ВНУТРИТРУБНЫЙ ДЕТЕКТОР ВРЕЗОК (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2006 года по МПК F17D5/00 G01N27/83 

Заявленное изобретение относится к вспомогательным устройствам контроля за состоянием эксплуатируемых магистральных трубопроводов, главным образом нефтепроводов и нефтепродуктопроводов, путем пропуска внутри обследуемого трубопровода устройства типа поршня, движимого внутри трубопровода потоком транспортируемого по трубопроводу продукта. В поршне установлен источник питания и средства измерений и обработки данных измерений, на корпусе поршня установлены датчики, чувствительные к несплошности материала стенок трубопроводов, в частности к сквозным отверстиям малого диаметра в местах несанкционированных отводов (врезок) от обследуемого трубопровода.

Известны внутритрубные магнитные дефектоскопы, способные обнаруживать несплошность материала стенок трубопроводов и в том числе врезки ("Дефектоскопия", №1, 2000, стр.3-17), включающие в себя корпус, установленные на корпусе средства намагничивания стенки трубопровода и датчики магнитного поля в виде импедансных феррозондов;

внутритрубный магнитный дефектоскоп British Gas Corporation (GB 2044459, МПК: G 01 N 27/82, 15.10.1980, патент-аналог: US 4330748), а также внутритрубный магнитный дефектоскоп Vetco Pipeline Services Inc. (US 5532587, МПК: G 01 N 27/72, 02.07.1996, патентный документ-аналог: СА 2085048), включающий корпус, установленные на корпусе средства намагничивания стенки трубопровода, эластичные манжеты, индукционные датчики магнитного поля, установленные в виде двух поясов таким образом, что датчики второго пояса перекрывают области на стенке трубопровода, соответствующие зазорам между датчиками первого пояса датчиков;

внутритрубный магнитный интроскоп (Абакумов А.А. Магнитная интроскопия. - М.,1996, стр.258-262), включающий в себя корпус, установленные на корпусе средства намагничивания стенки трубопровода и датчики магнитного поля в виде магнитодиодов или магниторезисторов; внутритрубный магнитный дефектоскоп фирмы Vetco (патент US 3899734, МПК: G 01 R 33/12, 12.08.75, патентные документы-аналоги: СА 1007299, DE 2423113, FR 2229970, GB 1471595, JP 50017694), включающий в себя корпус, установленные на корпусе средства намагничивания стенки трубопровода, эластичные манжеты и полупроводниковые датчики магнитного поля в виде магнитодиодов;

внутритрубный магнитный дефектоскоп (SU 1157443, МПК: G 01 N 27/82, 23.05.85), включающий корпус, систему намагничивания стенки трубопровода, магниточувствительные элементы, размещенные во внутренней полости эластичной (резиновой) манжеты.

Дефектоскопы пропускают внутри обследуемого трубопровода, средства намагничивания стенки трубопровода приводят в состояние магнитного насыщения материал стенки трубопровода. Датчики магнитного поля измеряют напряженность магнитного поля в непосредственной близости от внутренней поверхности стенки трубы. При наличии дефекта материала стенки трубопровода, включая отверстие в стенке, вблизи датчика магнитного поля, магнитное поле в этой зоне искажается и датчик регистрирует величину изменения напряженности магнитного поля, сигнал с датчика преобразуется и записывается на накопитель данных. После выполнения пропуска дефектоскопа и его извлечения из трубопровода данные переносят на компьютер, находящийся вне дефектоскопа, и с помощью программы интерпретации по сигналам от датчиков, отражающим искажения магнитного поля, идентифицируют дефекты несплошности материала стенки, определяют их тип и геометрические параметры, а также местоположение на трубе для последующего ремонта дефектного участка трубопровода.

У всех указанных магнитных дефектоскопов средства намагничивания стенки трубопровода выполнены в виде набора постоянных магнитов, на которых установлены стальные щетки, а датчики магнитного поля установлены между щетками.

Использование постоянных магнитов и стальных щеток утяжеляет дефектоскоп и уменьшает его проходимость через участки сужения сечения трубопровода, элементы трубопроводной арматуры, гофрированные участки и на поворотах малого радиуса. Кроме того, значительный вес снаряда препятствует прохождению дефектоскопа через вертикальные участки трубопровода и участки с большим углом подъема. Использование электромагнитов позволяет уменьшить вес магнитной системы, однако это требует дополнительного источника питания. Использование как батарей химических элементов, так и турбинных генераторов сопряжено с увеличением как суммарного веса дефектоскопа, так и габаритов, что в свою очередь ограничивает проходимость дефектоскопа через повороты. Чтобы избежать этого, применяют многосекционные конструкции, однако это приводит к увеличению суммарной длины дефектоскопа и невозможности его использования на участках трубопроводов, которые оборудованы камерами запуска/приема, адаптированными под запуск и прием односекционных очистных скребков, что не позволяет запускать в трубопровод многосекционное изделие. Все это ограничивает диапазон трубопроводов, на которых может быть использован магнитный дефектоскоп для обнаружения врезок.

Известны также внутритрубные магнитные дефектоскопы Pipetronix Ltd. (ЕР 0825435, МПК: G 01 N 27/90, 25.02.1998, патентные документы-аналоги: US 5864232, СА 2184327, JP 10090230, NO 971959), включающие корпус, установленные на корпусе средства намагничивания стенки трубопровода, эластичные манжеты, многоэлементные преобразователи магнитного поля, каждый из которых содержит несколько чувствительных элементов, заформованных в полиуретане в форме параллелограмма, с керамическими вставками на поверхности многоэлементного преобразователя, скользящими по внутренней поверхности трубопровода,

а также внутритрубный магнитный дефектоскоп ЗАО Инженерный центр "ВНИИСТ-ПОИСК" (RU 2133032, МПК: G 01 N 27/83, 10.07.1999), включающий корпус, систему намагничивания стенки трубопровода, множество элементов, чувствительных к магнитному полю, каждый из которых подключен к одному из входов соответствующего дифференциального усилителя, множество которых размещено в корпусе дефектоскопа.

Указанные дефектоскопы также пропускают внутри обследуемого трубопровода, а после выполнения пропуска по сигналам от датчиков, отражающим искажения магнитного поля, идентифицируют дефекты несплошности, определяют их тип и геометрические параметры, а также местоположение на трубе для последующего ремонта дефектного участка трубопровода.

Общим недостатком использования таких дефектоскопов для обнаружения несанкционированных врезок является то, что удаленность магниточувствительных элементов, расположенных вблизи внутренней поверхности трубопровода, от соответствующих дифференциальных усилителей, размещенных в герметичной оболочке корпуса дефектоскопа, усиливает шумовые факторы и требует повышенного питания магниточувствительных элементов для обеспечения достаточного соотношения сигнал/шум на входах усилителей, расположенных в оболочке. Для обнаружения отводов диаметром около 8 мм в трубопроводе с условным проходом 1000 мм требуются сотни магниточувствительных элементов, и энергопотребление такого количества датчиков составляет значительную часть общего энергопотребления аппаратуры, установленной в дефектоскопе. Как результат, повышенное потребление питания требует наличия батарей питания большей емкости, что, как указывалось ранее, приводит к ограничению диапазона (номенклатуры) трубопроводов, на которых может быть использован магнитный дефектоскоп для обнаружения врезок.

