Аппаратура для контроля защитного изоляционного покрытия технологических и магистральных трубопроводов Российский патент 2018 года по МПК G01N29/04 F17D5/02 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и предназначено для обеспечения обнаружения дефектов изоляционного покрытия технологических или магистральных трубопроводов или иных изделий, расположенных в труднодоступных местах.

Известна аппаратура аналогичного назначения, позволяющая решить поставленную задачу путем расположения диагностической акустической аппаратуры внутри контролируемого трубопровода /RU №2121105, F17D 5/02, G01N 29/04, 1998/.

Передающий и приемный преобразователи на основе пьезоэлектрических элементов размещают внутри трубопровода, откуда через акустически согласованную среду изучают акустический зондирующий сигнал на нижней резонансной частоте. Затем осуществляют прием акустического сигнала в месте расположения приемного преобразователя через акустически согласованную среду. Потом производят сравнительный анализ изменения амплитуды и спектра принятого сигнала для воздушной и реальных сред, на основании которого судят, в частности, о состоянии изоляции трубопровода.

Недостатком аналога является необходимость расположения акустической диагностической аппаратуры внутри трубопровода и необходимость использования согласованной среды для диагностики технического состояния изделия.

Известна акустическая аппаратура аналогичного назначения, содержащая две приемо-передающие акустические системы, расположенные на базовом расстоянии друг от друга, выполненные в виде антенных решеток пьезоэлектрических преобразователей с сухим точечным контактом, прикрепляемых к открытому участку контролируемого изделия с помощью прижимного устройства, и программно-аппаратный комплекс для коммутации сигналов и интерпретации данных.

Контролируемым изделием может быть, в частности, трубопровод /CN 104076095, G01N 29/04, G01N 29/44, 2014/.

В аналоге полученный на аппаратуре сигнал сравнивают с эталонным сигналом, полученным с помощью той же аппаратуры для заведомо исправного изделия.

Недостатком известного аналога является слабый сухой акустический контакт пьезоэлектрических преобразователей с наружной поверхностью контролируемого изделия, приводящего к малой чувствительности аппаратуры к выявляемым дефектам.

Известна аппаратура, в частности, для контроля защитного изоляционного покрытия технологических или магистральных трубопроводов, содержащая две кольцевые приемо-передающие акустические системы, расположенные на базовом расстоянии друг от друга вдоль контролируемого трубопровода и выполненные в виде антенных решеток пьезоэлектрических преобразователей с сухим точечным контактом, прикрепляемых к открытому участку контролируемого трубопровода с помощью прижимных устройств, и программно-аппаратный комплекс для коммутации сигналов и интерпретации данных, электрически связанный с антенными решетками /US 2014202249, кл. G01H 5/00, G01N 29/04, 2014/.

Данная аппаратура принята за прототип, недостатком которого так же как и предыдущего аналога, является слабый сухой акустический точечный контакт прижимаемых к наружной поверхности пьезоэлектрических преобразователей.

Вторым недостатком прототипа является отсутствие в нем устройства позиционирования, что ограничивает контролируемую область исследований трубопровода.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является устранение перечисленных недостатков прототипа, т.е. увеличение сухого точечного контакта пьезоэлектрических преобразователей приемо-передающих акустических систем и обеспечение возможности позиционирования аппаратуры вдоль трубопровода.

Данный технический результат достигают за счет того, что известная аппаратура для контроля защитного изоляционного покрытия технологических или магистральных трубопроводов, содержащая две кольцевые приемо-передающие акустические системы, расположенные на базовом расстоянии друг от друга вдоль контролируемого трубопровода и выполненные в виде антенных решеток пьезоэлектрических преобразователей с сухим точечным контактом, прикрепляемых к открытому участку контролируемого трубопровода с помощью прижимных устройств, и программно-аппаратный комплекс для коммутации сигналов и интерпретации данных, электрически соединенный с антенными решетками, дополнительно содержит устройство позиционирования, выполненное в виде двух поясов с пазами, ориентированными вдоль образующих трубопровода, при этом антенные решетки выполнены в виде съемных модулей пьезоэлектрических преобразователей, установленных в пазы каждого из поясов устройства позиционирования, причем прижимные устройства каждой антенной решетки выполнены в виде магнитопроводов, установленных в съемных модулях антенных решеток.

В аппаратуре пьезоэлектрические преобразователи в съемных модулях установлены в шахматном порядке.

В аппаратуре магнитопроводы установлены в съемных модулях между преобразователями в шахматном порядке.

В аппаратуре вокруг каждого преобразователя антенных решеток установлены защитные манжеты.

