вимірювача однополярний сигнал, пропорційний постійній швидкості обертання ротору 3 з розпилювачами 4, через узгоджуючий підсилювач 25 і інвертор 26 потрапляє на другий вхід суматора 17. З виходу узгоджуючого підсилювача 13 однополярний сигнал, пропорційний фактичній швидкості переміщення візка 2, через інвертор 14 потрапляє на другий вхід суматора 7, коригуючи сигнал задатчика швидкості переміщення 5 цього візку. З виходу обернено-пропорційного перетворювача 27 однополярний сигнал, пропорційний необхідній кутовій швидкості розпилювачів 4, яка відповідає фактичній швидкості переміщення візка 2, через узгоджуючий підсилювач 28 потрапляє на другий вхід суматора 16. Складання сигналів на суматорах 16 і 17 дозволяє скоригувати сигнал задатчика кутової швидкості 15 ротору 3 7 відповідно до існуючої швидкості переміщення візка 2, тим самим підтримуючи постійне співвідношення між кутовою швидкістю розпилювачів 4 та швидкістю переміщення візка 2. Епюри змінення електричних величин сигналів приведені на рисунку. Таким чином, підтримування постійного співвідношення між названими швидкостями машини дозволяє мати оптимальну величину перекриття шарів матеріалів, які напиляються. 81320 8