Устройство для обнаружения прохождения средств очистки и дефектоскопии Российский патент 2019 года по МПК F17D5/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и предназначено для обнаружения прохождения внутритрубных объектов, а именно поршней очистки, дефектоскопов, разделителей, устройств контроля очистки и прочего, на магистральных и кустовых нефте/газо/продуктопроводах (трубопровод).

Предшествующий уровень техники

Известен сигнализатор прохождения очистного устройства «ДПС-7В» (http://ntpipc.ru/wp-content/uploads/downloads/2017/10/DPS-7V.TO.2017_10_06.pdf), в котором канал регистрации датчика состоит из приемных акустического и магнитоиндукционного трактов. В приемные тракты входят: акустическая антенна, блок обработки сигнала, магнитоиндукционная антенна, блок обработки сигнала магнитоиндукционной антенны, контроллер, акустический излучатель, индуктивность, токозадающий транзистор.

Недостатком этого устройства является невысокая помехозащищенность.

Известен сигнализатор прохождения по трубопроводу очистных или диагностических объектов (Патент RU 2408815 опубл. 10.01.2011), в котором приемное устройство содержит приемный преобразователь, на его основании, прилегающем к поверхности трубы, смонтированы виброакустический преобразователь и магнитоиндукционная антенна, подключенные к входам двухканального усилителя. Выход канала магнитоиндукционной антенны соединен с входами цифровых фильтров и схемы выделения сигналов магнитных флуктуаций, а выход канала виброакустических сигналов соединен с входом определителя. Выходы устройств соединены с первыми входами двухвходовых логических схем с функцией И, а вторые входы этих логических схем соединены с выходом определителя. Выходы логических схем подключены к входам логической схемы с функцией ИЛИ, выход которой соединен с микропроцессорным блоком управления и через него с преобразователем последовательного интерфейса.

Недостатком этого технического решения является неспособность устройства к самодиагностике и отсутствие внутренней памяти, не позволяющей заводу-изготовителю накапливать статистическую информацию для дальнейшего совершенствования алгоритмов работы устройства.

Техническая задача направлена на создание устройства, позволяющего обеспечить лучшую помехоустойчивость и повысить эффективность обнаружения внутритрубных объектов (ВТО).

Технический результат достигается тем, что в устройстве для обнаружения прохождения средств очистки и дефектоскопии, включающем виброакустический преобразователь, магнитоиндукционную антенну и блок обработки сигнала, согласно предложенному решению, два виброакустических преобразователя выполнены в виде пьезопреобразователей, а магнитоиндукционная антенна выполнена в виде трех магнитоиндукционных катушек с двойными обмотками, блок цифровой обработки сигнала включает фильтры низкой частоты, полосовой фильтр, анализатор формы сигнала, коррелятор сигналов, блок внутренней памяти, решающее устройство, при этом один выход решающего устройства соединен с входом первого пьезопреобразователя, другой выход подключен к магнитоиндукционным антеннам, расположенным на одинаковом расстоянии друг от друга и соединенным последовательно с соответствующим усилителем, аналого-цифровым преобразователем, фильтром низкой частоты, выход каждого фильтра соединен с входом коррелятора сигнала, выход которого подключен к решающему устройству, выход второго пьезопреобразователя соединен последовательно с усилителем, аналого-цифровым преобразователем, фильтром низкой частоты, выход которого соединен с входом анализатора сигнала, выход которого подключен к входу решающего устройства, полосовой фильтр соединен с входом одного из фильтров низкой частоты и третьим входом решающего устройства, третий выход решающего устройства подключен к блоку внутренней памяти, четвертый вход решающего устройства и выход блока внутренней памяти подсоединены к интерфейсу.

Краткое описание чертежей

На рисунке представлена функциональная схема устройства.

Осуществление изобретения

Устройство для обнаружения прохождения очистных средств и дефектоскопии включает:

первый пьезопреобразователь - 1;

второй пьезопреобразователь - 2;

магнитоиндукционные антенны в виде катушек с двойными обмотками - 3, 4, 5;

блок усилителей - 6;

блок аналого-цифровых преобразователей - 7;

блок цифровой обработки сигнала (БЦОС) - 8;

фильтры низкой частоты - 9;

полосовой фильтр - 10;

анализатор формы сигнала - 11;

коррелятор сигнала - 12;

решающее устройство - 13;

блок внутренней памяти - 14;

внешний интерфейс - 15.

При установке устройства на поверхность трубопровода и включения в линию телемеханики устройство переходит в режим самоконтроля. Самоконтролю подвергаются акустический и магнитоиндукционные каналы сигнализатора. При самоконтроле акустического канала РУ 13 генерирует методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ) сигнал, поступающий на вход пьезопреобразователя 1, сигнал через тело трубопровода передается на пьезопреобразователь 2, усиливается в блоке усилителей 6, преобразуется в цифровую форму в блоке АЦП 7, далее фильтруется и анализируется форма сигнала сгенерированного ШИМ соответствующим фильтром низкой частоты 9 и анализатором формы сигнала 11, после чего РУ 13 принимает решение о работоспособности акустического тракта устройства. Для самоконтроля магнитоиндукционного канала РУ 13 создает импульс методом ШИМ, поступающий на первичные обмотки катушек 3, 4, 5 сигнал принимается вторичными обмотками катушек, усиливается и преобразовывается в цифровую форму, фильтруется соответствующими фильтрами низкой частоты, далее в корреляторе сигналов 12 сигналы сравниваются и при достаточной степени идентичности сигналов РУ 13 выдает решение о работоспособности магнитоиндукционных каналов устройства, о чем сигнализирует во внешний интерфейс 15. Если все каналы устройства прошли проверку, то оно переходит в состояние ожидания.

