СПОСОБ ВНУТРИТРУБНОГО КОНТРОЛЯ ТРУБОПРОВОДОВ С ДИНАМИЧЕСКИМ РЕЖИМОМ СКАНИРОВАНИЯ Российский патент 2003 года по МПК G01N29/04 G01N29/10 

Изобретение относится к способам ультразвукового или иного контроля трубопроводов большой протяженности, главным образом магистральных нефтепроводов, нефтепродуктопроводов, а также газопроводов, путем пропуска внутри трубопровода инспекционного снаряда (снаряда-дефектоскопа) с установленными на нем соответствующими контрольными датчиками, средствами измерений, преобразования и записи данных измерений в накопитель цифровых данных в процессе пропуска и обработки полученных данных после выполнения пропуска с целью идентификации дефектов стенок трубопровода, определения параметров идентифицированных дефектов и их положения на трубопроводе.

Известен способ внутритрубного ультразвукового контроля [1]-[3] путем пропуска внутри трубопровода инспекционного снаряда с установленными на нем ультразвуковыми датчиками, средствами измерений, обработки и хранения данных измерений, путем испускания в процессе пропуска зондирующих ультразвуковых импульсов и приема соответствующих отраженных ультразвуковых импульсов.

Известен также способ внутритрубного ультразвукового контроля [4]-[10] путем пропуска внутри трубопровода инспекционного снаряда с установленными на нем ультразвуковыми датчиками, средствами измерений, обработки и хранения данных измерений, путем испускания зондирующих ультразвуковых импульсов в процессе пропуска и приема соответствующих ультразвуковых импульсов, отраженных от внутренней и внешней стенок трубопровода, измерения времени хода указанных импульсов.

Период следования зондирующих ультразвуковых импульсов и скорость инспекционного снаряда внутри трубопровода определяют продольную разрешающую способность дефектоскопа. При заданном периоде сканирования (периоде следования зондирующих импульсов) шаг сканирования зависит от скорости снаряда: увеличивается при росте скорости и уменьшается при уменьшении скорости инспекционного снаряда. Скорость снаряда в нефтепроводе и нефтепродуктопроводе может быть до 2 м/с (неустановившееся значение до 6 м/с), в газопроводе - до 10 м/с (при условии обеспечения акустической связи ультразвуковых датчиков со стенкой трубопровода, например, с помощью жидкостной пробки). В процессе пропуска скорость снаряда меняется, и для обеспечения продольной разрешающей способности, не большей максимально допустимой, период следования зондирующих импульсов выбирается, исходя из максимальной скорости инспекционного снаряда, которая возможна при обследовании конкретного трубопровода.

В результате изменения скорости снаряда в процессе его пропуска на участках замедления снаряда при заданном периоде следования зондирующих импульсов происходит избыточное сканирование, которое приводит к увеличению объема измеренных данных на единицу длины трубопровода и соответственно нерациональному использованию накопителя данных.

В заявленном же способе выполняется динамическое сканирование, при котором частота обращения к датчикам (опроса, запуска датчиков) зависит от скорости снаряда в каждый момент времени.

Прототипом заявленного способа является способ контроля тонкостенных труб теплообменников [11] путем пропуска внутри трубопровода инспекционного снаряда с установленными на нем контрольными датчиками, измерителями пройденной дистанции, средствами измерений, обработки и хранения данных измерений, выполнения измерений, обработки и хранения данных измерений, путем периодического обращения к контрольным датчикам.

Указанный способ характеризуется тем, что период следования ультразвуковых импульсов устанавливают как функцию скорости снаряда внутри трубопровода и который задается вращением зондовой головки.

Недостатком такого способа является то, что кратковременное проскальзывание зондовой головки (или колеса одометра), характерное при контроле нефтепроводов, приводит к пропуску участков трубопровода из-за отсутствия зондирующих импульсов при отсутствии вращения головки (колеса одометра). Кроме того, описанный способ не может быть использован для контроля трубопроводов большой протяженности из-за неавтономности зондирующего устройства, используемого для реализации способа.

Заявленный способ внутритрубного контроля трубопроводов также выполняют путем пропуска внутри трубопровода инспекционного снаряда с установленными на нем контрольными датчиками, измерителями пройденной дистанции, средствами измерений, обработки и хранения данных измерений, выполнения измерений, обработки и хранения данных измерений, путем периодического обращения к контрольным датчикам.

Заявленный способ отличается от способа по прототипу тем, что от каждого измерителя пройденной дистанции принимают импульсы дистанции, число которых прямо пропорционально измеренной измерителем дистанции, после приема импульса от какого-либо из измерителей дистанции для каждого измерителя дистанции определяют промежуток времени между последними двумя импульсами, определяют минимальный промежуток времени среди указанных промежутков времени, определяют интервал времени от предыдущего обращения к контрольному датчику до следующего обращения к указанному контрольному датчику как функцию найденного минимального промежутка времени, выполняют обращение к указанному контрольному датчику через указанный интервал времени после предыдущего обращения.

