СПОСОБ НАСТРОЙКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ВНУТРИТРУБНОГО ДЕФЕКТОСКОПА И УСТРОЙСТВО НАСТРОЙКИ Российский патент 2008 года по МПК G01N27/82 

Изобретение относится к устройствам контроля состояния трубопроводов, а именно к способу и устройству настройки измерительной системы внутритрубного дефектоскопа.

Известны различные системы контроля состояния трубопроводов с помощью внутритрубных дефектоскопов, перемещающихся под действием давления транспортируемой по трубопроводу среды. Системы внутритрубных дефектоскопов используют в качестве датчиков, измеряющих параметры трубы, магнитные, ультразвуковые и иные датчики. Датчики, как правило, расположены рядами по внутренней образующей инспектируемой трубы, поэтому измерения в поперечном направлении являются дискретными. Привязка измеренных параметров к поверхности трубы в продольном направлении производится чаще всего с помощью одометров, устройств для измерения пройденного дефектоскопом пути. Датчики одометров, как правило, содержат колеса, которые катятся по поверхности трубы.

Данные с измерительных датчиков считываются после прохождения датчиком определенного расстояния, то есть отсчеты с датчиков являются дискретными. Таким образом, измерительная система внутритрубного дефектоскопа через определенные периоды времени, которые зависят от скорости движения дефектоскопа внутри трубы и требуемой точности отсчетов, считывает данные с датчиков. Поперечные «сканы»-отсчеты данных с группы датчиков, снятые в определенные периоды времени, продольные «сканы»-отсчеты данных, снятые с одного датчика через определенные периоды времени. Как указывалось выше, периоды времени связаны с путем, пройденным дефектоскопом внутри трубы.

Пропуск одного или нескольких сканов в продольном направлении приводит не только к пропуску дефекта, но и неправильной привязке измерений по длине трубы, что недопустимо. Пропуск отсчета в продольном направлении может быть связан с неисправностью датчика одометра, плохим состоянием контактов в разъемах, сбоем в аппаратном и программном обеспечении измерительной системы дефектоскопа, и другими причинами. Поэтому функционирование всей измерительной системы внутритрубного дефектоскопа, с точки зрения построения сетки отсчетов во времени, по длине исследуемой трубы, является важнейшей задачей и проверяется перед измерениями.

Известные системы настройки измерительной системы внутритрубного дефектоскопа действуют следующим образом. У подготовленного к работе дефектоскопа отсоединяется кабель, ведущий от одного из датчика и вместо датчика одометра к дефектоскопу, к разъему подключается генератор импульсов, выдающий импульсы со скоростью движения дефектоскопа, имитируя, таким образом, движение дефектоскопа внутри трубопровода. Система управления дефектоскопа получает импульсы от одометра и соответственно формирует импульсы запуска измерений. Одновременно оператор, проверяющий дефектоскоп, приближает и удаляет к одному (или нескольким) датчикам измерительной системы имитатор сигнала, например, постоянный магнит для магнитного дефектоскопа. В результате этого датчик дефектоскопа записывает изменения магнитного поля. После завершения имитации пропуска оператор подключает дефектоскоп к внешнему терминалу и получает результаты измерения дефектоскопа в виде зависимости уровня магнитного поля на датчике, который подвергался воздействию магнитного поля. Такого же вида измерения производятся и для ультразвуковых дефектоскопов.

Известны следующие системы настройки измерительных систем.

В заявке RU 98123654 "Способ настройки многоканальной сканирующей системы сбора данных дефектоскопа и устройство для его осуществления», G01N 1/00, публикация 27.09.2000, описан способ настройки измерительной системы дефектоскопа, заключающийся в последовательной калибровке уровней выходных сигналов датчиков сканирующей системы и параметров обработки этих сигналов, при этом калибровку производят с помощью компьютера, в программу которого вводят заданные значения уровней выходных сигналов датчиков и параметров обработки этих сигналов.

