DE2457369C3

DE2457369C3 - Vorrichtung zum Erzeugen eines magnetisch erfaßbaren Signales innerhalb einer Rohrleitung

Info

Publication number: DE2457369C3
Application number: DE19742457369
Authority: DE
Inventors: David W. West Hill Potter; Frederick V. Downsview Ontario Topping
Original assignee: Trans Canada Pipelines Ltd
Current assignee: Trans Canada Pipelines Ltd
Priority date: 1974-12-04
Filing date: 1974-12-04
Publication date: 1979-03-01
Also published as: DE2457369A1; DE2457369B2

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei Rohrleitungen oder Pipelines, z. B. für den Transport von Erdgas ist es üblich, von Zeit zu Zeit ein Untersuchungsgerät, einen sogenannten Rohrmolch, durch die Rohrleitung zu schicken, mit welchem die Rohrleitung zur Feststellung von Rissen und anderen strukturellen Fehlern untersucht wird. Im allgemeinen wird der Rohrmolch in die Rohrleitung eingesetzt und dann hindurchbewegt. Der Rohrmolch weist eine Vorrichtung auf, mit welcher ein magnetisches Feld in der Rohrleitung erzeugt wird. Ein Fehler, beispielsweise ein Riß od. dgl. in der Rohrleitung erzeugt eine Anomalie, welche mittels magnetflußempfindlicher Spulen, die am Rohrmolch angebracht sind, festgestellt wird. Das entsprechende Detektorsignal wird z. B. auf Magnetband aufgezeichnet. Nach Verarbeitung des Magnetbandes und Interpretation der aufgezeichneten Signale kann der Fehler lokalisiert und repariert werden.

Natürlich ist es hierbei wesentlich, daß ein geeignetes System vorhanden ist, mittels welchem sich ein Fehlersignal auf dem Band der Fehlerstelle im Zuge der Rohrleitung zuordnen läßt. Zu diesem Zweck ist bereits ein am Rohrmolch angebrachtes, mitlaufendes Zählrad verwendet worden, welches ein Signal erzeugt, das die vom Rohrmolch zurückgelegte Wegstrecke anzeigt. Dieses Wegstreckensignal wird zusammen mit dem Signal von den magnetfliißempfindlichen Spulen aufgezeichnet. Allerdings kommen bei einem derartigen System Fehler aufgrund von Schlupf oder Verklemmung des Zähirades vor.

Bei einem anderen System werden die Verbindungsstellen der Rohrleitung gezählt und aufgezeichnet. Das System setzt voraus, daß die Zahl und genaue Lage jeder Verbindungsstelle im untersuchten Abschnitt der Rohrleitung genau bekannt ist.

Bei einem weiteren System werden Permanentmagnete am umtersuchten Abschnitt der Rohrleitung angebracht. Dazu muß die Rohrleitung an verschiedenen Stellen freiliegen, was eine kostenverursachende Voraussetzung ist. Ein weiterer Nachteil dieses Systems liegt dann, daß die Permanentmagnete nur relativ kleine Signale erzeugen, die sich schwer von Rauschen und anderen Störsignalcn auf dem Magnetband unterscheiden lassen. Außerdem können die Permanentmagnete magnetische Gebiete an der Rohrleitung zurücklassen, die zu falschen Messungen führen und in der Nähe angeordnete Magnetbänder zerstören können.