Основной технический результат, достигаемый в результате реализации заявленного изобретения, состоит в том, что способ позволяет избежать переполнения накопителей данных при замедленном движении снаряда или его временном застревании в трубопроводе, при этом полностью исключить потери данных на участках трубопроводов, протяженность которых больше разрешения снаряда-дефектоскопа в направлении оси трубопровода, исключая при этом ошибки в оценке скорости снаряда при сбое измерителей дистанции (например, проскальзывании или заклинивании одного из одометров).

В развитии изобретения в процессе пропуска определяют время, прошедшее после последнего обращения к контрольному датчику, после определения указанного ранее минимального промежутка времени выполняют проверку условия, состоящего в том, что найденный минимальный промежуток времени составляет не менее указанного времени, прошедшего после последнего обращения к контрольному датчику до момента выполнения указанной проверки условия, указанный ранее интервал времени от предыдущего обращения к контрольному датчику до следующего обращения к указанному контрольному датчику определяют при выполнении указанного условия.

Реализация проверки указанного условия позволяет учитывать те случаи, когда прошедшее после последнего обращения к датчику время уже превысило найденное значение интервала времени и произвести запуск через найденный интервал после предыдущего обращения только при выполнении условия, а при его невыполнении произвести обращение к контрольному датчику немедленно.

Указанные промежутки времени определяют после каждого принятого импульса от каждого измерителя дистанции.

Поскольку обработка импульсов от измерителей дистанции занимает некоторое время в зависимости от используемого аппаратного обеспечения, а параметры измерителя дистанции могут изменяться с течением времени или по мере движения в трубопроводе (например, может уменьшаться эффективный диаметр колес одометров), целесообразна реализация, при которой указанный интервал времени есть линейная функция найденного минимального промежутка времени и не превышает найденный минимальный промежуток времени. Такая функция может учитывать эмпирически найденное изменение параметров, например, если каждому найденному минимальному промежутку времени соответствует интервал времени, меньший указанного промежутка, осуществляя тем самым сканирование трубопровода с разрешением, несколько меньшим (лучшим) с учетом некоторого запаса по разрешению.

Указанное ранее обращение к контрольным датчикам включает в себя запуск ультразвуковых датчиков, импульсы принимают от измерителей дистанции, выполненных в виде одометров.

Последовательно выполняют обращение к группе контрольных датчиков, через указанный ранее интервал времени после последнего обращения к контрольному датчику выполняют обращение к первому по времени обращения контрольному датчику из группы; последовательное обращение к датчикам позволяет использовать меньшее число каналов электронных трактов, однако при контроле трубопроводов большого диаметра используется большое количество датчиков по периметру, и последовательный запуск всех датчиков потребует значительного времени, что ограничивает скорость перемещения снаряда в трубопроводе, поэтому одновременно запускают несколько контрольных датчиков с указанным ранее интервалом времени между запусками.

Промежуток времени между соседними импульсами дистанции соответствует участку измеренной измерителем дистанции (одометром) дистанции 1-5 мм. Большее значение дистанции, соответствующей соседним импульсами дистанции, неприемлемо, поскольку это ограничит разрешение вдоль трубопровода, значение менее 1 мм практически неэффективно из-за избыточности информации о дистанции при необходимом на практике разрешении вдоль трубопровода 3-5 мм, кроме того, при меньшей дистанции, соответствующей интервалу между соседними импульсами от измерителя дистанции, проявляются вибрационные эффекты, из-за которых моментальные значения скорости снаряда существенно отличаются от средних значений на дистанции, равной продольному разрешению (3-5 мм).

В процессе пропуска определяют скорость снаряда внутри трубопровода, выполняют проверку условия, состоящего в том, что скорость снаряда составляет не менее минимального заранее заданного значения и не превышает максимальное заранее заданное значение, при выполнении указанного условия очередное обращение к контрольному датчику выполняют через указанный ранее интервал времени после последнего обращения к указанному контрольному датчику. Указанное здесь минимальное заранее заданное значение составляет 0,01-0,2 м/с, указанное здесь максимальное заранее заданное значение составляет 1-2 м/с.

В предпочтительном исполнении выполняют проверку условия, состоящего в том, что указанный ранее минимальный промежуток времени составляет не менее минимального заранее заданного значения и не более максимального заранее заданного значения, указанный ранее интервал времени после последнего обращения к указанному контрольному датчику определяют при выполнении указанного условия. Указанное здесь минимальное заранее заданное значение составляет 0,5-7,0 мс, указанное здесь максимальное заранее заданное значение составляет 20-140 мс. Реализация указанных действий позволяет избежать искажения данных из-за перегрузки аппаратуры по скорости обработки данных при скорости снаряда, превышающей допустимую, а также избежать потери данных о состоянии трубы в случае отказа измерителей дистанции, например, в результате ударных и вибрационных нагрузок на снаряд.