В патенте US 4660419 «Способ калибровки множества ультразвуковых преобразователей», G01N 29/04, публикация 27.04.1987, описан способ калибровки ультразвуковой измерительной системы для контроля труб, состоящий в том, что создают контрольный образец, в частности трубы, имеющей заданную неоднородную структуру, которую исследуют системой ультразвуковых датчиков, а компьютер управляет положением контрольного образца, фиксирует данные и регулирует коэффициенты усиления датчиков.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является способ, описанный в заявке RU 2003114194 «Способ настройки измерительной системы внутритрубного многоканального дефектоскопа и устройство для его осуществления», G01B 5/00, публикация 27.11.2004. В заявке описан способ настройки, включающий последовательную градуировку уровней выходного сигнала датчиков, измеряющих профиль внутренней стенки диагностируемого трубопровода, с использованием градуировочного кольца, при этом указанную градуировку производят путем вращения градуировочного кольца относительно измерительной системы дефектоскопа или путем вращения измерительной системы относительно градуировочного кольца.

Во всех приведенных патентных документах не решается задача обеспечения функционирования всей измерительной системы внутритрубного дефектоскопа для формирования сетки отсчетов во времени от датчиков одометра до сканов, получаемых с измерительных датчиков.

Основной технической задачей, решаемой заявляемым изобретением, является возможность проверки всей измерительной системы внутритрубного дефектоскопа. При этом заявляемый способ проверки и устройство проверки являются простыми и эффективными, обеспечивающими возможность проверки не только формирования отсчетов, но и проверку функционирования всех измерительных датчиков системы.

Заявляемый способ настройки измерительной системы внутритрубного дефектоскопа, содержащей одометр и измерительные датчики, характеризуется тем, что измерительное колесо одометра вращают синхронно с перемещением одного или нескольких градуировочных средств относительно одного или нескольких измерительных датчиков измерительной системы, регистрируют данные с измерительных датчиков и сравнивают измеренные данные с контрольными данными.

При выполнении способа появляется возможность проверить всю измерительную систему внутритрубного дефектоскопа. Не требуется отсоединять одометр, напротив, колесо одометра, как при реальной работе системы, вращается с необходимой скоростью и датчики одометра формируют импульсы запуска системы измерения. При этом благодаря синхронному вращению колеса одометра и перемещению градуировочных средств, полученные данные, при нормальной работе измерительной системы дефектоскопа, жестко определены положением колеса одометра и связанным с ним положением градуировочного средства. Любой сбой системы измерения легко выявляется.

В частном случае выполнения способа градуировочное средство или несколько градуировочных средств перемещают путем вращения относительно одного или нескольких измерительных датчиков. В этом случае появляется возможность простой точной привязки положения градуировочного средства и положением одометра, при этом контрольные измерения периодически повторяются.

Устройство настройки измерительной системы внутритрубного дефектоскопа, содержащей одометр и измерительные датчики, включает валик, приводимый во вращение с помощью двигателя и установленный с возможностью контакта с колесом одометра, и кольцо с градуировочными средствами, которое установлено с возможностью перемещения, в частном случае вращения, относительно одного или нескольких измерительных датчиков измерительной системы дефектоскопа. Ось упомянутого валика и ось упомянутого кольца с градуировочными средствами жестко связаны между собой.

Устройство настройки содержит валик, который вращается от двигателя с жестко заданной и необходимой для проверки скоростью, и кольцо с градуировочными средствами, которое синхронно вращается от того же двигателя. Так как вращение колеса одометра жестко синхронизировано с вращением кольца с градуировочными средствами, то показания измерительных датчиков контролируются не только с точки зрения точности и отсутствия пропуска отсчетов во времени, но и с точки зрения функционирования собственно датчиков, например, контроля их чувствительности.

В частном случае выполнения устройства жесткая связь оси упомянутого валика и оси упомянутого кольца с градуировочными средствами выполнена посредством гибкого вала.

Изобретение поясняется чертежами. На Фиг.1 и 2 приведена схема устройства для настройки измерительной системы внутритрубного дефектоскопа, на Фиг.3 - диаграмма отсчетов (сканов) во времени, на Фиг.4 - сетка отсчетов на поверхности трубопровода.

Измерительная система внутритрубного дефектоскопа, проверяемая по заявляемому способу, может быть различной конструкции, например, с магнитными или ультразвуковыми датчиками. В примере, приведенном на чертежах, рассмотрена работа способа и устройства с магнитной системой дефектоскопа.