Häufig ist es zusätzlich erwünscht, bestimmte Funktionen des Rohrmolches zu steuern, wenn dieser eine bestimmte Stelle der Rohrleitung erreicht. In der US-PS 34 95 626 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art beschrieben, mit welchem ein Rohrmolch so gesteuert wird, daß er beim Erreichen einer vorbestimmten Stelle die Rohrleitung blockiert. Dies ermöglicht die Reparatur eines vor dem Rohrmolch liegenden Abschnittes der Rohrleitung. Bei einer Ausführungsform des Gegenstandes der genannten US-PS ist die Rohrleitung von einer Wechselstromspule umschlossen, welche aus einer Wechselspannungsquelle gespeist wird. Dadurch werden Wirbelströme erzeugt, die um die Rohrleitung herumfließen. Der auf die Wirbelströme zurückgehende Magnetfluß wird von einem am Rohrmolch angebrachten Detektor festgestellt. Das entsprechende Deteklorsignal wird einem Steuersystem zugeführt, welches den Rohrmolch anhält und dadurch die Rohrleitung versperrt. Der hauptsächliche Nachteil dieses Systems besteht darin, daß die Rohrleitung vollständig, d. h. allseits an ihrem Außen-

umfang ein Stück freigelegt werden muß, um sie mit der Wechselstromspule umwickeln zu können. Außerdem nimmt die Amplitude des Deiektorsignales von der Fühlspule in einem solchen System nur sehr allmählich bis zum Erreichen eines schlecht definierten Maximums an der Mitte der Wechselstromspule zu, so daß die Lage des Maximums innerhalb der Rohrleitung nur mit größerer Ungenauigkeit feststellbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung so auszugestalten, daß innerhalb der Rohrleitung ein örtlich scharf ausgeprägtes Signal mit großem Störabstand erhalten werden kann, ohne daß ein allseitiges Freilegen der Rohrleitung notwendig ist.

Diese Aufgabe ist mit der im Anspruch 1 und bezüglich vorteilhafter Ausgestaltungen in den Unteransprüchen gekennzeichneten Vorrichtung erfindungsg^mäß gelöst.

Aus der US-PS 26 01248 ist ein R-)hrmolch zu Reinigungszwecken bekannt, der für die Erfassung seiner Position innerhalb der Rohrleitung einen durch einen Motor in Drehung versetzten Permanentmagnet aufweist, dessen magnetische Hauptachse senkrecht zur Längsachse der Rohrleitung steht. Der Permanentmagnet erzeugt ein entsprechend seiner Drehung wechselndes Magnetfeld außerhalb der Rohrleitung, welches mittels einer Fühlspule festgestellt wird, die vollständig außerhalb der Rohrleitung liegt und deren Längsachse ebenfalls senkrecht zur Längsachse der Rohrleitung verläuft. Diese bekannte Vorrichtung beruht nicht auf der Erzeugung von Wirbelstrom. Außerdem handelt es sich um eine Empfangsspule und nicht wie bei der Erfindung um eine felderzeugende Spule, die außerhalb der Rohrleitung angeordnet ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird aufgrund der speziellen Ausrichtung der Wcchselstromspu-Ie derart, daß mindestens ein Teil des »Schattens« der Wechselstromspule auf die Rohrleitung fällt, der Vorteil erzielt, daß eine eingegrabene Rohrleitung zur Signalgabe innerhalb der Rohrleitung überhaupt nicht ausgegraben werden muß. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Wechselstromspule zur Signalgabe innerhalb der Rohrleitung auch noch mit einem relativ großen Abstand außerhalb der Rohrleitung angeordnet sein. Wenn man aber zur Vergrößerung des *5 Signales innerhalb der Rohrleitung die Wechselstromspule näher an die Rohrleitung heranbringen will, ist es immer noch nicht erforderlich, die Rohrleitung allseits an ihrem ganzen Umfang freizulegen. Es genügt bei der Erfindung, daß man einen Teil der Oberfläche der Rohrleitung freilegt. Dies ist bei den entsprechenden Erdarbeiten sehr viel leichter zu verwirklichen als ein allseitiges Freilegen. Hinzu kommt bei der Erfindung der weitere wichtige Vorteil, daß das innerhalb der Rohrleitung erzeugte magnetische Signal eine scharfe, ⁵S die bestimmte Stelle genau kennzeichnende Ausprägung besitzt, weiche anders als bei der bekannten Vorrichtung sehr leicht als solche festzustellen ist. Das innerhalb der Rohrleitung erzeugte Detektorsignal kann zur Lokalisierung, zur Steuerung oder zu anderen gewünschten Zwecken verwendet werden.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt ^fe5

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 eine graphische Darstellung des Amplitudenverlaufes des Detektorsignales der Vorrichtung nach der Erfindung für das Vorbeiwandern eines Rohrmolches an der Wechselstromspule;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer anderen Vorrichtung nach der Erfindung in Verbindung m.i einem Rohrmolch.