Промежутки времени между импульсами дистанции определяют с помощью счетчиков тактовых импульсов и регистров, импульсом от измерителя дистанции сбрасывают и запускают счетчик тактовых импульсов, подключенный к измерителю дистанции, от которого получен импульс, тем же импульсом дистанции сбрасывают и инициируют регистр, подключенный к указанному счетчику, на чтение данных из счетчика, соответствующих числу тактовых импульсов, подсчитанных счетчиком до прихода указанного импульса дистанции.

Указанный ранее минимальный промежуток времени определяют с помощью схемы сравнения цифровых значений, цифровые значения, соответствующие промежуткам времени между последними двумя импульсами от измерителя дистанции, для каждого измерителя дистанции подают на входы указанной схемы сравнения, на выход схемы пропускают минимальное из указанных значений.

Указанный ранее интервал времени определяют с помощью схемы сравнения цифровых значений и счетчика тактовых импульсов, на один из входов схемы подают цифровое значение, соответствующее указанному ранее минимальному промежутку времени между импульсами от измерителя дистанции, на второй вход схемы подают значение, подсчитываемое счетчиком тактовых импульсов, на логическом выходе схемы изменяют состояние при превышении значения, соответствующего числу тактовых импульсов, значения, установленного на другом входе схемы, по изменению состояния на указанном логическом выходе схемы сбрасывают счетчик тактовых импульсов и подают импульс обращения к контрольному датчику.

Указанная аппаратная реализация обработки данных о пройденной дистанции позволяет корректировать режим запуска после измерения каждого значения пройденной дистанции.

Оцифрованные параметры принятых импульсов (соответствующих зондирующим импульсам для каждого ультразвукового датчика) объединяют в кадры данных (для группы датчиков). Указанные параметры принятых импульсов включают в себя оцифрованные амплитудные значения импульсов и времени, прошедшего после запуска соответствующего зондирующего импульса, для каждого амплитудного значения.

Предпочтительна реализация, при которой кадр данных включает в себя указанные параметры принятых импульсов, соответствующих 10-1000 зондирующим импульсам для каждого датчика из группы ультразвуковых датчиков, для каждой указанной группы датчиков записывают значение времени, определяемое по таймеру, установленному в инспекционном снаряде, однозначно связанное с временем запуска каждого датчика из указанной группы датчиков.

Оцифрованные данные записывают в накопитель цифровых данных путем записи в файл нескольких (100-10000) указанных кадров данных, а также времени открытия файла и времени закрытия файла, указанное время определяют по часам компьютера, управляющего записью данных в накопитель.

Время по часам компьютера и время по таймеру синхронизируют между собой и с временем по таймеру, установленному вне инспекционного снаряда.

Указанная форма записи данных позволяет однозначно восстановить привязку измеренных данных по времени в случае искажения части данных в процессе преобразования, записи, хранения или считывания и идентифицировать причину сбоя, а также оптимизировать объем записанных данных при заданном объеме измеренных данных между потерей данных, соответствующих протяженным участкам трубопровода, при большом объеме кадров и файлов и увеличением объема данных при малых объемах кадров и файлов.

На фиг. 1 изображен внутритрубный ультразвуковой дефектоскоп в одном из конструктивных исполнений;
на фиг. 2 - зависимость скорости снаряда внутри трубопровода от времени его движения для некоторого участка обследованного трубопровода;
на фиг. 3 - зависимость продольного линейного ускорения снаряда внутри трубопровода от времени его движения для некоторого участка обследованного трубопровода;
на фиг.4 - схема преобразования одометрических данных, запуска и опроса ультразвуковых датчиков при ультразвуковом контроле стенки трубопровода.

В результате решения задачи повышения достоверности внутритрубного контроля магистральных трубопроводов были разработаны и изготовлены внутритрубные инспекционные снаряды (ультразвуковые, магнитные дефектоскопы, профилемеры) для обследования нефтепроводов, газопроводов, конденсатопроводов, нефтепродуктопроводов номинальным диаметром от 10" до 56". Изготовленные в предпочтительном исполнении инспекционные снаряды выдерживают давление среды до 80 атм., имеют проходимость около 85% номинального диаметра трубопровода, работают при температурах перекачиваемой среды от 0^oС до +70^oС, минимальный проходимый радиус поворота около 1,5 диаметра трубопровода. В снарядах реализованы виды взрывозащиты "Взрывонепроницаемая оболочка", "Искробезопасная электрическая цепь", "Специальный вид взрывозащиты".

