DE10196734B4

DE10196734B4 - PIG für die Bewegung in einer Pipeline

Info

Publication number: DE10196734B4
Application number: DE10196734T
Authority: DE
Inventors: Paul T. Houston Manzak; Carl R. Jr. Kingwood Torres
Original assignee: NDT Systems and Services AG
Current assignee: Ndt Systems & Services Ag 76297 Stutensee De
Priority date: 2000-10-03
Filing date: 2001-09-06
Publication date: 2010-11-25
Anticipated expiration: 2021-09-07
Also published as: AU2001288761A1; AR030824A1; WO2002029312A3; GB2386660A8; CA2423277C; CA2423277A1; GB2386660A; GB2386660B; GB2386660B8; DE10196734T1; US6640655B1; CN1735856A; CN100397329C; GB0306397D0; WO2002029312A2

Abstract

PIG für die Bewegung in einer Pipeline (P), wobei die PIG einen Körperabschnitt (20), an dem mehrere der selbstnachlaufenden Sensormechanismen befestigt sind, umfasst; wobei jeder der selbstnachlaufenden Sensormechanismen ein an einem Ende des Körperabschnitts (20) der PIG drehbar angebrachtes Glied (28), ein erstes Mittel (30), das das Glied (28) in einer vom Körperabschnitt wegweisenden Richtung drängt, und einen Nachlaufarm (32), der mit einem Ende an dem Glied (28) drehbar angebracht ist, ein zweites Mittel (36), das den Nachlaufarm (32) in einer vom Körperabschnitt wegweisenden Richtung drängt, sowie einen Sensor (38), der mit einem Oberflächenabschnitt des Nachlaufarms (32) verbunden ist, um einen Kontakt mit einer Pipelineinnenfläche herzustellen, wenn sich die PIG in der Pipeline bewegt, umfasst.

