УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОНАХОЖДЕНИЯ ОЧИСТНЫХ И ДИАГНОСТИЧЕСКИХ СНАРЯДОВ В ТРУБОПРОВОДЕ Российский патент 1998 года по МПК F17D5/00 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту, в частности к эксплуатации магистральных и промысловых трубопроводов, и предназначено для поиска и отделения местонахождения с поверхности грунта застрявших и контроля прохождения движущихся очистных и диагностических устройств (снарядов).

Для обнаружения снаряда в трубопроводе используется устройство, включающее корпус с уплотнительными манжетами, узел очистки, средство сигнализации с узлом сверления отверстий в трубопроводе и узел управления работой сверла, включающий реле времени. Сверло, электрически изолированное от корпуса устройства и стенки трубопровода и подключенное к выходу радиопередающего устройства, используется в качестве антенны, излучаемые радиосигналы которой могут приниматься передвижными постами по трассе трубопровода. Средство сигнализации содержит радиопередатчик, выход которого соединен со сверлом [1].

При использовании этого устройства для обнаружения снаряда в трубопроводе необходимо сверление отверстий в стенке трубопровода, вследствие чего нарушается целостность трубопровода, кроме того, конструкция устройства очень сложна.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство - комплекс "Пума-1", предназначенный для определения местонахождения рабочего снаряда в трубопроводе, включающий передатчик и приемник. Передатчик устанавливается на тыльной по ходу движения стороне снаряда и предназначен для генерирования электромагнитных сигналов и передачи их через стенку трубопровода и грунт для определения местоположения специальных технических объектов внутри трубопровода с помощью приемника [2].

Конструктивно передатчик содержит корпус, индуктор (излучающая антенна), электронный блок, аккумуляторную батарею.

Электрический ток, протекая по обмоткам излучающей антенны, создает знакопеременное электромагнитное поле, служащее сигналом передатчика.

Электрическая схема передатчика состоит из двухтактного выходного усилителя, подключенного к излучающей антенне, задающего генератора, представляющей собой мультивибратор, электронного модулятора, формирующего пачки импульсов, блока контроля напряжения, содержащего электронный ключ для автоматического отключения при снижении напряжения аккумуляторной батареи до предельно допустимого, магнитоуправляемых контактов включения электропитания передатчика, магнитного датчика движения, усилителя сигналов движения, триггера Шмитта, электронного ключа и аккумуляторной батареи. Мультивибратор управляет модулятором, который включает питание задающего генератора. Задающий генератор, настроенный на частоту 10 Гц, управляет работой двухтактного выходного усилителя, выходы которого подключены к излучающей антенне, представляющей собой катушку из медного провода на цельном металлическом каркасе цилиндрической формы со щечками. Сигналы излучающей антенны принимаются приемником, который состоит из приемной антенны, усилителя-преобразователя, устройств контроля и индикации и блока аккумуляторов [2].

В прототипе в качестве задающего частоту генератора используют мультивибратор, частота которого нестабильна, зависит от температуры перекачиваемого продукта, что ухудшает идентификацию поступающих сигналов по частоте и длительности. Скважность модуляции сигналов неизменна, что позволяет использовать это устройство в узком диапазоне скоростей движения снарядов. Форма каркаса излучающей антенны, выполненного со щечками, сокращает длину силовых линий магнитного поля передатчика, что уменьшает расстояние приема сигнала приемником.

Цель изобретения - увеличение расстояния устойчивого приема сигнала передатчика приемником, экономия электроэнергии и повышение ресурса автономного источника питания, повышение надежности распознавания сигналов передатчика и помехоустойчивости приемника.

Сущность изобретения в следующем. Предлагаемое устройство включает передатчик, монтируемый на снаряде, и приемник с антенной для приема сигналов передатчика, располагаемый над трубопроводом. Передатчик излучает сигналы в диапазоне частот 7 - 10 Гц и со скважностью, которая устанавливается в зависимости от скорости движения снаряда. Передатчик содержит герметичный контейнер, в котором размещены автономный источник питания, соединенный через электронный ключ, управляемый блоком контроля напряжения питания, с модулятором, выход которого соединен с генератором, выход последнего соединен с излучающей антенной. Каркас излучающей антенны выполнен в виде цилиндра со щечками из немагнитного материала (фиг. 1). Передатчик снабжен блоком временной задержки передачи сигналов, управляющим через схему И совестно с блоком контроля напряжения питания электронным ключом, включающим питание время-импульсного модулятора и генератора. Причем выход время-импульсного модулятора подключен к генератору, а выход генератора подключен к излучающей антенне.

Сигналы передатчика улавливает антенна приемника, выход которой через усилитель-преобразователь соединен с устройством контроля и индикации, а приемник сигнала передатчика содержит дешифратор, вход которого соединен с выходом усилителя-преобразователя, а выход - с устройством контроля и индикации.

Совокупность существенных признаков, указанных в описании сущности изобретения, обеспечивает получение технического результата, а именно:
существенно увеличивается расстояние между излучающей антенной передатчика и приемной антенной приемника вследствие увеличения радиуса линий магнитных полей за счет выполнения каркаса антенны цилиндрической формы с неметаллическими щечками;
обеспечивается экономия электроэнергии автономного источника питания благодаря снабжению передатчика блоком временной задержки передачи сигналов (задерживает включение питания передатчика на заранее запрограммированное время);
повышается надежность распознавания сигналов передатчика из-за введения в приемник дешифратора, который идентифицирует принимаемый сигнал передатчика по длительности и частоте импульсов.