На фиг. 1 изображен внутритрубный инспекционный снаряд для ультразвукового обследования трубопровода диаметром 38"-56" с толщиной стенки 4-30 мм в одном из конструктивных исполнений, который включает в себя: корпус 1, образующий взрывонепроницаемую оболочку, в которой располагается источник питания и электронная аппаратура для измерений, обработки и хранения получаемых данных измерений на основе бортового компьютера, управляющего работой инспекционного снаряда в процессе его движения внутри трубопровода. В качестве источника питания устанавливаются аккумуляторные батареи или батареи гальванических элементов общей емкостью до 1000 А•ч.

В хвостовой части снаряда установлены ультразвуковые датчики 2, попеременно излучающие и принимающие ультразвуковые импульсы. Установленные на корпусе снаряда полиуретановые манжеты 3 обеспечивают центровку снаряда внутри трубопровода и продвижение снаряда потоком перекачиваемой по трубопроводу среды. Колеса установленных на корпусе дефектоскопа одометров 4 прижимаются к внутренней стенке трубопровода. При движении снаряда одометры генерируют импульсы, число которых пропорционально измеренной одометром дистанции, импульсы от одометров проходят обработку в схеме, обеспечивающей согласование времени запуска ультразвуковых датчиков с показаниями одометров, информация о длине пройденного пути, измеренная одометрами, записывается в накопитель бортового компьютера и позволяет после выполнения диагностического пропуска и обработки накопленных данных определить положение дефектов на трубопроводе и соответственно место последующей экскавации и ремонта трубопровода.

Инспекционный снаряд помещают в трубопровод и включают перекачку продукта (нефти, нефтепродукта) по трубопроводу, и снаряд приходит в движение.

При решении задачи ультразвуковой толщинометрии ультразвуковые импульсы испускают перпендикулярно внутренней поверхности трубопровода. Указанные импульсы частично отражаются от внутренней стенки трубопровода, от внешней стенки трубопровода или от области дефекта, например расслоения металла в стенке трубы. Частично ультразвуковые импульсы проходят через границу сред, образуемую внешней стенкой трубопровода.

После испускания ультразвуковых импульсов ультразвуковые датчики переключаются в режим приема отраженных импульсов и принимают импульсы, отраженные от внутренней стенки, импульсы, отраженные от внешней стенки трубы, либо импульсы, отраженные от указанной области дефекта стенки.

С целью обнаружения трещин в стенке трубопровода ультразвуковые импульсы испускают под углом около 17-19^o к нормали внутренней поверхности трубопровода. Указанные импульсы частично отражаются от внутренней стенки трубопровода, от внешней стенки трубопровода или от трещиноподобного дефекта. Частично ультразвуковые импульсы проходят через границы сред или отражаются, ослабляя тем самым полезный отраженный импульс.

После испускания ультразвуковых импульсов ультразвуковые датчики переключаются в режим приема отраженных импульсов и принимают импульсы, отраженные от трещиноподобного дефекта.

Полученные цифровые данные о временных промежутках, соответствующих времени хода ультразвуковых импульсов, и амплитудах импульсов преобразуют и записывают в накопитель цифровых данных бортового компьютера.

При магнитном контроле стенки трубопровода намагничивают некоторую область стенки трубопровода и с помощью датчиков магнитного поля измеряют составляющие магнитного поля вблизи намагниченной области стенки трубопровода. Измерение магнитного поля производят путем периодического обращения к датчикам магнитного поля (путем опроса датчиков). Наличие трещин или дефектов, связанных с потерей металла (коррозия, задиры), приводит к изменению величины и характера распределения магнитной индукции.

Аналогичным образом производят внутритрубный контроль путем периодического обращения к датчикам иного типа (магнитооптическим, оптическим, электромагнитно-акустическим, датчикам профиля сечения трубопровода, например, путем периодического обращения к датчикам угла поворота рычагов, прижимаемых к внутренней поверхности трубопровода, и иным датчикам).

Фиг. 2 иллюстрирует характерную зависимость скорости снаряда V внутри трубопровода, выраженную в метрах в секунду, от времени движения снаряда t, выраженного в минутах. При скорости, с которой снаряд двигался большую часть времени (около 0,8 м/с), период следования зондирующих импульсов должен быть не более 4,1 мс. При скорости снаряда по позиции 21 около 7,2 м/с и максимальном разрешении вдоль трубы 3,3 мм период следования зондирующих импульсов должен быть не более 0,46 мс. При неизменном периоде следования зондирующих импульсов 4,1 мс всплеск по скорости 21 привел бы к потере данных на участке более 50 м. А выполнение внутритрубного контроля с периодом следования импульсов 0,46 мс обеспечило бы отсутствие потерь данных, но объем измеренных данных при этом был бы в 8-9 раз больше при разрешении на основной части трубопровода 0,4 мм, в то же число раз меньшим, чем достаточно для идентификации дефектов и определения их параметров при последующей обработке данных (тем более при сильном затормаживании снаряда, показанном позицией 22).