Известно устройство обнаружения неразрешенного отбора продуктов транспортировки из трубопровода (патент РФ RU 2191322 от 20.10.2002, МПК: F 17 D 5/00), содержащее электронные блоки, датчик пройденного пути, датчик отверстий в стенке трубопровода, выполненный в виде кольца из изоляторных элементов, на каждом из которых закреплен электрод, соединенный с генератором ВЧ напряжения и пороговым устройством. Элементы, чувствительные к несплошности материала стенки трубопровода, регистрируют изменение емкости, возникающее при движении элемента вблизи сквозного отверстия в стенке трубы.

К достоинствам такого устройства относится небольшой вес и низкая потребляемая мощность датчика несплошности, что обусловливает возможности широкого применения в трубопроводах сложного и изменяющегося профиля. Однако эффективность идентификации отвода существенно ограничена большим числом ложных срабатываний, возникающих в связи с тем, что неровности внутренней поверхности трубы и посторонние предметы в полости трубопровода (сварочные электроды, подкладные кольца, металлический инструмент, разнообразный металлический мусор) вызывают локальные изменения емкости, детектируемые чувствительными емкостными элементами датчика.

Известен внутритрубный детектор врезок (патент RU 2191323 от 20.10.2002, МПК: F 17 D 5/00), содержащий электронные блоки, датчик пройденного пути, датчик несплошности материала в стенке трубопровода, выполненный в виде кольца из немагнитных элементов, на которых закреплены магнитопроводы с обмотками, прижатые к стенке трубы полюсами, расположенными параллельно оси трубопровода. В случае, если один из чувствительных магнитных элементов встает своим полюсом напротив сквозного отверстия в стенке, индуктивность обмотки резко падает. Анализ соответствующих сигналов позволяет идентифицировать сквозные отверстия.

К основному недостатку этого устройства также относится большая потребляемая мощность индуктивных датчиков.

Известен внутритрубный магнитный дефектоскоп British Gas Corporation (патент SU 745386, МПК: G 01 N 27/82, 30.06.1980), который может быть использован для внутритрубного обнаружения врезок, содержащий корпус, источник питания, датчики, чувствительные к несплошности материала стенки трубопровода, средства измерений и обработки данных измерений, причем датчики установлены в держателях датчиков, установленных на корпусе дефектоскопа по периметру вокруг оси симметрии дефектоскопа и выполненных способными примыкать к внутренней поверхности трубопровода, каждый из указанных датчиков выполнен в виде многоэлементного преобразователя магнитного поля и включает в себя группу из четырех магниточувствительных элементов в виде элементов Холла. В одном из описанных вариантов исполнения дефектоскоп содержит щеточные средства намагничивания стенки трубы. В другом варианте в многоэлементном преобразователе установлен постоянный магнит.

Основным недостатком использования этого дефектоскопа для обнаружения несанкционированных отводов также является удаленность магниточувствительных элементов, расположенных вблизи внутренней поверхности трубопровода, от соответствующих дифференциальных усилителей, размещенных в герметичной оболочке корпуса дефектоскопа, и, как следствие, повышенное питание магниточувствительных элементов для обеспечения достаточного соотношения сигнал/шум на входах усилителей, расположенных в оболочке, и требование наличия батарей питания большей емкости.

Прототипом заявленного изобретения по двум вариантам является магнитный дефектоскоп (патент RU 2176082, МПК: G 01 N 27/83, 20.11.2001), который может быть использован для внутритрубного обнаружения врезок, пропускаемый внутри обследуемого трубопровода, содержащий корпус, источник питания, датчики, чувствительные к несплошности материала стенки трубопровода, средства измерений и обработки данных измерений, подключенные к источнику питания и указанным датчикам, причем датчики установлены в держателях датчиков, установленных на корпусе детектора по периметру вокруг оси симметрии дефектоскопа, каждый из указанных датчиков выполнен в виде многоэлементного преобразователя магнитного поля и содержит несколько магниточувствительных элементов, а также мультиплексор и усилитель, при этом выходы магниточувствительных элементов подключены к входам мультиплексора, выходы мультиплексора подключены к входам усилителя, выходы усилителя подключены к указанным средствам измерений и обработки данных измерений.

Дефектоскоп характеризуется тем, что его корпус содержит магнитопровод, на котором установлены два пояса магнитов с установленными на них ферромагнитными щетками. Магнитопровод, магниты, щетки и стенка стальной трубы образуют замкнутую магнитную цепь и обеспечивают введение материала стенки трубы в состояние магнитного насыщения для обнаружения утечки магнитного потока с помощью многоэлементных преобразователей магнитного поля, установленных между поясами щеток.

Основным недостатком прототипа является использование постоянных магнитов, магнитопровода и стальных щеток, что, как указано ранее, уменьшает проходимость дефектоскопа через участки сужения сечения трубопровода, элементы трубопроводной арматуры, гофрированные участки, на поворотах малого радиуса и других участках трубопровода со сложным профилем.

Заявленный внутритрубный детектор врезок представляет собой магнитный детектор несплошности материала стенок трубопровода.

Заявленный внутритрубный детектор врезок, пропускаемый внутри обследуемого трубопровода, по первому варианту также содержит корпус, источник питания, датчики, чувствительные к несплошности материала стенки трубопровода, средства измерений и обработки данных измерений, подключенные к источнику питания и указанным датчикам, причем датчики установлены в держателях датчиков, установленных на корпусе детектора по периметру вокруг оси симметрии детектора, каждый из указанных датчиков выполнен в виде многоэлементного преобразователя магнитного поля и содержит несколько магниточувствительных элементов, а также мультиплексор и дифференциальный усилитель, при этом выходы мультиплексора подключены к входам дифференциального усилителя, выходы (выход) дифференциального усилителя подключены к указанным средствам измерений и обработки данных измерений.

В отличие от прототипа заявленный детектор врезок по первому варианту характеризуется тем, что многоэлементный преобразователь содержит также один или несколько постоянных магнитов, при этом каждый магнит имеет плоскость, параллельную оси симметрии детектора, магниточувствительные элементы лежат в плоскости, параллельной указанной плоскости магнита, и занимают более удаленное положение от оси симметрии детектора, чем магнит, магниточувствительные элементы сгруппированы попарно, так что линия, соединяющая центры двух элементов в каждой паре магниточувствительных элементов, параллельна оси симметрии детектора. Каждый магниточувствительный элемент имеет два входа питания и два выхода. В каждой паре магниточувствительных элементов, лежащих на одной линии, один из выходов одного магниточувствительного элемента подключен к выходу второго магниточувствительного элемента так, что подключенные между собой выходы пары магниточувствительных элементов являются выходами одинаковой полярности, оставшиеся два выхода пары магниточувствительных элементов подключены к входам мультиплексора.

В предпочтительном исполнении заявленного изобретения детектор врезок характеризуется тем, что в каждом многоэлементном преобразователе магнитного поля магниточувствительные элементы сгруппированы, по меньшей мере, в две группы, так что

магниточувствительные элементы, относящиеся к первой группе, включены входами питания последовательно между собой, крайние входы питания крайних элементов первой группы подключены к выходам источника питания,

магниточувствительные элементы, относящиеся ко второй группе, включены входами питания последовательно между собой, крайние входы питания крайних элементов второй группы подключены к выходам источника питания.

В предпочтительном исполнении заявленного изобретения каждый магнит выполнен в виде магнитной пластины, плоскость которой параллельна оси симметрии детектора, каждый многоэлементный преобразователь содержит не менее шестнадцати магниточувствительных элементов, магниточувствительные элементы выполнены в виде элементов Холла, расстояние между центрами магниточувствительных элементов в одном многоэлементном преобразователе в плоскости, перпендикулярной оси симметрии детектора, составляет не более 4 мм, расстояние между центрами магниточувствительных элементов в паре магниточувствительных элементов, лежащих на одной прямой, параллельной оси симметрии детектора, составляет не более 8 мм.

