Способ определения тока в подземном токопроводе бесконтактным методом Советский патент 1989 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к электро- магнитнь м измерениям и предназначено для использования при бесконтактных электромагнитных обследованиях подземных и подводных цилиндрических металлопроводов (нефте- и газопроводов) на предмет уточнения местоположения и глубины залегания трубопровода, оценки состояния его изоляционного покрытия и бесконтактного контроля работы станций коррозионной катодной защиты (СКЗ) путем воспроизведения диаграммы распределения тока вдоль контролируемой магистрали.

Целью изобретения является упрощение процесса измерения тока путем обеспечения возможности измерений при произвольном положении базы с датчиками поля в плоскости, перпендикулярной оси токопровода, а также связанное с этим повышение точности измерения тока, обусловленное снижением погрешностей измерения при смещениях датчиков относительно оси токопровода.

Сущность данного способа состоит в том, что измеряются напряженности создаваемого измеряемым током магнитного поля в двух точках, располо 1503

женньгх на фиксированном (постоянном в процессе измерений) взаимном удалении (базе в) в плоскости, перпендикулярной токопроводу, причем из- меряются как перпендикулярные базе компоненты напряженности магнитного поля, так и дополнительно в каждой из двух точек наблюдения измеряют вторые, параллельные базе компонен- ты напряженности магнитного поля, а значение тока определяют по формуле . (Н5, ,)/(2 Н,Н„/Нуг)

1) . где b - расстояние между точками

наблюдения (база);

Н , компоненты напряженности магнитного поля, параллельные базе в первой и второй точках наблюдения;

Ни|,Й - перпендикулярные базе компо- ненты напряженности магнитного поля в первой и второй точках наблюдения;

- единичный параметр (коэффи- циент), знак которого определяется соотношением величин компонент поля Ни, и Нц , перпендикулярных базе: если их алгебра1«еская сумма по модулю не превышает любого из них, т.е. если (Нм, +Ни) i (Н,, ) или (H,i), то g -Mj если же их cyt-iMa больше каждого ич составляющих (Ни, + + Н) :, (Н,), то 2 -1- Кроме того, измеренные значения компонент поля позволяют определить заранее неизвестное положение оси токопровода относительно точек на- блюдения. Расстояние h от оси токопровода до линии, проходящей через точки наблюдения (базы), определяется ф эрмулой

h b( .2 XI HX,

(2)

Смещен ;е 1 первой точки наблюдения относительно проекции оси токопровода на линию базы определяется соотношением

-1

1 b|jil b(. ) . (3) H,, - HxjH,

Если параметр 1 положительный, тогда ось токопровода (точнее ее проекция на линию базы) находится между точками наблюдения, а если параметр у -1 отрицательный, тогда токопро- вод находится в стороне от точек наблюдения, причем ближе к токопрово

0

5 0 О

S

0

5

ду находится та точка наблюдения, для которой больше параллельная базе компонента HX магнитного поля измеряемого тока.

На чертеже представлена схема, иллюстрирующая способ.

Схема содержит два двухкомпонент- ных датчика магнитного поля, расположенных в точках 1 и 2 и цилиндрический (подземный) токопровод,3. Датчики расположены в плоскости, перпендикулярной оси токопровода, и соединены между собой жесткой базой. Компоненты каждого из датчиков ориентированы соответственно вдоль и поперек базы: Н , , Н хг и Ни,, Нц - компоненты напряженности магнитного поля, параллельные и перпендикулярные базе в первой и второй точках наблюдения (расположение датчиков); h - расстояние от линии базы до оси токопровода; 1 - смещение первой точки наблюдения относительно проекции оси токопровода на линию базы.

В качестве датчиков магнитного поля могут быть использованы любые магнитоприемники, позволяющие измерять две взаимно ортогональные компоненты напряженности магнитного поля (рамки, катушки, феррозонды и т.п.). Для бесконтактного измерения переменного тока по данному способу целесообразно использовать две системы взаимно ортогональных рамок, установленных на концах жесткой базы (штанги), длина которого сопоставима с расстоянием от датчиков по оси токопровода.