Фиг.3 иллюстрирует характерную зависимость продольного линейного ускорения снаряда внутри трубопровода "а", выраженную в единицах g (ускорения свободного падения), от времени t его движения, выраженного в секундах.

Для оптимизации периода сканирования (излучения зондирующих импульсов) реализована схема обработки данных от одометров 41, 42, 43 фиг.4, реализованная на следующих элементах фиг.4: тактовый генератор 44, счетчики 45, 46, 47, 48, регистры 49, 50, 51, 52, схемы сравнения данных 53, 54, 55. Скорость снаряда определяют с помощью трех одометров 41, 42, 43: принимают нормированные импульсы от одометров, число импульсов от одометра прямо пропорционально измеренной одометром дистанции, импульсы подают на управляющие входы счетчиков 45, 46, 47, на счетные входы которых подают импульсы от тактового генератора 44. Выходы данных счетчиков 45, 46, 47 подключены к соответствующим входам регистров 49, 50, 51, выходы которых подключены к входам данных схемы сравнения данных 53. Импульсы от одометров подключены также к управляющим входам регистров 49, 50, 51, которые инициируют считывание новых значений данных из счетчиков 45, 46, 47, которые, таким образом, отсчитывают время (число тактовых импульсов).

Схема 53 пропускает на выход минимальное из значений на входе. Это минимальное значение подают на вход схемы сравнения 54, на второй вход данных схемы 54 подают данные из регистра 52, на который, в свою очередь, значение подается из модулей преобразования цифровых данных 56. Схема 54 пропускает на выход наибольшее из двух значений на входе, значение в регистре 52 соответствует минимальному допустимому интервалу времени между запусками ультразвуковых датчиков. Если значение из схемы 53 больше значения из регистра 52, датчики запускают с интервалом из схемы 53, в противном случае - с фиксированным интервалом из 52. Значение из схемы 54 подают на один из входов схемы сравнения данных 55, на второй вход схемы 55 подают выход данных счетчика тактовых импульсов 48, на счетный вход которого подают тактовые импульсы с генератора тактовых импульсов 44. Схема сравнения 55 формирует на логическом выходе управляющее состояние (изменение состояния), если значение из счетчика 48 превышает значение из схемы 54. Логический выход схемы 55 подключен к входу сброса счетчика 48 и через модули преобразования цифровых данных 56 к управляющему входу мультиплексора 57. Импульс с выхода схемы 55, таким образом, запускает ультразвуковой датчик, сбрасывает счетчик 48, который начинает отсчитывать интервал времени, через который будет произведен очередной запуск первого из группы датчика, и этот интервал равен значению с выхода схемы 54.

Последовательный запуск и опрос ультразвуковых датчиков 2, возбуждаемых генераторами 58, реализуется с помощью мультиплексора 57, обеспечивающего последовательный запуск генераторов 58 и сумматора 59, обеспечивающего последовательный опрос датчиков 2. Сигнал запуска датчика, поступающий на вход мультиплексора 57, последовательно инициирует генераторы 58, которые соответственно последовательно возбуждают ультразвуковые датчики 2. Сигнал (импульс) с датчиков 2 снимается через сумматор 59 на усилитель 60, с выхода которого импульс от датчика проходит аналого-цифровое преобразование амплитуд в аналого-цифровом преобразователе (АЦП) 61, оцифрованные амплитуды из АЦП 61 подаются в модули преобразования цифровых данных 56. Преобразованные в модуле 56 цифровые данные подают в бортовой компьютер 57, где данные записывают в накопитель цифровых данных 58, данные записывают в файлы с записью времени открытия и времени закрытия файла по таймеру.

После приема очередного одометрического импульса от какого-либо из одометров 41, 42, 43 для каждого одометра определяют промежуток времени между последними двумя одометрическими импульсами (соответствующие значения заносятся в регистры 49, 50, 51), с помощью схемы сравнения данных 53 определяют минимальный промежуток времени среди указанных промежутков времени, обращение к первому в последовательности ультразвуковому датчику 2 выполняют через найденный минимальный промежуток времени. С помощью счетчика 48 тактовых импульсов с тактового генератора 44 определяют время, прошедшее после последнего обращения к ультразвуковому датчику, с помощью схемы 55 выполняют проверку условия, состоящего в том, что найденный минимальный промежуток времени из схемы 53 составляет не менее указанного времени, указанный ранее интервал времени определяют (отсчитывают) при выполнении указанного условия, при невыполнении указанного условия на выходе схемы 55 изменяется состояние и датчик запускается немедленно.