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf einen PIG für Bewegung in einer Pipeline, der in Verbindung mit intelligenten Pipelineinspektionslehren verwendet wird, die gewöhnlich ”Smart-PIGs” (= smart Pipeline Inspektion Gauges) genannt werden und ihrerseits bei der Inspektion von Pipelines verwendet werden. Der Sensoraufhängungsmechanismus verbessert die Dateneinsammelfähigkeiten der PIGs unter veränderlichen Bedingungen der inspizierten Oberflächen. Obwohl die Erfindung am besten auf die interne Inspektion von Pipelines anwendbar ist, ist sie auch für andere Anwendungen einschließlich der Inspektion von Tankinnenräumen geeignet.
Hintergrund der Erfindung
Leitungsinterne Inspektionswerkzeuge oder ”Smart-PIGs” wie sie gewöhnlich genannt werden, werden dazu verwendet, Informationen über den Zustand einer Pipeline, durch die die PIG vorwärtsbewegt wird, zu sammeln. PIGs werden auch dazu verwendet, einfachere Aufgaben wie etwa das Reinigen von Pipelines auszuführen; der Ausdruck ”Smart-PIG” impliziert jedoch ein Werkzeug für die Ausführung einer komplexeren Aufgabe. Diese umfaßt die Verwendung für die Messung eines korrosionsbedingten Metallverlusts, von Rissen aufgrund einer Beanspruchungskorrosion, einer Pipeline-Verformbarkeit und dergleichen.
Eine Smart-PIG wird typischerweise längs der Pipeline vorwärtsbewegt, in der das Pipeline-Fluid unter Druck steht oder eine Druckdifferenz aufweist. Die Pipeline- Fluide können Gas, Flüssigkeit oder eine Kombination von beidem sein. Eine Smart-PIG, die in eine Pipeline eingeführt ist, in der eine geeignete Druckdifferenz und ein geeigneter Volumenstrom vorhanden sind, wird mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Fluid vorwärtsbewegt.
Der Hauptzweck von Smart-PIGs besteht darin, den Betrag des Metallverlusts oder des abgetragenen Metalls in der Pipeline zu bestimmen. Ein Metallverlust kann infolge der Korrosion an der Innenseite oder an der Außenseite des Rohrs auftreten. Er kann auch als Ergebnis einer äußeren Riffelung der Pipeline infolge einer Beschädigung durch Dritte auftreten. Die Industrienorm zum Messen von Metallverlust macht Gebrauch von dem Magnetfluß-Leck (MFL = Magnetic Flux Leakage). Andere Techniken, etwa die Akustik, können ebenfalls verwendet werden.
Bei der Gewinnung von Daten von innerhalb der Pipeline, etwa MFL-Daten, besitzt die Smart-PIG einen Mechanismus, der sie längs der Pipeline vorwärtsbewegt, typischerweise eine Zugvorrichtung, und Mittel zum Magnetisieren der Pipeline-Wand, die typischerweise Magnetisierer genannt werden. Weiterhin sind Mittel vorgesehen, die die MFL-Daten erfassen und die Datenerfassungskomponenten der Smart-PIG mit Leistung versorgen. Außerdem sind Mittel zum Speichern der gesammelten Daten vorgesehen.
Die Sensoren, die zum Messen des MFL-Signals verwendet werden, sind in einer radial beabstandeten Beziehung um einen Körperabschnitt des Magnetisierers der Smart-PIG angeordnet. Die Aufhängungsmechanismen, die für die Anbringung der Sensoren am Körperabschnitt des Magnetisierers typischerweise verwendet werden, umfassen den Käfigtyp, den Parallelaufhängungstyp und den Einzelarmtyp.
Beim Käfigtyp wird der Sensormechanismus an der Rohrwand unter Verwendung von Gliedern und Federn gehalten. Dieser Mechanismus ermöglicht, daß der Sensor an unterschiedliche Wanddicken des Rohrs angepaßt werden kann. An jedem Ende eines Kopfes, mit dem der Sensor verbunden ist, sind Schlitze vorgesehen, die eine relative Neigung ermöglichen. Dieser Mechanismustyp arbeitet in einem glatten Rohr, wo keine Zähne, keine großen Schweißwülste und keine anderen Vorsprünge längs der Rohrwand vorstehen, sehr gut. Bei einem großen Vorsprung wird jedoch der Sensor von der Rohrwand abgehoben, wodurch die Messung des MFL-Signals verschlechtert wird.
Der Parallelaufhängungstyp besteht aus einem Vierstab-Gestängemechanismus. Der Gestängemechanismus ermöglicht dem Sensor, die Rohrinnenfläche während der Bewegung parallel zur PIG-Achse zu durchlaufen. Der Sensorträger, in diesem Fall ein Magnetisierer, besitzt Unterstützungsmittel, die seine Achse in eine zur Nennachse des Rohrs parallele Orientierung zwingen. Bei dieser Anordnung ist der Sensor mit den Gliedern verbunden und wird während des Durchgangs der PIG durch die Pipeline gegen die Rohrwand gehalten. Wie beim Käfigtyp sind diese Vorrichtungen federbelastet, damit der Sensor gegen die Rohrwand gedrängt wird. Dieser Aufhängungstyp besitzt den gleichen Nachteil, der oben mit Bezug auf den Käfigtyp diskutiert wurde. Ein Schaukeln des Sensorträgers hat außerdem eine Bewegung des Sensors in bezug auf die Rohrinnenfläche zur Folge, was die Messung des MFL-Signals verschlechtert.
Ein dritter Aufhängungsmechanismus-Typ wird als Einzelarmtyp bezeichnet. In dieser Vorrichtung ist ein einzelner Arm mit einem Ende am Körperabschnitt der PIG angelenkt. Eine Feder drängt das gegenüberliegende Ende, das den Sensor enthält, gegen die Rohrwand, während sich die PIG durch die Pipeline bewegt. Dieser Mechanismus hat den Nachteil, daß Vertiefungen in der inspizierten Oberfläche den Sensor von der Oberfläche Wegneigen, wodurch das MFL-Signal verschlechtert wird. Weiterhin ruft jede Schaukelbewegung der PIG bei der Bewegung durch die Pipeline eine entsprechende Neigung des Sensors hervor, wodurch das Signal verschlechtert wird.