В аппаратуре для усиления сухого акустического контакта пьезоэлектрических преобразователей с наружной поверхностью трубопровода, каждый из преобразователей антенных решеток выполнен подпружиненным.

В аппаратуре пояс с продольными пазами выполнен из винипласта, закрепляемого на трубопроводе с помощью магнитопроводов.

Аппаратура дополнительно снабжена задатчиком базового расстояния между приемо-передающими системами.

Задатчик базового расстояния между приемо-передающими системами выполнен в виде рулетки или линейки на жесткой основе.

Две кольцевые приемо-передающие акустические системы механически соединены с помощью жестких связей.

Жесткие связи двух кольцевых приемо-передающих систем выполнены в виде двух или трех соединительных стержней.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена общая схема реализации изобретения на трубопроводе; на фиг. 2 - фотографии системы на трубопроводе; на фиг. 3 - схема части кольцевой приемо-передающей акустической системы; на фиг. 4, 5 - съемный модуль пьезоэлектрических преобразователей с сухим точечным контактом в различных ракурсах.

Аппаратура для контроля защитного изоляционного покрытия трубопровода 1 содержит две кольцевые приемо-передающие акустические системы 2 и 3 (фиг. 1, 2), расположенные на базовом расстоянии L друг от друга вдоль трубопровода 1.

Каждая кольцевая приемо-передающая система 2, 3 выполнена в виде антенных решеток 4, 5 (фиг. 1) пьезоэлектрических преобразователей. На фиг. 1 каждая из антенных решеток состоит из 16 преобразователей.

Каждая кольцевая приемо-передающая система 2, 3 включает в себя устройства позиционирования, в свою очередь, каждое из которых выполнено в виде пояса 6 (фиг. 3) с пазами 7, ориентированными вдоль образующих трубопровода 1 (фиг. 1, 2).

Антенные решетки 4, 5 выполнены в виде съемных модулей 8 пьезоэлектрических преобразователей, установленных в пазы 7 каждого из поясов 6 (на фиг. 3 представлена только часть пояса).

Имеются также прижимные устройства, выполненные в виде магнитопроводов 9 (фиг. 4), установленных в шахматном порядке между пьезоэлектрическими преобразователями 10, которые в съемных модулях 8 также установлены в шахматном порядке.

Подобная установка магнитопроводов 9 и преобразователей 10 позволяет усилить сухой акустический контакт преобразователей 10 с поверхностью трубопровода 1 через протектор 11.

Для этой же цели каждый из пьезоэлектрических преобразователей 10 выполнен подпружиненным.

Каждый пояс 6 с продольными пазами 7 может быть выполнен из винипласта и снабжен своими магнитопроводами (на чертеже магнитопроводы поясов 6 не показаны).

Все съемные модули 8 пьезоэлектрических преобразователей 10 электрически соединены с помощью проводов 12 с программно-аппаратным комплексом 13 для коммутации сигналов и интерпретаций данных (фиг. 3).

Аппаратура может дополнительно содержать задатчик базового расстояния L между приемо-передающими системами, быть выполнена в виде или линейки на жесткой основе или рулетки.

Две кольцевые приемо-передающие системы могут быть механически соединены с помощью жестких связей (на фиг. 2 не показаны), так что перемещаться вдоль трубопровода 1 аппаратура может только целиком.

Жесткие связи могут обеспечить прикрепленные к поясам 6 жесткие стержни (не показаны).

Аппаратура для контроля защитного изоляционного покрытия технологических или магистральных трубопроводов работает следующим образом.

Перед эксплуатацией аппаратура проходит метрологическую аттестацию. Для заданного базового расстояния L изучается реакция и отклики аппаратуры на трубопроводе с заведомо исправным защитным изоляционным покрытием (диаметры трубопровода могут быть различными).

Затем на трубопроводе 1 закрепляют с помощью магнитопроводов (на чертежах не показаны) пояса 6 (фиг. 3) с продольными пазами 7.

Потом в продольные пазы 7 устанавливают съемные модули 8 пьезоэлектрических преобразователей 10.

Благодаря наличию магнитопроводов 9 (фиг. 4) и подпружиненности каждого преобразователя 10 получается надежный сухой акустический контакт пьезоэлектрических преобразователей 10 с поверхностью трубопровода 1 через их протекторы 11.

С помощью программно-аппаратного комплекса 13 на антенные решетки 4 подаются электрические сигналы по разработанной программе. По контролируемому участку трубопровода 1 распространяются направленные (например, поперечные) акустические волны (на фиг. 1 прямыми линиями показаны направления акустических волн).