В изображенной на фиг.4 схеме значение из схемы 53 непосредственно поступает на вход данных схемы 54, а из схемы 54 - на вход данных схемы 55, и, таким образом, реализуется алгоритм, при котором интервал времени, через который будет произведен очередной запуск датчика, совпадает с найденным минимальным промежутком времени.

Для реализации алгоритма, при котором интервал времени есть функция (линейная) найденного минимального промежутка времени, данные с выхода данных схемы 53 проходят на вход схемы 54 через управляемую схему изменения входного значения, и/или данные с выхода данных схемы 54 проходят на вход схемы 55 через управляемую схему изменения входного значения, управляющий вход указанной схемы изменения подключен к модулям преобразования цифровых данных, откуда задается величина или функция изменения входного значения.

Одновременно запускают несколько ультразвуковых датчиков с указанным в ранее интервалом времени. Промежуток времени между соседними одометрическими импульсами соответствует участку измеренной одометром дистанции около 3 мм. Определяют скорость снаряда внутри трубопровода, выполняют проверку условия, состоящего в том, что скорость снаряда составляет не менее 0,1 и не более 1,5 м/с, путем выполнения проверки условия, состоящего в том, что указанный ранее минимальный промежуток времени составляет не менее минимального заранее заданного значения и не более максимального заранее заданного значения.

Если скорость снаряда меньше 0,1 м/с (указанный минимальный промежуток времени больше 30 мс), то датчики запускают с периодом около 30 мс. Если скорость снаряда больше 1,5 м/с (указанный минимальный промежуток времени меньше 2 мс), то датчики запускают с периодом около 2 мс.

Возможности аппаратной реализации элементов 45-47, 49-51, 52, 53, 54, 55 и управляемой схемы изменения входного значения хорошо известны из уровня техники, и с учетом требования компактности оборудования, подлежащего пропуску внутри трубопровода, предпочтительна реализация этих элементов на программируемых логических интегральных схемах [14] стр.425. В инспекционных снарядах ЗАО "Нефтегазкомплектсервис" указанные элементы реализованы на программируемой микросхеме Xilinx XC5210 с временем переключения логического элемента 6-7 нс. Представленная схема обработки импульсов от измерителей дистанции может быть также реализована и на широко распространенных микросхемах ТТЛ или ТТЛШ с временем переключения логического элемента 5-70 нс, а также на энергоэкономичных КМОП-микросхемах с временем переключения логического элемента 70-200 нс. Микросхемы, реализующие схему изменения входного значения, хорошо известны как арифметические устройства и могут быть представлены, в частности, микросхемами ТТЛ К530ИК1 или К1533ИПЗ (зарубежный аналог: LS181) [12] стр. 135, 140 или аналогичными микросхемами КМОП. Также хорошо известны из уровня техники микросхемы, реализующие функции счетчиков 45-48, например, К1533ИЕ9 (ALS160) [12] стр.194, регистров 49-52, например, К1533ИР22 (ALS373) или К1533ИР24 (ALS299) [12] стр.176, 177, элементов сравнения и мультиплексирования 53, 54, например, К1533СП1 (LS85) и К1533КП16, КП18 (ALS353, ALS158) [12] стр.176, 177; элемента сравнения 55, например, К1533СП1 (LS85) - [12] стр.149; могут быть использованы также соответствующие КМОП и иные аналоги [13] стр. 104-114, стр.123-128. Те же функции, которые реализуются в известных микросхемах ТТЛ и КМОП, могут быть реализованы и в программируемых логических интегральных схемах (ПЛИС). При любой указанной реализации момент сравнения найденного минимального промежутка времени со значением времени, прошедшего с момента последнего обращения к контрольному датчику, до момента сравнения, практически совпадает с моментом прихода импульса от одометра, по приходу которого были запущены функции поиска минимального промежутка времени.

В соответствии с алгоритмом, реализуемым программой бортового компьютера, оцифрованные измеренные данные от нескольких датчиков объединяются в кадры данных, в кадр данных заносятся параметры принятых импульсов, соответствующих зондирующим импульсам для каждого ультразвукового датчика, а также время, однозначно связанное с временем запуска указанных зондирующих импульсов. Указанные параметры принятых импульсов включают в себя оцифрованные амплитудные значения импульсов и времени после запуска соответствующего зондирующего импульса для каждого амплитудного значения. В предпочтительном варианте указанные параметры принятых импульсов включают в себя оцифрованные амплитудные значения в максимуме импульсов и соответствующее максимуму время после запуска соответствующего зондирующего импульса. Кадр данных включает в себя указанные параметры принятых импульсов, соответствующих 64 зондирующим импульсам для каждого ультразвукового датчика.