Gemäß F i g. 1 ist in dem Boden 10 eine Rohrleitung 11 eingegraben, die beispielsweise zurr¹ Transport von Erdgas vorgesehen ist. Auf der Oberfläche 12 des Bodens 10 unmittelbar über der Rohrleitung 11 befindet sich eine Wechselstromspule 13. Die Spule 13 hat vorzugsweise ungefähr den gleichen Durchmesser wie die Rohrleitung 11. Obwohl dieses Merkmal kein kritisches ist, führt Gleichheit des Durchmessers von Spule und Rohrleitung zu einem besonders leicht identifizierbaren und feststellbaren Signal in der Rohrleitung. Unter der Annahme, daß die Rohrleitung horizont=.¹ verläuft, so'l auch die Ebene der Spule 13 vorzugsweise in der Horizontalen liegen. Die Spule 13 ist über Zuleitungen 14 an eine geeignete Wechselstromquelle 15 angeschlossen. Die Spule 13 kann bis zu mehreren Durchmessern von der Rohrleitung 11 entfernt angeordnet sein. Es sollte jedoch darauf geachtet werden, daß sich der Abstand zwischen der Spule 13 und der Rohrleitung 11 in gewissem Ausmaß nach der Stärke des durch die Spule 13 fließenden Wechselstrom richtet, wobei größere Abstände bei gröberen Stromstärken zulässig sind. Bei der bevorzugten Ausbildungsform durchsetzt die Längsachse der Spule 13 die Rohrleitung 11. Vorzug? eise durchsetzt die Längsachse der Spule 13 die Längsachse der Rohrleitung 11 unter einem rechten Winkel.

Innerhalb der Rohrleitung 11 ist in dieser beweglich eine Detektorspule 16 vorgesehen. Die Detektorspule

16 ist beispielsweise an einem Rohrmolch angebracht. Vorzugsweise ist die Detcktorspulc 16 rechtwinklig zur Wechselstromspule 13 angebracht, so daß also ihre Längsachse zur Längsachse der Rohrleitung 11 parallel ist. Außerdem hat die Detektorspule 16 vorzugsweise einen relativ großen Durchmesser, der etwas kleiner als der Innendurchmesser der Rohrleitung 11 ist. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß im Rahmen der Erfindung außer Spulen auch andere Detektorvorrichtungen, z. B. Hall-Generatoren verwendet werden können.

In Fig. 3 ist ein Rohrmolch 17 gezeigt, welcher sich durch eine Rohrleitung U in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung bewegt. Der Rohrmolch 17 umfaßt übliche Streifmanschetten 18 und 19 sowie ein Gehäuse 20, das sich zwischen Streifmanschetten erstreckt und an diesen gehalten ist. Im Gehäuse sind geeignete elektronische Geräte einschließlich eines Magnetbandgerätes 23 untergebracht. Der Rohrmolch

17 kann mit Instrumenten versehen sein; dann trägt er geeignete Fühlschuhe bekannter Art. Die Fühlschuhe sind in F i g. 3 nicht dargestellt, da sie nicht zur Erfindung gehören. Andererseits kann der Rohrmolch 17 auch zur Blockierung oder Versperrung der Rohrleitung oder für andere Zwecke verwendet werden und entsprechend ausgerüstet sein. Gemäß F i g. 3 ist die Detektorspule 16 an der Streifmanschette 18 befestigt. Bei diese^r Ausführungsform der Erfindung kann die Wechselstromspule 13 unmittelbar an der Rohrleitung angebracht sein und zu diesem Zweck eine sattelförmige Gestalt haben. Bei einer derartigen Anbringung muß die Rohrleitung natürlich freiliegen. Bei beiden Ausführungsformen kann jedoch eine bereits fertig hergestellte Wechselstromspule verwendet werden; es ist nicht

erforderlich, die WcchselstromspuU: an Ort und Stelle um die Rohrleitung herumzuwickeln.