При этом источник питания включает в себя стабилизатор тока, расположенный в многоэлементном преобразователе магнитного поля, выходы стабилизатора тока образуют выходы источника питания, к которым подключены указанные входы питания магниточувствительных элементов.

Предпочтительно мультиплексор и/или стабилизатор тока занимают в многоэлементном преобразователе более удаленное положение от оси симметрии детектора, чем магнит. Предпочтительно дифференциальные усилители также занимают в многоэлементном преобразователе более удаленное положение от оси симметрии детектора, чем магнит.

В развитие изобретения многоэлементный преобразователь магнитного поля включает в себя дополнительно несколько мультиплексоров и дифференциальных усилителей, так что через каждый мультиплексор к соответствующему дифференциальному усилителю подключено по нескольку (предпочтительно не менее восьми) пар магниточувствительных элементов. Многоэлементный преобразователь включает в себя также один дополнительный мультиплексор, к входам которого подключены выходы указанных усилителей, выход дополнительного мультиплексора подключен к указанным средствам измерений и обработки данных измерений. Предпочтительно указанные мультиплексоры и/или стабилизатор тока занимают в многоэлементном преобразователе более удаленное положение от оси симметрии детектора, чем магнит. Предпочтительно указанные дифференциальные усилители также занимают в многоэлементном преобразователе более удаленное положение от оси симметрии детектора, чем магнит.

Заявленный внутритрубный детектор врезок, пропускаемый внутри обследуемого трубопровода, по второму варианту также содержит корпус, источник питания, датчики, чувствительные к несплошности материала стенки трубопровода, средства измерений и обработки данных измерений, подключенные к источнику питания и указанным датчикам, причем датчики установлены в держателях датчиков, установленных на корпусе детектора по периметру вокруг оси симметрии детектора, каждый из указанных датчиков выполнен в виде многоэлементного преобразователя магнитного поля и содержит несколько магниточувствительных элементов, а также мультиплексор и дифференциальный усилитель.

В отличие от прототипа заявленный детектор врезок по второму варианту характеризуется тем, что многоэлементный преобразователь содержит несколько дифференциальных усилителей, а также один или несколько постоянных магнитов, при этом каждый магнит имеет плоскость, параллельную оси симметрии детектора, магниточувствительные элементы лежат в плоскости, параллельной указанной плоскости магнита, и занимают более удаленное положение от оси симметрии детектора, чем магнит, магниточувствительные элементы сгруппированы попарно, так что линия, соединяющая центры двух элементов в каждой паре магниточувствительных элементов, параллельна оси симметрии детектора. Каждый магниточувствительный элемент имеет два входа питания и два выхода. В каждой паре магниточувствительных элементов, лежащих на одной линии, один из выходов одного магниточувствительного элемента подключен к выходу второго магниточувствительного элемента так, что подключенные между собой выходы пары магниточувствительных элементов являются выходами одинаковой полярности, оставшиеся два выхода пары магниточувствительных элементов подключены к паре входов соответствующего дифференциального усилителя, выходы дифференциальных усилителей подключены к входам мультиплексора, выходы мультиплексора подключены к указанным средствам измерений и обработки данных измерений.

В предпочтительном исполнении заявленного изобретения детектор врезок характеризуется тем, что в каждом многоэлементном преобразователе магниточувствительные элементы сгруппированы, по меньшей мере, в две группы, так что

магниточувствительные элементы, относящиеся к первой группе, включены входами питания последовательно между собой, крайние входы питания крайних элементов первой группы подключены к выходам источника питания,

магниточувствительные элементы, относящиеся ко второй группе, включены входами питания последовательно между собой, крайние входы питания крайних элементов второй группы подключены к выходам источника питания.

В предпочтительном исполнении заявленного изобретения каждый магнит выполнен в виде магнитной пластины, плоскость которой параллельна оси симметрии детектора, каждый многоэлементный преобразователь содержит не менее шестнадцати магниточувствительных элементов, магниточувствительные элементы выполнены в виде элементов Холла, расстояние между центрами магниточувствительных элементов в одном многоэлементном преобразователе в плоскости, перпендикулярной оси симметрии детектора, составляет не более 4 мм, расстояние между центрами магниточувствительных элементов в паре магниточувствительных элементов, лежащих на одной прямой, параллельной оси симметрии детектора, составляет не более 8 мм.

При этом источник питания включает в себя стабилизатор тока, расположенный в многоэлементном преобразователе магнитного поля, выходы стабилизатора тока образуют выходы источника питания, к которым подключены указанные входы питания магниточувствительных элементов.

Предпочтительно дифференциальные усилители занимают в многоэлементном преобразователе более удаленное положение от оси симметрии детектора, чем магнит. Предпочтительно мультиплексор и/или стабилизатор тока также занимают в многоэлементном преобразователе более удаленное положение от оси симметрии детектора, чем магнит.

В развитие изобретения многоэлементный преобразователь магнитного поля включает в себя дополнительно несколько мультиплексоров, так что через каждый мультиплексор к указанным средствам измерений и обработки данных измерений подключено по нескольку (предпочтительно не менее восьми) дифференциальных усилителей. Предпочтительно указанные дифференциальные усилители занимают в многоэлементном преобразователе более удаленное положение от оси симметрии детектора, чем магнит. Предпочтительно указанные мультиплексоры и/или стабилизатор тока также занимают в многоэлементном преобразователе более удаленное положение от оси симметрии детектора, чем магнит.

Основной технический результат, достигаемый в результате реализации заявленного изобретения по обоим вариантам - расширение возможностей по внутритрубному обнаружению врезок (несанкционированных отводов малого диаметра) в магистральных трубопроводах, в первую очередь, на участках трубопроводов с дефектами деформации, сложным профилем, крутыми и вертикальными участками, поворотами малого радиуса и другими особенностями, препятствующими обследованию трубопроводов внутритрубными дефектоскопами. Механизм достижения указанного результата состоит в том, интегрирование сгруппированных попарно магниточувствительных элементов с мультиплексором, усилителем и магнитом позволяет обнаруживать несплошности материала стенки трубы без приведения материала в состояние магнитного насыщения, что позволяет избежать использования громоздких и тяжелых узлов намагничивания стенки в состояние насыщения с одной стороны, и избежать необходимости использования источников питания большой емкости - с другой. При этом используются сигналы с пары магниточувствительных элементов, включенных "навстречу" друг другу (однополярными выходами). При прохождении против отверстия пары магниточувствительных элементов с пары поступают четыре сигнала: один сигнал соответствует проходу первого элемента от зоны металла в зону отверстия, второй сигнал (той же амплитуды, что и первый, но противоположной полярности) поступает с пары элементов, когда второй элемент пары проходит из зоны металла в зону отверстия, третий сигнал поступает с пары элементов, когда первый элемент проходит из зоны отверстия в зону металла, четвертый сигнал (той же амплитуды, что и третий сигнал, но противоположной полярности) поступает с пары элементов, когда второй элемент пары проходит из зоны отверстия в зону металла. Задержка между сигналами зависит от скорости движения детектора в трубопроводе. Наложение нескольких зарегистрированных сигналов с учетом этой зависимости при последующей интерпретации данных позволяет выделить только те сигналы, которые соответствуют описанной последовательности и отбраковывать ложные (шумовые) сигналы.