На фиг. 2 показана схема устройства.

Устройство для определения местонахождения очистных и диагностических снарядов в трубопроводе включает передатчик сигналов 1, монтируемый на снаряде, и содержит герметичный контейнер, в котором размещены автономный источник питания 2 с выключателем 3 и последовательно соединенным выключателем 4. Выключатель 4 управляется блоком контроля напряжения 5 и блоком временной задержки 6 через схему И 7. Выход выключателя 4 соединен с цепями питания время-импульсного модулятора 8 генератора 9, причем выход последнего соединен с излучающей антенной 10, сигналы которой принимает приемник 11 с помощью приемной антенны 12, расположенной над трубопроводом на поверхности грунта, выход которой через усилитель-преобразователь 13 соединен с дешифратором 14, а выход дешифратора - с устройством контроля и индикации 15.

Устройство работает следующим образом. Перед помещением передатчика сигналов 1 в трубопровод включается выключатель питания 3, при этом с источника питания 2 подается напряжение питания одновременно на блок контроля напряжения 5 и блок временной задержки 6. В этих блоках в зависимости от величины напряжения питания и установленного значения времени задержки включения происходит подача питания на время-импульсный модулятор 8 и генератор 9 через выключатель 4, управляемый блоками 5 и 6 через схему И 7.

В блоке контроля напряжения питания 5 происходит сравнение напряжения питания с образцовым. Если напряжение питания падает ниже минимально допустимого уровня (что может вывести источник питания из стря), то блок контроля напряжения питания отключает питание выключателем 4.

Если напряжение питания соответствует номинальному, а программа соответствует нулевой задержке времени включения питания, то напряжение питания подается на время-импульсный модулятор 8 и генератор 9. Последний вырабатывает основную частоту, а время-импульсный модулятор 8 осуществляет прерывистый режим излучения с частотой прерывания (модуляцией), в несколько раз меньшей, чем основная частота. Скважность модуляции можно менять в зависимости от скорости движения снаряда.

С выхода генератора 9 модулированный сигнал с частотой 10 Гц через антенну, щечки каркаса которой выполнены из немагнитного материала, излучается в пространство трубопровода. Часть излучения проходит через трубопровод и толщу земли и принимается антенной 12 приемника 11. С выхода приемной антенны 12 сигнал поступает на усилитель-преобразователь 13, где происходит усиление и выделение основной частоты сигнала, затем сигнал поступает на дешифратор 14, который выделяет принимаемые сигналы и идентифицирует их по длительности и количеству импульсов. Полученная информация поступает на устройство контроля и индикации 15, которое выдает информацию для оператора на стрелочный и светодиодный индикаторы и на головные телефоны или динамический громкоговоритель.

Использование: изобретение относится к трубопроводному транспорту, в частности к эксплуатации магистральных и промысловых трубопроводов, и предназначено для поиска и определения местонахождения с поверхности грунта застрявших и контроля прохождения движущихся очистных и диагностических устройств (снарядов). Сущность изобретения: устройство для определения местонахождения очистных и диагностических снарядов в трубопроводе включает передатчик, монтируемый на снаряде, и приемник с антенной для приема сигналов передатчика, располагаемый над трубопроводом. Передатчик излучает сигналы в диапазоне частот 7 - 11 Гц и со скважностью, которая устанавливается в зависимости от скорости движения снаряда. Передатчик содержит герметичный контейнер, в котором размещены автономный источник питания, соединенный через электронный ключ, управляемый блоком контроля напряжения питания, с модулятором, выход которого соединен с генератором, выход последнего соединен с излучающей антенной. Каркас излучающей антенны выполнен в виде цилиндра со щечками из немагнитного материала. Передатчик снабжен блоком временной задержки передачи сигналов, управляющим через схему И совместно с блоком контроля напряжения питания электронным ключом, включающим питание время-импульсного модулятора и генератора. Причем выход время-импульсного модулятора подключен к генератору, а выход генератора подключен к излучающей антенне. Приемник сигнала передатчика содержит дешифратор, вход которого соединен с выходом усилителя-преобразователя, а выход - с устройством контроля и индикации. 2 ил.

Устройство для определения местонахождения очистных и диагностических снарядов в трубопроводе, включающее приемник и передатчик электромагнитных сигналов, последний монтируется на снаряде и содержит герметичный контейнер, в котором размещены автономный источник питания, соединенный через электронный ключ, управляемый блоком контроля напряжения питания с модулятором, выход которого соединен с генератором, выход последнего соединен с излучающей антенной, представляющей собой катушку на металлическом каркасе с щечками, сигналы которой улавливает антенна переносного приемника, расположенного над трубопроводом на поверхности грунта, выход которой через усилитель-преобразователь соединен с устройством контроля и индикации, отличающееся тем, что передатчик сигналов настроен на частоту излучения 7 - 10 Гц, снабжен излучающей антенной, щечки каркаса которой выполнены из немагнитного материала, и блоком временной задержки передачи сигналов, управляющим через схему И электронным ключом, причем модулятор выполнен с изменяемой скважностью, а приемник содержит дешифратор, вход которого соединен с выходом усилителя-преобразователя, а выход - с устройством контроля и индикации.