Aus der US 3,460,028 ist eine Pipelineinspektionsvorrichtung bekannt, welche einen Sensorabschnitt aufweist. An Befestigungsplatten sind Detektorschuh befestigt. Jeder Detektorschuh ist schwenkbar an einem Arm befestigt, welcher seinerseits an einem Halter schwenkbar befestigt ist. Eine Einheit aus einem Stab und einer daran geführten komprimierten Feder drückt den Detektorschuh gegen die innere Oberfläche der Pipeline.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, einen selbstnachlaufenden Sensoraufhängungsmechanismus zu schaffen, der in Verbindung mit Smart-PIGs verwendet wird und der die Schwierigkeiten herkömmlicher Vorrichtungen, die oben diskutiert wurden, beseitigt, wodurch die Qualität der Inspektion und genauer die Qualität eines erfaßten MFL-Signals verbessert wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen selbstnachlaufenden Sensoraufhängungsmechanismus zu schaffen, der in Verbindung mit Smart-PIGs verwendet wird und in der Weise arbeitet, daß er einen oder mehrere Sensoren in bezug auf eine zu inspizierende Oberfläche, insbesondere die innere Oberfläche eines Rohrs, unabhängig von Oberflächenunregelmäßigkeiten in einer ausgewählten Orientierung hält, die parallel, senkrecht oder angewinkelt sein kann.
Die Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst mit einer PIG mit den Merkmalen des Anspruches 1.
Insbesondere wird gemäß der Erfindung ein selbstnachlaufenden Sensoraufhängungsmechanismus, der in Verbindung mit einer durch eine Pipeline sich bewegenden PIG verwendet wird, geschaffen. Die PIG enthält einen Körperabschnitt, an dem mehre re selbstnachlaufende Sensormechanismen befestigt sind. Jeder dieser Mechanismen besitzt ein Glied, das mit einem Ende am Körperabschnitt der PIG befestigt ist. Es sind Mittel vorgesehen, die das Glied in einer vom Körperabschnitt der PIG wegweisenden Richtung vorbelasten.
Ein Nachlaufarm ist mit einem Ende am Glied angelenkt. Es sind Mittel vorgesehen, die den Nachlaufarm in einer vom Körperabschnitt wegweisenden Richtung vorbelasten. In den Oberflächenabschnitt des Nachlaufarms ist ein Sensor eingebettet oder mit ihm verbunden, damit er einen Kontakt mit einer Pipeline-Innenfläche herstellen kann, wenn sich die PIG in der Pipeline bewegt.
Die Mittel, die das Glied in einer vom Körperabschnitt der PIG wegweisenden Richtung vorbelasten, können eine Feder sein, ebenso wie die Mittel, die den Nachlaufarm in einer vom Körperabschnitt wegweisenden Richtung vorbelasten.
Das Glied kann am Körperabschnitt durch einen Stift, der durch das Ende des Gliedes verläuft und am Körperabschnitt befestigt ist, angelenkt sein.
Der Nachlaufarm kann mit dem Glied durch einen Stift, der durch das Glied und durch den Nachlaufarm verläuft, angelenkt sein.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Seitenansicht einer typischen Smart-PIG des Typs, mit dem der selbstnachlaufende Sensoraufhängungsmechanismus der Erfindung verwendet würde; und
2 sind Ansichten des selbstnachlaufenden Sensoraufhängungsmechanismus der Erfindung, der in verschiedenen Anwendungen während der Inspektion einer Pipeline gezeigt ist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In den Zeichnungen und zunächst in 1 ist eine typi sche Smart-PIG gezeigt, die allgemein mit 10 bezeichnet ist und einen Zug- oder Antriebsabschnitt 12, einen Magnetisiererabschnitt 14 und einen Datenspeicherabschnitt 16 oder Aufzeichner besitzt. Der Magnetisierungsabschnitt umfaßt mehrere Sensoren 18, die an einem Körperabschnitt 20 des Magnetisiererabschnitts angebracht sind. Wie in der herkömmlichen Praxis zieht der Zugabschnitt 12 den Magnetisierer, den Aufzeichner und zugeordnete Sensoren durch die Pipeline, in der MFL-Daten durch die Sensoren 18 erhalten werden, um sie in dem Datenspeicherabschnitt 16 zu speichern. Diese herkömmliche Praxis bildet keinen Teil der Erfindung.
In den 2a, b und c ist der selbstnachlaufende Sensoraufhängungsmechanismus gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Der Sensoraufhängungsmechanismus ist allgemein mit 22 bezeichnet und zusammen mit einem Pipeline-Innenraum gezeigt, der im Querschnitt mit P bezeichnet ist. Der Aufhängungsmechanismus 22 besitzt eine Basis 24, die etwa durch Schweißen oder Befestigen (nicht gezeigt) am Körperabschnitt des Magnetisiererabschnitts 20, der in 1 gezeigt und oben beschrieben ist, befestigt ist. Ein Stift 26, der durch die Basis 24 und ein Schwenkglied 28 verläuft, ermöglicht das Schwenken des Gliedes 28 um die Achse des Stifts 26. Mit der Basis ist eine Feder 30 verbunden, die das Glied 28 weg vom Körperabschnitt 20 des Magnetisierers 14 und in Richtung zur inneren Fläche des Rohrs P drängt. Am gegenüberliegenden Ende des Gliedes 28, das mit der Basis 24 verbunden ist, ist an einem Stift 34 ein Nachlaufarm 32 angebracht, so daß er sich relativ zu dem Glied 28 drehen kann. Der Nachlaufarm 32 wird durch die Feder 36 vom Körperabschnitt 20 weg und in Eingriff mit der inneren Oberfläche der Pipeline gedrängt. Ein Sensor 38 ist am Nachlaufarm 32 angebracht und mit der Innenseite der Pipeline P in Eingriff.
Wie in 2a gezeigt ist, beeinflussen Zunahmen oder Abnahmen der Wanddicke des Rohrs P die Position des Sensors 38 relativ zur inneren Oberfläche der Pipeline nicht. In beiden Fällen ist der Sensor in richtigem Eingriff, um MFL-Daten zu empfangen.
Wie in 2b gezeigt ist, beeinträchtigt auch eine Krümmung des Rohrinnenraums den Kontakt des Sensors 38 mit der inneren Pipelineoberfläche nicht.
Dies ist auch im Fall von 2c gegeben, wo das Schaukeln der PIG und des Magnetisierers 14 sowie des zugeordneten Körperabschnitts 20 keine Lösung des Kontakts zwischen dem Sensor 38 und der Innenwand der Pipeline hervorruft.