Реализация заявленных решений, направленных на снижение энергопотребления устройства (в первую очередь - энергопотребления датчиков) при обеспечении дополнительной отбраковки сигналов благодаря использованию информации по четырем указанным сигналам, позволила также снизить требования на соотношение сигнал/шум на входах средств измерения и обработки данных измерений, достаточное для последующей идентификации отводов. Это позволило также использовать реализацию детектора врезок с малогабаритным источником питания без использования магнитопровода и щеточных узлов.

Кроме того, реализация заявленного изобретения позволяет получить дополнительный результат, направленный на усиление основного технического результата, - увеличение номенклатуры трубопроводов, которые могут быть обследованы на предмет поиска несанкционированных врезок. Указанный дополнительный результат состоит в том, что детектор заявленной конструкции позволяет одинаково эффективно обследовать стальные трубопроводы независимо от намагниченности трубопровода, главным образом, из-за применения в предшествующий период времени методов магнитной диагностики с приведением материала трубы в состояние магнитного насыщения. Остаточная намагниченность трубы при этом препятствует измерению слабых магнитных полей. Использование же схемы измерений с помощью пар элементов заявленной конструкции и схемы подключений позволяет практически исключить влияние данного фактора.

В предпочтительном исполнении заявленного детектора врезок указанные средства измерений и обработки данных измерений включают в себя блоки аналого-цифрового преобразования данных, модуль цифрового преобразования данных, содержащий генератор адреса опрашиваемого магниточувствительного элемента, а также бортовой компьютер, содержащий блок накопителей данных. На корпусе детектора установлен, по крайней мере, один измеритель пройденной дистанции в виде одометра, выход которого через блок аналого-цифрового преобразования данных подключен к входу указанного генератора адреса опрашиваемого магниточувствительного элемента, управляющие входы указанного мультиплексора выполнены цифровыми и подключены к выходам указанного генератора адреса опрашиваемого магниточувствительного элемента. Выходы усилителей подключены через блоки аналого-цифрового преобразования данных к модулю цифрового преобразования данных.

На корпусе детектора установлены эластичные манжеты и/или поддерживающие колеса, в носовой части корпуса детектора установлен бампер и низкочастотный излучатель сигналов, позволяющий отслеживать положение детектора в трубопроводе с помощью портативного локатора, используемого обслуживающим персоналом вне трубопровода. Корпус детектора включает в себя герметичную оболочку с осевой симметрией, в которой размещается модуль цифрового преобразования данных и бортовой компьютер. На корпусе детектора может быть установлен также датчик температуры в интегральном исполнении, подключенный к блоку аналого-цифрового преобразования данных.

На фиг.1 изображен внутритрубный детектор врезок;

на фиг.2, фиг.8, фиг.10 изображены схемы подключения элементов многоэлементного преобразователя магнитного поля;

на фиг.3-7, фиг.9, фиг.11-14 изображены схемы размещения элементов в многоэлементном преобразователе;

на фиг.15, 16 показано графическое отображение данных, измеренных детектором врезок, с привязкой к измеренной пройденной внутри трубопровода дистанции.

На фиг.1 изображен заявленный внутритрубный детектор врезок, представляющий собой магнитный детектор несплошности материала стенки трубопровода с условным диаметром 28". Детектор включает в себя корпус 1, установленные на корпусе манжеты 2, 3, два пояса 4, 5 поддерживающих колес, два пояса 6, 7 датчиков, чувствительных к несплошности материала стенки трубопровода в виде многоэлементных преобразователей магнитного поля, бампер 8, низкочастотный излучатель сигналов, позволяющий отслеживать положение детектора в трубопроводе с помощью портативного локатора, используемого обслуживающим персоналом вне трубопровода, одометры 10, 11, блоки аналого-цифрового преобразования данных 12. Датчики установлены в держателях датчиков 13, установленных на корпусе детектора по периметру вокруг оси симметрии детектора. В корпусе датчика может быть установлен также датчик температуры, подключенный к блоку аналого-цифрового преобразования данных 12. Корпус 1 детектора включает в себя герметичную взрывонепроницаемую оболочку с осевой симметрией, в которой размещается модуль цифрового преобразования данных 21 фиг.2, бортовой компьютер 22 и источник питания, включающий в себя батарею литиевых элементов и преобразователь напряжения, подключенный ко всем электронным модулям. Средства измерений и обработки данных измерений включают в себя указанные блоки аналого-цифрового преобразования данных 12, модуль цифрового преобразования данных 21, содержащий генератор 23 адреса опрашиваемого магниточувствительного элемента, а также бортовой компьютер 22, содержащий блок накопителей данных 24. Выход одометра 10 через блок аналого-цифрового преобразования данных 12 подключен к входу указанного генератора 23 адреса опрашиваемого магниточувствительного элемента. Выходы одометров 10, 11 подключены к соответствующим входам блока аналого-цифрового преобразования данных 12. Выход блока АЦП 12, соответствующий оцифрованным данным от одного из одометров 10 или 11, подключен к входу генератора адреса опрашиваемого элемента 23, цифровой выход которого подключен к цифровому входу управления мультиплексора 32. Уровень сигналов выхода генератора 23 соответствует одновременно стандарту ТТЛ и КМОП.

На фиг.2 изображена схема подключения магниточувствительных элементов в одном из вариантов исполнения датчика. Каждый из многоэлементных преобразователей 30 магнитного поля содержит магнит 31, мультиплексор 32, усилитель 33, стабилизатор тока 34 и группу из восьми магниточувствительных элементов 35-42. Выходы стабилизатора тока 34 образуют выходы источника питания, к которым подключены входы питания магниточувствительных преобразователей 35-42.

Многоэлементный преобразователь может содержать как один, так и несколько постоянных магнитов. Каждый магнит имеет плоскость, параллельную оси симметрии детектора, магниточувствительные элементы 35-42 лежат в плоскости, параллельной указанной плоскости магнита, и занимают более удаленное положение от оси симметрии детектора, чем магнит. Магниточувствительные элементы 35-42 сгруппированы попарно: 35-36, 37-38, 39-40, 41-42. При этом линия, соединяющая центры двух элементов в каждой паре магниточувствительных элементов, параллельна оси симметрии детектора. Каждый магниточувствительный элемент имеет два входа питания и два выхода. В каждой паре магниточувствительных элементов, лежащих на одной линии, один из выходов одного магниточувствительного элемента (выходы отрицательной полярности элементов 35, 37, 39, 41) подключен к выходу второго (противолежащего) магниточувствительного элемента (выходы отрицательной полярности элементов 36, 38, 40, 42 соответственно). При этом подключенные между собой выходы пары магниточувствительных элементов являются выходами одинаковой (отрицательной) полярности, оставшиеся выходы каждой пары магниточувствительных элементов (положительной полярности) подключены через мультиплексор 32 к паре входов дифференциального усилителя 33. Выход усилителя 33 подключен через блок 12 аналого-цифрового преобразования данных к модулю цифрового преобразования данных 21.

Магниточувствительные элементы сгруппированы в две группы, так что магниточувствительные элементы 35, 37, 39, 41, относящиеся к первой группе, включены входами питания последовательно между собой, крайние входы питания крайних элементов первой группы (35, 41) подключены к выходам стабилизатора тока 34.

Магниточувствительные элементы 36, 38, 40, 42, относящиеся ко второй группе, включены входами питания последовательно между собой, крайние входы питания крайних элементов второй группы (36, 42) также подключены к выходам стабилизатора тока 34.

Предпочтительно каждый магнит выполнен в виде магнитной пластины, плоскость которой параллельна оси симметрии детектора. Магниты могут быть выполнены также в виде параллелепипедов либо цилиндров с плоскостью, параллельной оси симметрии детектора.