Сигналы на выходах датчиков, величина которых пропорциональна величинам компонент магнитного поля (перпендикулярных плоскостям соответствующих рамок), можно измерять селективным микровольтметром, настроенным на частоту измеряемого тока; учитывая калибровочные характеристики датчиков, определяют значения соответствующих компонент напряженности магнитного поля. Измеренные компоненты магнитного поля подставляют в формулы (1)-(3) и определяют величину тока I в трубопроводе, а также величины h и 1, определяющие положение токопровода относительно датчиков поля.

Для определения величины алг еб- раической суммы ортогональных базе компонент (HU, 4- Hitj). обмотки соотчиков соединяют последовательно и подключают на вход вольтметра. Затем, сопоставляя сумму с каждым из слагаемых, определяют знак параметра , входйщего в формулы (1)-(3), и направление смещения датш-гков относительно токопровода.

Пример.-Измерение тока в под земном изолированном трубопроводе с

наружным диаметром 1000 мм, расположенном на глубине около 1,4 м. Базу с датчиками поля располагают вблизи трассы трубопровода в плоскости, пер пендикулярной его оси. При этом положение токопровода предварительно можно определить по изменениям величины компоне т магнитного поля при перемещении датчика поперек трассы с учетом концентрического характера распределения магнитного поля, создаваемого измеряемым током (например вертикальная компонента магнитного поля над токопроводом, как известно, равна нулю).

Пусть в результате измерения компонент напряженности поля в обеих . точках наблюдения получены следующие

значения: Н у, ,4-10 А/м; Н хг - 33,3 0-s А/м; Нчо 17.1-10

Ни, 8,09-10- А/м;

jl 17,1-10 А/м; (Н, + ) А/м; при расстоянии между

точками наблюдения b 1 м. Поскольку алгебраическая сумма перпендикулярных базе компонент поля меньше величины одной из них (Н|.. «i Н

Чг

, - Hgj) (что свидетельствует о пр.оти-

воположной направленности этих компонент ), то 1 Подставляя указанные величинь в формулу (1), получаем величину измеряемого тока

- 8:огг|1Ы 5: 1Ь °-- 0,37 А.

(3), получаем расстояние от оси токопровода до базы датчиков

h + ) 1 4 м 33,3 0,4

и смещение первого датчика относительно токопровода

1-., 0.28„.

Токопровод находится между точками наблюдения (датчиками).

Формула изобретения

Способ определения тока в подзгм- ном токопроводе бесконтактным методом, заключающийся в том, что измеряют в двух точках, расположенных на фиксированном расстоянии друг от друга (базе) в плоскости, перпендикулярной токопроводу, компоненты напряженности магнитного поля, создаваемого током, направленные перпендикулярно к базе, и по ним определяют величину тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения процесса измерения, дополнительно измеряют направленные параллельно базе компоненты напряженности магнитного поля в каждой из указанных точек, а значение тока определяют по формуле I 2 ;b(Hj, Н ,):(гН,, + ,, /

/H,j),

где Ь - длина линии, соедин1Пощей точки наблюдения (база);

Н ,Ну - компоненты напряженности магнитного поля, направленные параллельно базе в первой и второй точках;

u,u компоненты напряженности магнитного поля, направленные перпендикулярно базе в первой и второй точках наблюдения;

Изобретение относится к электромагнитным измерениям и предназначено для использования при бесконтактных электромагнитных обследованиях подземных и подводных металлопроводов. Цель изобретения - упрощение процесса измерения и повышение точности за счет дополнительно измеряемых параллельных базе компонент напряженности магнитного поля, что позволяет проводить измерения при произвольном положении базы с датчиками в плоскости, ортогональной токопроводу. Значения тока определяются с помощью соответствующих соотношений, включающих все измеренные четыре компоненты магнитного поля. 1 ил.

1, при (, + Hjj) i (Н,, ) или ();

, при (Н., -ь Н) (Н, )

(Н,).

();

(Н,).

Ну.