Claims

PIG für die Bewegung in einer Pipeline (P), wobei die PIG einen Körperabschnitt (20), an dem mehrere der selbstnachlaufenden Sensormechanismen befestigt sind, umfasst; wobei jeder der selbstnachlaufenden Sensormechanismen ein an einem Ende des Körperabschnitts (20) der PIG drehbar angebrachtes Glied (28), ein erstes Mittel (30), das das Glied (28) in einer vom Körperabschnitt wegweisenden Richtung drängt, und einen Nachlaufarm (32), der mit einem Ende an dem Glied (28) drehbar angebracht ist, ein zweites Mittel (36), das den Nachlaufarm (32) in einer vom Körperabschnitt wegweisenden Richtung drängt, sowie einen Sensor (38), der mit einem Oberflächenabschnitt des Nachlaufarms (32) verbunden ist, um einen Kontakt mit einer Pipelineinnenfläche herzustellen, wenn sich die PIG in der Pipeline bewegt, umfasst.
PIG nach Anspruch 1, bei dem das erste Mittel, das das Glied (28) in einer vom Körperabschnitt (20) wegweisenden Richtung drängt, eine Feder (30) ist.
PIG nach Anspruch 2, bei dem das zweite Mittel, das den Nachlaufarm in einer vom Körperabschnitt wegweisenden Richtung dränget, eine zweite Feder (36) ist.
PIG nach Anspruch 3, bei dem das Glied (28) am Körperabschnitt (20) durch einen Stift (26) drehbar befestigt ist, der durch das Ende des Gliedes (28) verläuft.
PIG nach Anspruch 4, bei dem der Nachlaufarm (32) an dem Glied (28) durch einen Stift (34) angelenkt ist, der durch das andere Ende des Gliedes (28) und durch das eine Ende des Nachlaufarms (32) verläuft.