Каждый многоэлементный преобразователь фиг.2 содержит восемь магниточувствительных элементов 35-42 в виде элементов Холла. Многоэлементный преобразователь может содержать шестнадцать и более магниточувствительных элементов - фиг.6-фиг.7, фиг.9.

При этом расстояние между центрами магниточувствительных элементов в одном многоэлементном преобразователе в плоскости, перпендикулярной оси симметрии детектора, составляет от 2 мм до 4 мм, расстояние между центрами магниточувствительных элементов в паре магниточувствительных элементов, лежащих на одной прямой, параллельной оси симметрии детектора, составляет от 4 мм до 8 мм.

На фиг.3, фиг.4 показана схема размещения элементов в многоэлементном преобразователе с одним магнитом и восемью попарно сгруппированными магниточувствительными элементами. На фиг.3 показан преобразователь в разрезе плоскостью, перпендикулярной оси симметрии детектора, на фиг.4 показан вид в плоскости магнита. Позиция 28 показывает направление движения преобразователя, установленного на детекторе, при пропуске детектора в трубе. В полости 29, которая может быть заполнена эпоксидным компаундом или виксинтом, размещается магнит 31, мультиплексор 32, усилитель 33, стабилизатор тока 34, элементы Холла 35-42.

При этом мультиплексор 32, усилитель 33 и стабилизатор тока 34 занимают в многоэлементном преобразователе положение, противоположное положению магниточувствительных элементов относительно магнита 31.

На фиг.5, фиг.6 показана схема размещения элементов в многоэлементном преобразователе с четырьмя магнитами и шестнадцатью попарно сгруппированными магниточувствительными элементами. На фиг.5 показан преобразователь в разрезе плоскостью, перпендикулярной оси симметрии детектора, на фиг.6 показан вид в плоскости магнита. Позиция 28 показывает направление движения преобразователя, установленного на детекторе, при пропуске детектора в трубе. В полости 59, которая может быть заполнена эпоксидным компаундом или виксинтом, размещаются магниты 61, 62, 63, 64, мультиплексор 32, усилитель 33, стабилизатор тока 34, элементы Холла 60.

При этом мультиплексор 32, усилитель 33 и стабилизатор тока 34 занимают в многоэлементном преобразователе положение, противоположное положению магниточувствительных элементов относительно магнита 31.

В другом варианте, показанном на фиг.7, мультиплексор 32, усилитель 33 и стабилизатор тока 34 занимают в многоэлементном преобразователе более удаленное положение от оси симметрии детектора, чем магниты 61-64. При этом протяженность соединительных элементов между магниточувствительными элементами 60, мультиплексором 32, усилителем 33 и стабилизатором тока 34 минимальна и, соответственно, минимизируются связанные с протяженностью соответствующих проводников источники шумов. Однако компактное расположение элементов в промежутке между магнитами и внешней поверхностью датчика накладывает жесткие требования по габаритам на соответствующие элементы. Поэтому часть элементов или все (мультиплексор, усилитель, стабилизатор тока) могут размещаться как по одну, так и по другую сторону с элементами Холла относительно плоскости магнитов 61-64.

На фиг.8 изображена схема подключения магниточувствительных элементов в многоэлементном преобразователе с двумя магнитами и шестнадцатью попарно сгруппированными магниточувствительными элементами и тремя мультиплексорами. Каждый из многоэлементных преобразователей 80 магнитного поля содержит магниты 81, 82, мультиплексоры 83, 84, 85, дифференциальные усилители 86, 87, стабилизатор тока 88 и группу из шестнадцати магниточувствительных элементов 91-98, 101-108. Управляющие входы мультиплексора 83-85 выполнены цифровыми и подключены к выходам генератора 23 адреса опрашиваемого магниточувствительного элемента. Выходы стабилизатора тока 88 образуют выходы источника питания, к которым подключены входы питания магниточувствительных преобразователей 91-98, 101-108.

Каждый магнит 81, 82 выполнен в форме пластины, плоскость которой параллельна оси симметрии детектора. Так что при установке многоэлементных преобразователей в держатели датчиков на корпусе детектора врезок вокруг его оси симметрии плоскости магнитов повторяют внутреннюю поверхность трубы, в которую помещают детектор. Магниточувствительные элементы 91-98 лежат в плоскости, параллельной указанной плоскости магнита 81, магниточувствительные элементы 101-108 лежат в плоскости, параллельной указанной плоскости магнита 82, и занимают более удаленное положение от оси симметрии детектора, чем магнит. Установленные в многоэлементном преобразователе магниты 81, 82 лежат в одной плоскости. Магниточувствительные элементы 91-98, 101-108 сгруппированы попарно: 91-92, 93-94, 95-96, 97-98, 101-102, 103-104, 105-106, 107-108. При этом линия, соединяющая центры двух элементов в каждой паре магниточувствительных элементов, параллельна оси симметрии детектора. Каждый магниточувствительный элемент имеет два входа питания и два выхода. В каждой паре магниточувствительных элементов, лежащих на одной линии, один из выходов одного магниточувствительного элемента (выходы отрицательной полярности элементов 91, 93, 95, 97, 101, 103, 105, 107) подключен к выходу второго (противолежащего) магниточувствительного элемента (выходы отрицательной полярности элементов 92, 94, 96, 98, 102, 104, 106 соответственно). При этом подключенные между собой выходы пары магниточувствительных элементов являются выходами одинаковой (отрицательной) полярности, оставшиеся выходы каждой пары магниточувствительных элементов (положительной полярности) элементов 91-98 подключены через мультиплексор 83 к паре входов дифференциального усилителя 86, а оставшиеся выходы каждой пары магниточувствительных элементов (положительной полярности) элементов 101-108 подключены через мультиплексор 84 к паре входов дифференциального усилителя 87. Выходы усилителей 86, 87 подключены через мультиплексор 85 и блок 12 аналого-цифрового преобразования данных к модулю цифрового преобразования данных 21.

Магниточувствительные элементы 91-98 сгруппированы в две группы, так что магниточувствительные элементы 91, 93, 95, 97, относящиеся к первой группе, включены входами питания последовательно между собой, крайние входы питания крайних элементов первой группы (91, 97) подключены к выходам стабилизатора тока 88. Магниточувствительные элементы 92, 94, 96, 98, относящиеся ко второй группе, включены входами питания последовательно между собой, крайние входы питания крайних элементов второй группы (92, 98) также подключены к выходам стабилизатора тока 88.

Магниточувствительные элементы 101-108 также сгруппированы в две группы, так что Магниточувствительные элементы 101, 103, 105, 107, относящиеся к первой группе, включены входами питания последовательно между собой, крайние входы питания крайних элементов первой группы (101, 107) подключены к выходам стабилизатора тока 88. Магниточувствительные элементы 102, 104, 106, 108, относящиеся ко второй группе, включены входами питания последовательно между собой, крайние входы питания крайних элементов второй группы (102, 108) также подключены к выходам стабилизатора тока 88.

Элементы многоэлементных преобразователей с количеством магниточувствительных элементов более шестнадцати и количеством мультиплексоров более трех могут быть подключены аналогичным образом.