Оцифрованные данные записывают в накопитель цифровых данных путем открытия файла, записи времени открытия файла, записи в файл 20 указанных кадров данных, записи времени закрытия файла, закрытия файла, указанное время определяют по часам компьютера, управляющего записью данных в накопитель, указанное ранее время определяют по таймеру, установленному в инспекционном снаряде, время по часам компьютера и время по таймеру синхронизируют между собой и с временем по таймеру, установленному вне инспекционного снаряда перед пропуском инспекционного снаряда и после пропуска инспекционного снаряда.

По завершении контроля заданного участка трубопровода снаряд-дефектоскоп извлекают из трубопровода и переносят накопленные в процессе диагностического пропуска данные на компьютер вне снаряда.

Последующий анализ записанных данных позволяет идентифицировать дефекты стенки трубопровода и определить их положение на трубопроводе с целью последующего ремонта дефектных участков трубопровода.

Источники информации
1. Патент RU 2018817, МПК G 01 N 29/10, дата публикации 30.08.94.

2. Патент RU 2042946, MПK G 01 N 29/04, дата публикации 27.08.95.

3. Патент RU 2108569, MПK G 01 N 29/04, дата публикации 10.04.98.

4. Патент US 4162635, MПK G 01 N 29/04, дата публикации 31.07.79.

5. Международная заявка WO 96/13720, МПК G 01 N 29/10, дата публикации 09.05.96 (патентные документы-аналоги: US 5587534, СА 2179902, ЕР 0741866, AU 4234596, JP 3058352).

6. Европейский патент ЕР 0304053, МПК G 01 N 29/00, дата публикации 15.03.95 (патентные документы-аналоги: US 4964059, СА 1292306, NO 304398, JP 1050903).

7. Европейский патент ЕР 0271670, MПK G 01 N 29/04, дата публикации 13.12.95 (патентные документы-аналоги: US 4909091, СА 1303722, DE 3638936, NO 302322, JP 63221240).

8. Европейский патент ЕР 0616692, МПК G 01 N 29/10, дата публикации 28.09.94 (патентные документы-аналоги: WO 9312420, US 5635645, СА 2125565, DE 4141123, JP 2695702).

9. Европейский патент ЕР 0561867, MПK G 01 N 29/04, дата публикации 26.10.94 (патентные документы-аналоги: WO 9210746, US 5497661, СА 2098480, DE 4040190).

10. Патент US 5460046, МПК G 01 N 29/24, дата публикации 24.10.95 (патентные документы-аналоги: ЕР 0684446, JP 7318336).

11. Патент США US 5062300, МПК G 01 N 29/06, дата публикации 05.11.91 (патентные документы-аналоги: СА 1301299, ЕР 0318387, DE 3864497, FR 2623626, JP 2002923).

12. Г. Р. Аванесян, В. П. Левшин. "Интегральные микросхемы ТТЛ, ТТЛШ. Справочник". - М.: Машиностроение, 1993.

13. Ю.А.Быстров, Я.М.Великсон, В.Д.Вогман. "Электроника: Справочная книга" /Под ред. Ю.А.Быстрова. - СПб.: Энергоатомиздат, 1996.

14. М. Х. Джонс. "Электроника - практический курс". - М.: Постмаркет, 1999.