При прохождении ВТО в месте установки устройства формируется характерный акустический сигнал, который при помощи пьезопреобразователя 2 усиливается в блоке усилителей 6 и преобразуется в цифровую форму в блоке АЦП 7, подается на вход БЦОС 8, где фильтруется и подвергается анализу формы огибающей в соответствующем фильтре низкой частоты 9 и анализаторе формы сигнала 11, после чего поступает на вход решающего устройства 13, которое принимает решение о наличии акустического признака прохождения ВТО, о чем сигнализирует во внешний интерфейс 15 и производит запись осциллограммы необработанного акустического сигнала в блок внутренней памяти 14.

При прохождении ВТО формируется характерная флуктуация магнитного поля, улавливаемая вторичными обмотками катушек 3, 4, 5. Сигнал от магнитоиндукционных катушек 3, 4, 5 через соответствующие усилители 6 поступает на блок АЦП 7, далее в БЦОС 8 происходит фильтрация сигнала, после чего в корреляторе сигналов 12 строится корреляционная функция обработанных сигналов с катушек 3 и 4, а также корреляционная функция с катушек 4 и 5, корреляционные функции сравниваются в РУ 13 и в случае наличия существенных максимумов в одной и той же точке РУ 13 принимает решение о наличии признаков прохождения ВТО по флуктуации магнитного поля, о чем сигнализирует во внешний интерфейс 15 и производит запись осциллограммы необработанного магнитного сигнала в блок внутренней памяти 14.

Проходящие ВТО снабжены трансмиттером, излучающим электромагнитные волны на частоте 22 Гц. Также усиленный в блоке 6 и преобразованный в цифровую форму в блоке 7 поток с вторичной обмотки магнитоиндукционной антенны 5 попадает на полосовой фильтр 10, выделяющий частоту работы трансмиттера в 22 Гц. После чего РУ 13 принимает решение о наличии признаков прохождения ВТО по наличию трансмиттера 22 Гц, о чем сигнализирует во внешний интерфейс 15 и производит запись осциллограммы огибающей электромагнитного сигнала в полосе 22Гц в блок внутренней памяти 14.

В зависимости от настроек внешний интерфейс 15 выдает сигнал о прохождении ВТО по одному или нескольким признакам. Также решающее устройство 13 записывает сигналы о ложных срабатываниях и превышениях определенных порогов с акустических и магнитоиндукционных каналов во внутреннюю память блока внутренней памяти 14.

Информация с внутренней памяти 14 может быть считана через внешний интерфейс в заводских условиях и обработана, для более точной настройки фильтров низкой частоты 9 и полосового фильтра 10, алгоритмов РУ 13, анализаторов формы сигналов 11, корреляторов сигналов 12, после чего устройство может быть откорректировано для работы на конкретном участке.

Изобретение предназначено для обнаружения прохождения внутритрубных объектов на магистральных и кустовых нефте/газо/продуктопроводах. Устройство включает виброакустические преобразователи, выполненные в виде пьезопреобразователей, магнитоиндукционную антенну, выполненную в виде трех магнитоиндукционных катушек с двойными обмотками. Блок цифровой обработки сигнала содержит фильтры низкой частоты, полосовой фильтр, анализатор формы сигнала, коррелятор сигналов, решающее устройство, блок внутренней памяти. Один выход решающего устройства соединен с входом первого пьезопреобразователя, другой выход подключен к магнитоиндукционным антеннам, расположенным на одинаковом расстоянии друг от друга и соединенным последовательно с соответствующим усилителем и аналого-цифровым преобразователем. Блок аналого-цифровых преобразователей подключен к блоку цифровой обработки сигнала, входы которого подключены к интерфейсу. 1 ил.

Устройство для обнаружения прохождения средств очистки и дефектоскопии, включающее виброакустический преобразователь, магнитоиндукционную антенну и блок обработки сигнала, отличающееся тем, что два виброакустических преобразователя выполнены в виде пьезопреобразователей, а магнитоиндукционная антенна выполнена в виде трех магнитоиндукционных катушек с двойными обмотками, блок цифровой обработки сигнала включает фильтры низкой частоты, полосовой фильтр, анализатор формы сигнала, коррелятор сигналов, блок внутренней памяти, решающее устройство, при этом один выход решающего устройства соединен с входом первого пьезопреобразователя, другой выход подключен к магнитоиндукционным антеннам, расположенным на одинаковом расстоянии друг от друга и соединенным последовательно с соответствующим усилителем, аналого-цифровым преобразователем, фильтром низкой частоты, выход каждого фильтра соединен с входом коррелятора сигнала, выход которого подключен к решающему устройству, выход второго пьезопреобразователя соединен последовательно с усилителем, аналого-цифровым преобразователем, фильтром низкой частоты, выход которого соединен с входом анализатора сигнала, выход которого подключен к входу решающего устройства, полосовой фильтр соединен с входом одного из фильтров низкой частоты и третьим входом решающего устройства, третий выход решающего устройства подключен к блоку внутренней памяти, четвертый вход решающего устройства и выход блока внутренней памяти подсоединены к интерфейсу.