Вариант схемы размещения элементов в многоэлементном преобразователе с четырьмя магнитами и шестнадцатью попарно сгруппированными магниточувствительными элементами и пятью мультиплексорами показан на фиг.9 в разрезе плоскостью, перпендикулярной оси симметрии детектора. Расположение элементов в плоскости магнитов аналогично описанному ранее. В полости 59, которая может быть заполнена эпоксидным компаундом или виксинтом, размещаются магниты 61, 62, 63, 64, мультиплексоры 71, 72, 73, 74, 75, усилители 76, 77, 78, 79, стабилизатор тока 34, элементы Холла 60. В приведенном на фиг.9 примере через каждый мультиплексор 71-74 к соответствующему дифференциальному усилителю 76-79 подключено по две пары магниточувствительных элементов (предпочтительно - по восемь и более пар), мультиплексоры 71-74, усилители 76-79 и стабилизатор тока 34 занимают в многоэлементном преобразователе более удаленное положение от оси симметрии детектора, чем магниты 61-64. Дополнительный мультиплексор 75 располагается по другую сторону от плоскости магнитов. В зависимости от сочетания габаритных характеристик применяемых элементов с другими характеристиками тех же элементов часть элементов или все (мультиплексор, усилитель, стабилизатор тока) могут размещаться как по одну, так и по другую сторону с элементами Холла относительно плоскости магнитов 61-64. Элементы многоэлементных преобразователей с большим количеством элементов могут быть размещены аналогичным образом.

На фиг.10 изображена схема подключения магниточувствительных элементов в другом варианте исполнения датчика. Каждый из многоэлементных преобразователей 110 магнитного поля содержит магнит 111, мультиплексор 112, дифференциальные усилители 113, 114, 115, 116, стабилизатор тока 125 и группу из восьми магниточувствительных элементов 117-124. Управляющие входы мультиплексора 112 выполнены цифровыми и подключены к выходам генератора 23 адреса опрашиваемого магниточувствительного элемента. Выходы стабилизатора тока 125 образуют выходы источника питания, к которым подключены входы питания магниточувствительных преобразователей 117-124.

Магнит 111 выполнен в виде пластины, плоскость которой параллельна оси симметрии детектора, магниточувствительные элементы 117-124 лежат в плоскости, параллельной указанной плоскости магнита, и занимают более удаленное положение от оси симметрии детектора, чем магнит. Магниты могут быть выполнены также в виде параллелепипедов либо цилиндров с плоскостью, параллельной оси симметрии детектора.

Многоэлементный преобразователь может содержать как один, так и несколько постоянных магнитов. Магниточувствительные элементы 117-124 сгруппированы попарно: 117-118, 119-120, 121-122, 123-124. При этом линия, соединяющая центры двух элементов в каждой паре магниточувствительных элементов, параллельна оси симметрии детектора. Каждый магниточувствительный элемент имеет два входа питания и два выхода. В каждой паре магниточувствительных элементов, лежащих на одной линии, один из выходов одного магниточувствительного элемента (выходы отрицательной полярности элементов 117, 119, 121, 123) подключен к выходу второго (противолежащего) магниточувствительного элемента (выходы отрицательной полярности элементов 118, 120, 122, 124 соответственно). При этом подключенные между собой выходы пары магниточувствительных элементов являются выходами одинаковой (отрицательной) полярности, оставшиеся выходы каждой пары магниточувствительных элементов (положительной полярности) подключены через мультиплексор дифференциальные усилители 113-116 к входам мультиплексора 112. Так, выходы положительной полярности пары элементов 117-118 подключены к входам усилителя 113, выходы положительной полярности пары элементов 119-120 подключены к входам усилителя 114, выходы положительной полярности пары элементов 121-122 подключены к входам усилителя 115, выходы положительной полярности пары элементов 123-124 подключены к входам усилителя 116. Выходы усилителей 113-116 подключены через мультиплексор 112 и блок 12 аналого-цифрового преобразования данных к модулю цифрового преобразования данных 21.

Магниточувствительные элементы сгруппированы в две группы, так что магниточувствительные элементы 117, 119, 121, 123, относящиеся к первой группе, включены входами питания последовательно между собой, крайние входы питания крайних элементов первой группы (117, 123) подключены к выходам стабилизатора тока 125.

Магниточувствительные элементы 118, 120, 122, 124, относящиеся ко второй группе, включены входами питания последовательно между собой, крайние входы питания крайних элементов второй группы (118, 124) также подключены к выходам стабилизатора тока 125.

Каждый многоэлементный преобразователь 110 содержит восемь магниточувствительных элементов 117-124 в виде элементов Холла. Многоэлементный преобразователь может содержать также шестнадцать и более магниточувствительных элементов. Элементы многоэлементных преобразователей с большим количеством элементов могут быть подключены аналогичным образом. Элементы многоэлементного преобразователя могут быть размещены аналогично схеме размещения элементов, показанной на фиг.9. На фиг.11-14 показаны варианты схем размещения элементов, подключенных в соответствии со схемой фиг.10. На фиг.11 показан преобразователь в разрезе плоскостью, перпендикулярной оси симметрии детектора, на фиг.12 показан вид в плоскости магнита. Позиция 28 показывает направление движения преобразователя, установленного на детекторе, при пропуске детектора в трубе. В полости датчика 110, которая может быть заполнена эпоксидным компаундом или виксинтом, размещаются магнит 111, мультиплексор 112, усилители 113-116, стабилизатор тока 125, элементы Холла 117-124. При этом мультиплексор 112, усилители 113-116 и стабилизатор тока 125 занимают в многоэлементном преобразователе положение, противоположное положению элементов Холла 117-124 относительно магнита 111.

В другом варианте, показанном на фиг.14, изображена предпочтительная схема размещения элементов: мультиплексор 112, усилители 113-116 и стабилизатор тока 125 занимают в многоэлементном преобразователе более удаленное положение от оси симметрии детектора, чем магнит 111. При этом протяженность соединительных элементов между магниточувствительными элементами 117-124, мультиплексором 112, усилителями 113-116 и стабилизатором тока 125 минимальна.

В зависимости от сочетания габаритных характеристик применяемых элементов с другими характеристиками часть элементов или все (мультиплексор, усилители, стабилизатор тока) могут размещаться как по одну, так и по разные стороны относительно плоскости магнита 111, указанный вариант размещения элементов показан на фиг.13, где усилители 113-116 расположены вместе с элементами Холла 117-124 по одну сторону от магнита, а мультиплексор 112 и стабилизатор тока 125 - по другую. Расстояние между центрами магниточувствительных элементов в одном многоэлементном преобразователе в плоскости, перпендикулярной оси симметрии детектора, составляет от 2 мм до 4 мм, расстояние между центрами магниточувствительных элементов в паре магниточувствительных элементов, лежащих на одной прямой, параллельной оси симметрии детектора, составляет от 4 мм до 8 мм.

При размещении элементов в соответствии со схемами, показанными на фиг.13, фиг.14 предпочтительно размещение усилителей 113-116 на линиях, соединяющих центры соответствующих магниточувствительных элементов в парах равноудаленно от каждого элемента. Так, предпочтительно расположение усилителя 113 на линии, соединяющей элементы Холла 117 и 118, равноудаленно от элементов 117 и 118, расположение усилителя 114 - на линии, соединяющей элементы Холла 119 и 120, расположение усилителя 115 - на линии, соединяющей элементы Холла 121 и 122, расположение усилителя 115 - на линии, соединяющей элементы Холла 123 и 124.

Элементы многоэлементных преобразователей с большим количеством элементов могут быть размещены аналогичным образом. В представленном на фиг.1 варианте реализации детектора врезок в многоэлементных преобразователях используются элементы Холла с магнитной чувствительностью не менее 360 мкВ/мТл и температурным коэффициентом магнитной чувствительности не более 0,05%/°С и сопротивлением между холлловскими выводами от 1 кОм до 10 кОм, залитые в преобразователях магнитного поля эпоксидным компаундом, магниты в виде пластин с магнитной индукцией В_r 1-1,3 Тл. Могут быть использованы аналогичные элементы и материалы: предпочтительно использование магнитов с магнитной индукцией не менее 0,9 Тл.