Рассмотрим график, приведенный на Фиг.3. На ней приведены значения амплитуды сигнала сканов (отсчетов) одного из датчиков измерительной системы. Нормальную работу системы отсчетов отражает график (1). Значения отсчетов обведены кружочками. Если система формирования отсчетов измерительной системы дефектоскопа работает неправильно, например плохой контакт в одном из разъемов, возможен пропуск одного или нескольких сканов в продольном направлении. С помощью кривой (2) проиллюстрирован как раз такой случай. Произошел пропуск скана, и измеренные значения ошибочно отнесены измерительной системой другому скану по длине трубопровода, что приведет к неправильной привязке измерений по длине трубы, что недопустимо.

На Фиг.4 показано, что пропуск скана может привести к отсутствию измерений в районе дефекта.

Внутритрубный дефектоскоп 1 (Фиг.1) содержит одометр 2 с колесом 4 и измерительные датчики 3. Устройство настройки (Фиг.1 и 2) измерительной системы внутритрубного дефектоскопа 1 включает валик 6, приводимый во вращение с помощью двигателя 7. Валик 6 установлен с возможностью контакта с колесом 4 одометра. Кольцо 8 с градуировочными средствами 5 установлено с возможностью вращения относительно одного измерительного датчика 3. Рядом стоящие датчики (не показаны), также могут подвергаться проверке. Можно выполнить кольцо таким образом, чтобы оно вращалось вокруг всех измерительных датчиков измерительной системы дефектоскопа. Ось 11 валика 6 и ось 10 кольца 8 с градуировочными средствами 5 жестко связаны между собой посредством гибкого вала 9. В качестве градуировочных средств для магнитных датчиков могут быть использованы постоянные магниты. Если проверяется работа системы с ультразвуковыми датчиками, могут быть использованы ультразвуковые излучатели.

Устройство настройки работает следующим образом. Колесо 4 одометра опирается на валик 6, который вращается от двигателя 7. От этого же двигателя 7 посредством гибкого вала 9 синхронно вращается колесо 8 с установленными на нем градуировочными средствами 5, в данном случае - магнитами. Магниты воздействуют на магнитный датчик 3, который по команде измерительной системы, которая формируется на показаниях датчиков одометра 2, снимает отсчеты. Так как вращения колеса 4 одометра 2 и положение градуировочных средств 5 жестко детерминированы, то сравнение измеренных данных с контрольными данными дает возможность настроить измерительную систему.

Применение предложенного способа и устройства однозначно связывает воздействие на одометр (изменение скорости) с воздействием на датчики измерительной системы дефектоскопа, что дает возможность оценить стабильность сетки сканирования во всем диапазоне скоростей движения дефектоскопа.

Изобретение относится к устройствам контроля состояния трубопроводов, а именно к способу и устройству настройки измерительной системы внутритрубного дефектоскопа. Сущность: измерительное колесо одометра дефектоскопа вращают синхронно с перемещением одного или нескольких градуировочных средств относительно одного или нескольких измерительных датчиков измерительной системы. Регистрируют данные с измерительных датчиков и сравнивают измеренные данные с контрольными данными. Устройство настройки включает валик, приводимый во вращение с помощью двигателя и установленный с возможностью контакта с колесом одометра, и кольцо с градуировочными средствами. Кольцо установлено с возможностью перемещения (вращения) относительно одного или нескольких измерительных датчиков измерительной системы дефектоскопа. Ось валика и ось кольца с градуировочными средствами жестко связаны между собой. Технический результат: обеспечение возможности простой и эффективной проверки всей измерительной системы. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ настройки измерительной системы внутритрубного дефектоскопа, содержащей одометр и измерительные датчики, характеризующийся тем, что измерительное колесо одометра вращают синхронно с перемещением одного или нескольких градуировочных средств относительно одного или нескольких измерительных датчиков измерительной системы, регистрируют данные с измерительных датчиков и сравнивают измеренные данные с контрольными данными.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что градуировочное средство или несколько градуировочных средств перемещают путем вращения относительно одного или нескольких измерительных датчиков.3. Устройство настройки измерительной системы внутритрубного дефектоскопа, содержащей одометр и измерительные датчики, характеризующееся тем, что включает валик, приводимый во вращение с помощью двигателя и установленный с возможностью контакта с колесом одометра, и кольцо с градуировочными средствами, которое установлено с возможностью вращения относительно одного или нескольких измерительных датчиков измерительной системы дефектоскопа, при этом ось упомянутого валика и ось упомянутого кольца с градуировочными средствами жестко связаны между собой.4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что жесткая связь оси упомянутого валика и оси упомянутого кольца с градуировочными средствами выполнена посредством гибкого вала.