Изобретение относится к способам ультразвукового или иного контроля трубопроводов большой протяженности и может быть использовано для обнаружения и идентификации дефектов магистральных нефтепроводов, нефтепродуктопроводов, а также газопроводов. Избежание переполнения накопителей данных при замедленном движении снаряда, исключение потерь данных на участках трубопроводов, протяженность которых больше разрешения снаряда-дефектоскопа в направлении оси трубопровода, исключение при этом ошибки в оценке скорости снаряда при сбое в работе измерителя дистанции достигается за счет того, что пропускают внутри трубопровода инспекционный снаряд с установленными на нем контрольными датчиками, измерителями пройденной дистанции, средствами измерений, обрабатывают и хранят данные измерений, выполняют измерения, обрабатывают и хранят данные измерений путем периодического обращения к контрольным датчикам. От каждого измерителя пройденной дистанции принимают импульсы, число которых прямо пропорционально измеренной измерителем дистанции. После приема импульса от какого-либо из измерителей дистанции для каждого измерителя дистанции определяют промежуток времени между последними двумя импульсами. Определяют минимальный промежуток времени среди указанных промежутков времени, определяют интервал времени от предыдущего обращения к контрольному датчику до следующего обращения к контрольному датчику как функцию найденного минимального промежутка времени, выполняют обращение к контрольному датчику через указанный интервал времени после предыдущего обращения. 16 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ внутритрубного контроля трубопроводов путем пропуска внутри трубопровода инспекционного снаряда с установленными на нем контрольными датчиками, измерителями пройденной дистанции, средствами измерений, обработки и хранения данных измерений, выполнения измерений, обработки и хранения данных измерений путем периодического обращения к контрольным датчикам, отличающийся тем, что от каждого измерителя пройденной дистанции принимают импульсы, число которых прямо пропорционально измеренной измерителем дистанции, после приема импульса от какого-либо из измерителей дистанции для каждого измерителя дистанции определяют промежуток времени между последними двумя импульсами, определяют минимальный промежуток времени среди указанных промежутков времени, определяют интервал времени от предыдущего обращения к контрольному датчику до следующего обращения к указанному контрольному датчику как функцию найденного минимального промежутка времени, выполняют обращение к указанному контрольному датчику через указанный интервал времени после предыдущего обращения. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в процессе пропуска инспекционного снаряда определяют время, прошедшее после последнего обращения к контрольному датчику, после определения указанного в п. 1 минимального промежутка времени выполняют проверку условия, состоящего в том, что найденный минимальный промежуток времени составляет не менее указанного времени, прошедшего после последнего обращения к контрольному датчику, до момента выполнения указанной проверки условия, указанный в п. 1 интервал времени от предыдущего обращения к контрольному датчику до следующего обращения к указанному контрольному датчику определяют при выполнении указанного условия. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанные промежутки времени определяют после каждого принятого импульса от каждого измерителя дистанции. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный в п. 1 интервал времени есть линейная функция найденного минимального промежутка времени. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный в п. 1 интервал времени не превышает найденный минимальный промежуток времени. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанное в п. 1 обращение к контрольным датчикам включает в себя запуск ультразвуковых датчиков, импульсы принимают от измерителей дистанции, выполненных в виде одометров. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что последовательно выполняют обращение к группе контрольных датчиков, через указанный в п. 1 интервал времени после предыдущего обращения выполняют обращение к первому по времени обращения контрольному датчику из группы. 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что одновременно запускают несколько контрольных датчиков с указанным в п. 1 интервалом времени между запусками. 9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что промежуток времени между соседними импульсами от измерителя дистанции соответствует участку измеренной измерителем дистанции 1-5 мм. 10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в процессе пропуска определяют скорость снаряда внутри трубопровода, выполняют проверку условия, состоящего в том, что скорость снаряда составляет не менее минимального заранее заданного значения и не превышает максимальное заранее заданное значение, при выполнении указанного условия очередное обращение к контрольному датчику выполняют через указанный в п. 1 интервал времени после последнего обращения к указанному контрольному датчику. 11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что указанное в п. 10 минимальное заранее заданное значение составляет 0,01-0,2 м/с, указанное в п. 10 максимальное заранее заданное значение составляет 1-2 м/с. 12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выполняют проверку условия, состоящего в том, что указанный в п. 1 минимальный промежуток времени составляет не менее минимального заранее заданного значения и не более максимального заранее заданного значения, указанный в п. 1 интервал времени после последнего обращения к указанному контрольному датчику определяют при выполнении указанного условия. 13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что указанное в п. 12 минимальное заранее заданное значение составляет 0,5-7,0 мс, указанное в п. 12 максимальное заранее заданное значение составляет 20-140 мс. 14. Способ по п. 1, отличающийся тем, что промежутки времени между импульсами от измерителей дистанции определяют с помощью счетчиков тактовых импульсов и регистров, импульсом от измерителя дистанции сбрасывают и запускают счетчик тактовых импульсов, подключенный к измерителю дистанции, от которого получен импульс, тем же импульсом от измерителя дистанции сбрасывают и инициируют регистр, подключенный к указанному счетчику, на чтение данных из счетчика, соответствующих числу тактовых импульсов, подсчитанных счетчиком до прихода указанного импульса от измерителя дистанции. 15. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный в п. 1 минимальный промежуток времени определяют с помощью схемы сравнения цифровых значений, цифровые значения, соответствующие промежуткам времени между последними двумя импульсами от измерителя дистанции, для каждого измерителя дистанции подают на входы указанной схемы сравнения, на выход схемы пропускают минимальное из указанных значений. 16. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный в п. 1 интервал времени определяют с помощью схемы сравнения цифровых значений и счетчика тактовых импульсов, на один из входов схемы подают цифровое значение, соответствующее указанному в п. 1 минимальному промежутку времени между импульсами от измерителей дистанции, на второй вход схемы подают значение, подсчитываемое счетчиком тактовых импульсов, на логическом выходе схемы изменяют состояние при превышении значением, соответствующим числу тактовых импульсов, значения, установленного на втором входе схемы, по изменению состояния на указанном логическом выходе схемы сбрасывают счетчик тактовых импульсов и подают импульс обращения к контрольному датчику. 17. Способ по п. 1, отличающийся тем, что оцифрованные параметры импульсов объединяют в кадры данных, параметры принимаемых импульсов включают в себя оцифрованные амплитудные значения импульсов и времени, прошедшего после запуска соответствующего зондирующего импульса, для каждого амплитудного значения.