Заявленный внутритрубный детектор врезок работает следующим образом.

Детектор помещают в трубопровод, подлежащий обследованию и включают перекачку нефти (газа, нефтепродукта) по трубопроводу. Между областью транспортируемой среды перед детектором и областью позади детектора устанавливается перепад давления около 1 бар, что приводит детектор в движение. При движении детектора по трубопроводу держатели датчиков прижимают последние к внутренней поверхности трубопровода, так что плоскости магнитов 31 фиг.2 (при использовании многоэлементных преобразователей, элементы которых подключены в соответствии со схемой на фиг.2), установленных в многоэлементных преобразователях 30, параллельны оси симметрии детектора (и оси трубы). При этом пояса 6, 7 датчиков образуют поверхности, эквидистантные внутренней поверхности обследуемого трубопровода. Установленные в многоэлементных преобразователях 30 магниты 31 создают магнитное поле, проникающее в материал стенки стальной трубы.

В процессе движения детектора внутри трубопровода колеса одометров 10 и 11 прижимаются пружинами к стенке трубопровода, и на выходах одометров 10 и 11 формируются последовательности аналоговых импульсов, которые оцифровываются в блоке АЦП 12. Оцифрованные данные одометров записываются в блоке накопителей 24 бортового компьютера 22. Кроме того, в модуле цифрового преобразования данных 21 оцифрованные сигналы одного из одометров поступают на генератор адреса опрашиваемого элемента 23. С приходом каждого импульса одометра на генератор 23 на выходе генератора 23 формируется цикл из адресов, число которых равно числу магниточувствительных элементов в многоэлементном преобразователе, каждый из адресов на управляющем входе мультиплексора открывает на пропускание данные от одного элемента Холла из элементов 35-42. Таким образом, с помощью генератора 23 адреса опрашиваемого элемента, выходы которого подключены к входам мультиплексора 32, осуществляется опрос магниточувствительных элементов 35-42, установленных в многоэлементных преобразователях магнитного поля 30, с помощью которых измеряется величина напряженности магнитного поля вблизи внутренней поверхности трубопровода.

Величина напряженности магнитного поля, измеренная над участком без дефекта несплошности материала, несет информацию о толщине стенки трубопровода. Наличие сквозного отверстия приводит к изменению величины и характера распределения магнитной индукции. Так, при прохождении против отверстия пары магниточувствительных элементов, например, пары элементов 35-36, с выходов пары поступают четыре сигнала: один сигнал соответствует проходу первого элемента 35 от зоны металла в зону отверстия, второй сигнал (той же амплитуды, что и первый, но противоположной полярности) поступает с пары элементов 35-36, когда второй элемент 36 пары проходит из зоны металла в зону отверстия, третий сигнал поступает с пары элементов 35-36, когда первый элемент 35 проходит из зоны отверстия в зону металла, четвертый сигнал (той же амплитуды, что и третий сигнал, но противоположной полярности) поступает с пары элементов 35-36, когда второй элемент 36 пары проходит из зоны отверстия в зону металла. Задержка между сигналами зависит от скорости движения детектора в трубопроводе. Наложение нескольких зарегистрированных сигналов с учетом этой зависимости при последующей интерпретации данных позволяет выделить только те сигналы, которые соответствуют описанной последовательности, и отбраковывать ложные (шумовые) сигналы.

Сигналы с пар элементов Холла усиливаются с помощью дифференциального усилителя 33 непосредственно в интегрированном многоэлементном преобразователе магнитного поля 30, преобразуются в цифровую форму в блоке 12 аналого-цифрового преобразования данных, преобразуются в модуле 21 цифрового преобразования данных с совмещением измеренных данных о напряженности магнитного поля с данными о пройденной дистанции и другой служебной информацией и записываются в блок накопителей данных 24 бортового компьютера 22.

Аналогичным образом сигналы с пар магниточувствительных элементов усиливаются с помощью дифференциальных усилителей непосредственно в многоэлементном преобразователе при использовании любой из описанных схем подключения и размещения элементов и поступают в блок 12 АЦП.

Во время движения детектора врезок по обследуемому трубопроводу бригады сопровождения детектора прибывают на заранее помеченные пункты по трассе трубопровода, включают оборудование для приема низкочастотных сигналов от низкочастотного излучателя сигналов, установленного в детекторе, регистрируют время прохождения детектора или при получении сигналов от излучателя включают наземный передатчик электромагнитных сигналов, которые принимаются оборудованием, установленным в детекторе, а также выполняют измерения географических координат траектории движения детектора с помощью дифференциального геодезического спутникового комплекса, например GPS Trimble 5700, 5800 с использованием глобальной системы спутниковой навигации GPS. После выполнения диагностического пропуска на заданном участке трубопровода магнитный детектор извлекают из трубопровода и переносят накопленные в процессе обследования трубопровода данные на компьютер вне детектора.

На фиг.15-16 изображены результаты обработки данных, полученных в результате рабочего пропуска заявленного детектора внутри трубопровода. По оси абсцисс L отложена пройденная внутри трубопровода дистанция, по оси ординат Fi - угол вокруг главной оси трубопровода, кривые отражают измеренное отклонение напряженности магнитного поля dH вблизи внутренней поверхности трубопровода. На отображенных участках идентифицируется врезка 132 фиг.15, наплыв металла 131, 133 в результате сваривания контролируемой трубы и врезки 132, а также врезка 134 на фиг.16. Корреляционный анализ данных с использованием математических моделей моделирования зависимости топологии магнитного поля от нарушений сплошности материала стенки трубы различных типов позволяет однозначно идентифицировать наличие несанкционированной врезки (отвода малого диаметра) и определить ее параметры. Последующий анализ данных с использованием данных глобальной спутниковой системы навигации позволяет однозначно определить географические координаты врезки с точностью до 3 м и в последующем прибыть в точку с заданными координатами с использованием аппаратуры GPS.

Внутритрубный детектор врезок относится к оборудованию контроля за состоянием эксплуатируемых магистральных трубопроводов, главным образом нефтепроводов и нефтепродуктопроводов, путем пропуска внутри обследуемого трубопровода детектора, движимого потоком транспортируемого продукта. В первом варианте внутритрубного детектора врезок многоэлементный преобразователь содержит также один или несколько постоянных магнитов, при этом каждый магнит имеет плоскость, параллельную оси симметрии детектора, магниточувствительные элементы лежат в плоскости, параллельной указанной плоскости магнита, и занимают более удаленное положение от оси симметрии детектора, чем магнит, магниточувствительные элементы сгруппированы попарно, так что линия, соединяющая центры двух элементов в каждой паре магниточувствительных элементов, параллельна оси симметрии детектора, каждый магниточувствительный элемент имеет два входа питания и два выхода, в каждой паре магниточувствительных элементов, лежащих на одной линии, один из выходов одного магниточувствительного элемента подключен к выходу второго магниточувствительного элемента так, что подключенные между собой выходы пары магниточувствительных элементов являются выходами одинаковой полярности, оставшиеся два выхода пары магниточувствительных элементов подключены к входам мультиплексора. Во втором варианте внутритрубного детектора врезок многоэлементный преобразователь содержит несколько дифференциальных усилителей, а также один или несколько постоянных магнитов, при этом каждый магнит имеет плоскость, параллельную оси симметрии детектора, магниточувствительные элементы лежат в плоскости, параллельной указанной плоскости магнита, и занимают более удаленное положение от оси симметрии детектора, чем магнит, магниточувствительные элементы сгруппированы попарно, так что линия, соединяющая центры двух элементов в каждой паре магниточувствительных элементов, параллельна оси симметрии детектора, каждый магниточувствительный элемент имеет два входа питания и два выхода, в каждой паре магниточувствительных элементов, лежащих на одной линии, один из выходов одного магниточувствительного элемента подключен к выходу второго магниточувствительного элемента так, что подключенные между собой выходы пары магниточувствительных элементов являются выходами одинаковой полярности, оставшиеся два выхода пары магниточувствительных элементов подключены к паре входов соответствующего дифференциального усилителя, выходы дифференциальных усилителей подключены к входам мультиплексора, выходы мультиплексора подключены к указанным средствам измерений и обработки данных измерений. Технический результат изобретения по обоим вариантам - расширение возможности по внутритрубному обнаружению несанкционированных врезок на участках магистральных трубопроводов с дефектами деформации, сложным профилем, вертикальными участками и участками с крутым уклоном, поворотами малого радиуса и другими особенностями, препятствующими обследованию трубопроводов внутритрубными дефектоскопами. 2 н. и 6 з.п.ф-лы, 16 ил.