Антенные решетки 5 принимают акустические волны от антенных решеток 4.

Программно-аппаратный комплекс 13 обрабатывает полученную информацию и сравнивает ее с эталонным (или опорным) сигналом, полученным для заведомо исправного трубопровода 1.

Если в трубопроводе 1 на контролируемом участке произошла адгезия защитного изоляционного покрытия, например, в месте 14 (фиг. 1), то программно-аппаратный комплекс 13 выдает оператору сигнал тревоги.

После окончания исследований данного контролируемого участка трубопровода 1, пояса 6 передвигаются в соседнее место трубопровода для проведения аналогичных исследований.

При этом на новом контрольном участке добиваются также высокого сухого акустического контакта пьезоэлектрических преобразователей с наружной поверхностью трубопровода 1.

Этим достигается поставленный технический результат.

Использование: для обнаружения дефектов изоляционного покрытия технологических или магистральных трубопроводов или иных изделий, расположенных в труднодоступных местах. Сущность изобретения заключается в том, что аппаратура для контроля защитного изоляционного покрытия технологических или магистральных трубопроводов содержит две кольцевые приемо-передающие акустические системы, расположенные на базовом расстоянии друг от друга вдоль контролируемого трубопровода и выполненные в виде антенных решеток пьезоэлектрических преобразователей с сухим точечным контактом, прикрепляемых к открытому участку контролируемого трубопровода с помощью прижимных устройств, и программно-аппаратный комплекс для коммутации сигналов и интерпретации данных, электрически соединенный с антенными решетками, при этом аппаратура дополнительно содержит устройство позиционирования, выполненное в виде двух поясов с пазами, ориентированными вдоль образующих трубопровода, причем антенные решетки выполнены в виде съемных модулей пьезоэлектрических преобразователей, установленных в пазы каждого из поясов устройства позиционирования, а прижимные устройства каждой антенной решетки выполнены в виде магнитопроводов, установленных в съемных модулях антенных решеток. Технический результат: увеличение сухого точечного контакта пьезоэлектрических преобразователей приемо-передающих акустических систем и обеспечение возможности позиционирования аппаратуры вдоль трубопровода. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Аппаратура для контроля защитного изоляционного покрытия технологических или магистральных трубопроводов, содержащая две кольцевые приемо-передающие акустические системы, расположенные на базовом расстоянии друг от друга вдоль контролируемого трубопровода и выполненные в виде антенных решеток пьезоэлектрических преобразователей с сухим точечным контактом, прикрепляемых к открытому участку контролируемого трубопровода с помощью прижимных устройств, и программно-аппаратный комплекс для коммутации сигналов и интерпретации данных, электрически соединенный с антенными решетками, отличающаяся тем, что дополнительно содержит устройство позиционирования, выполненное в виде двух поясов с пазами, ориентированными вдоль образующих трубопровода, при этом антенные решетки выполнены в виде съемных модулей пьезоэлектрических преобразователей, установленных в пазы каждого из поясов устройства позиционирования, причем прижимные устройства каждой антенной решетки выполнены в виде магнитопроводов, установленных в съемных модулях антенных решеток.

2. Аппаратура по п. 1, отличающаяся тем, что пьезоэлектрические преобразователи в съемных модулях установлены в шахматном порядке.

3. Аппаратура по п. 2, отличающаяся тем, что магнитопроводы установлены в съемных модулях между пьезоэлектрическими преобразователями в шахматном порядке.

4. Аппаратура по п. 1, отличающаяся тем, что вокруг каждого пьезоэлектрического преобразователя антенных решеток установлены защитные манжеты.

5. Аппаратура по п. 1, отличающаяся тем, что каждый из пьезоэлектрических преобразователей антенных решеток выполнен подпружиненным.

6. Аппаратура по п. 1, отличающаяся тем, что пояс с продольными пазами выполнен из винипласта, закрепляемого на трубопроводе с помощью магнитопроводов.

7. Аппаратура по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно снабжена задатчиком базового расстояния между приемо-передающими системами.

8. Аппаратура по п. 7, отличающаяся тем, что задатчик базового расстояния между приемо-передающими системами выполнен в виде рулетки или линейки на жесткой основе.

9. Аппаратура по п. 1, отличающаяся тем, что две кольцевые приемо-передающие акустические системы механически соединены с помощью жестких связей, не контактирующих с трубопроводом.

10. Аппаратура по п. 9, отличающаяся тем, что жесткие связи двух кольцевых приемо-передающих систем выполнены в виде двух или трех соединительных стержней.