1. Внутритрубный детектор врезок, пропускаемый внутри обследуемого трубопровода, содержащий корпус, источник питания, датчики, чувствительные к несплошности материала стенки трубопровода, средства измерений и обработки данных измерений, подключенные к источнику питания и указанным датчикам, причем датчики установлены в держателях датчиков, установленных на корпусе детектора по периметру вокруг оси симметрии детектора, каждый из указанных датчиков выполнен в виде многоэлементного преобразователя магнитного поля и содержит несколько магниточувствительных элементов, а также мультиплексор и дифференциальный усилитель, при этом выходы мультиплексора подключены к входам усилителя, выходы усилителя подключены к указанным средствам измерений и обработки данных измерений, отличающийся тем, что многоэлементный преобразователь содержит также один или несколько постоянных магнитов, при этом каждый магнит имеет плоскость, параллельную оси симметрии детектора, магниточувствительные элементы лежат в плоскости, параллельной указанной плоскости магнита, и занимают более удаленное положение от оси симметрии детектора, чем магнит, магниточувствительные элементы сгруппированы попарно так, что линия, соединяющая центры двух элементов в каждой паре магниточувствительных элементов, параллельна оси симметрии детектора, каждый магниточувствительный элемент имеет два входа питания и два выхода, в каждой паре магниточувствительных элементов, лежащих на одной линии, один из выходов одного магниточувствительного элемента подключен к выходу второго магниточувствительного элемента так, что подключенные между собой выходы пары магниточувствительных элементов являются выходами одинаковой полярности, оставшиеся два выхода пары магниточувствительных элементов подключены к входам мультиплексора.2. Детектор врезок по п.1, отличающийся тем, что в каждом многоэлементном преобразователе магниточувствительные элементы сгруппированы, по меньшей мере, в две группы так, что магниточувствительные элементы, относящиеся к первой группе, включены входами питания последовательно между собой, крайние входы питания крайних элементов первой группы подключены к выходам источника питания, магниточувствительные элементы, относящиеся ко второй группе, включены входами питания последовательно между собой, крайние входы питания крайних элементов второй группы подключены к выходам источника питания.3. Детектор врезок по п.1, отличающийся тем, что каждый магнит выполнен в виде магнитной пластины, плоскость которой параллельна оси симметрии детектора, каждый многоэлементный преобразователь содержит не менее шестнадцати магниточувствительных элементов, магниточувствительные элементы выполнены в виде элементов Холла, расстояние между центрами магниточувствительных элементов в одном многоэлементном преобразователе в плоскости, перпендикулярной оси симметрии детектора, составляет не более 4 мм, расстояние между центрами магниточувствительных элементов в паре магниточувствительных элементов, лежащих на одной прямой, параллельной оси симметрии детектора, составляет не более 8 мм.4. Детектор врезок по п.1, отличающийся тем, что многоэлементный преобразователь магнитного поля включает в себя дополнительно несколько мультиплексоров и дифференциальных усилителей, так что через каждый мультиплексор к соответствующему дифференциальному усилителю подключено по нескольку пар магниточувствительных элементов.5. Внутритрубный детектор врезок, пропускаемый внутри обследуемого трубопровода, содержащий корпус, источник питания, датчики, чувствительные к несплошности материала стенки трубопровода, средства измерений и обработки данных измерений, подключенные к источнику питания и указанным датчикам, причем датчики установлены в держателях датчиков, установленных на корпусе детектора по периметру вокруг оси симметрии детектора, каждый из указанных датчиков выполнен в виде многоэлементного преобразователя магнитного поля и содержит несколько магниточувствительных элементов, а также мультиплексор и дифференциальный усилитель, отличающийся тем, что многоэлементный преобразователь содержит несколько дифференциальных усилителей, а также один или несколько постоянных магнитов, при этом каждый магнит имеет плоскость, параллельную оси симметрии детектора, магниточувствительные элементы лежат в плоскости, параллельной указанной плоскости магнита, и занимают более удаленное положение от оси симметрии детектора, чем магнит, магниточувствительные элементы сгруппированы попарно так, что линия, соединяющая центры двух элементов в каждой паре магниточувствительных элементов, параллельна оси симметрии детектора, каждый магниточувствительный элемент имеет два входа питания и два выхода, в каждой паре магниточувствительных элементов, лежащих на одной линии, один из выходов одного магниточувствительного элемента подключен к выходу второго магниточувствительного элемента так, что подключенные между собой выходы пары магниточувствительных элементов являются выходами одинаковой полярности, оставшиеся два выхода пары магниточувствительных элементов подключены к паре входов соответствующего дифференциального усилителя, выходы дифференциальных усилителей подключены к входам мультиплексора, выходы мультиплексора подключены к указанным средствам измерений и обработки данных измерений.6. Детектор врезок по п.5, отличающийся тем, что в каждом многоэлементном преобразователе магниточувствительные элементы сгруппированы, по меньшей мере, в две группы так, что магниточувствительные элементы, относящиеся к первой группе, включены входами питания последовательно между собой, крайние входы питания крайних элементов первой группы подключены к выходам источника питания, магниточувствительные элементы, относящиеся ко второй группе, включены входами питания последовательно между собой, крайние входы питания крайних элементов второй группы подключены к выходам источника питания.7. Детектор врезок по п.5, отличающийся тем, что каждый магнит выполнен в виде магнитной пластины, плоскость которой параллельна оси симметрии детектора, каждый многоэлементный преобразователь содержит не менее шестнадцати магниточувствительных элементов, магниточувствительные элементы выполнены в виде элементов Холла, расстояние между центрами магниточувствительных элементов в одном многоэлементном преобразователе в плоскости, перпендикулярной оси симметрии детектора, составляет не более 4 мм, расстояние между центрами магниточувствительных элементов в паре магниточувствительных элементов, лежащих на одной прямой, параллельной оси симметрии детектора, составляет не более 8 мм.8. Детектор врезок по п.5, отличающийся тем, что многоэлементный преобразователь магнитного поля включает в себя дополнительно несколько мультиплексоров, так что через каждый мультиплексор к указанным средствам измерений и обработки данных измерений подключено по нескольку дифференциальных усилителей, дифференциальные усилители занимают в многоэлементном преобразователе более удаленное положение от оси симметрии детектора, чем магнит.