Im Beirieb wird die Wechselstromspule 13 an jeder gewünschten Stelle im Zuge der Rohrleitung angeordnet und aus der Wechselstromquelle !5 mit einem Wechselstrom beaufschlagt. Die Wechselstromspule 13 erzeug ι einen Magnc;^fluß, welcher i:. eier Rohrleitung ti fließende Wirbelströme induziert, wobei diese Wirbelsliöme einem ungefähr kreisförmigen Weg folgen. Die Wirbelströme erzeugen ihrerseits Magnetfluß, welcher mittels der Detektorspule 16 erfaßt wird. wenn diese den Abschnitt der Rohrleitung 11, in welchem die Wirbelströme fließen, passiert. Der Verlauf der Amplitude des Signales 21, das von der Spule 16 abgegeben wird, wenn diese die Wechselstromspule 13 passiert, ist in Fig. 2 gezeigt. Im Zentrum bzw. im Mittelpunkt des Wirbelstrom-»Ringes« findet Ausioschung statt, wodunh es zu dem Signalabfall 22 auf Null kommt. Außerdem tritt ein Phasensprung des festgestellten Signales beim Durchgang durch den Nullpunkt ein, weshalb das Signal sehr leicht feststellbar ist. Das Signal kann zur Lokalisierung des Rohrmolches verstärkt und aufgezeichnet werden; es kann auch als Steuersignal für die Steuerung bestimmter Funktionen des Rohrmolches verwendet werden.

Bei Verwendung einer !V't-ktorspule mit 20( Windungen und einem Durchmesser von *^h ^f'n ir.· ..'iiülb einet" 0,84 ein dicken Rohrleitung von ;; ,.·, Durchmesser wurde \<·;· '!leser Detcktorspule cn Signalausgang von b mV,_s erhalten, wenn die äußert Wechselstromspule 13 mit H) Windungen und 91 cn Durchmess·-r 137 cm von der Rohr'eitung cntfeni angeordnet war und mit einL-rr: Wechselstrom voi ungclahr 23 A and 60 I Iz gespeist wurde.

Die beim obigen Beispie! der Linfachhcil hall>ei ncvThlte Frequenz von 60 Hz ist nicht kritisch, ledocr k'inri der Wirkungsgrad der Kopplung mit /tniehnien der Frequenz abnehmen.

A.:ch die bc< der bevorzugten Ausführungsfoni gew ühlte Anordnung, bei welcher die Spule 1 i mn ihm Längsachse die Längsachse der Rohrleilung rechiwink !Ig uurchsei/t. ist nicht unbedingt notwendig. Noiwen dig ist jedceh. daß mindestens ein Teil der imaginärer Mantelfläche, die durch Projektion der Wechselstrom sp'ile parallel zu ihrer Längsachse entsteht, dit Rohrleitung durchsetzt. Naturgemäß ändert sich dit Form des festgestellten Signales in Abhängigkeil davon wieviel von dieser »Flache« die Rohrleitung schneidet bzw. durchsetzt.

Hierzu 1 Blatt Zeicliniincen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Erzeugen eines mittels eines magnetflußempfindlichen Detektors erfaßbaren Signales an einer bestimmten Stelle innerhalb einer elektrisch leitfähigen Rohrleitung mit einer außerhalb der Rohrleitung angeordneten, von einer Wechselspannungsquelle beaufschlagten Wechselstromspule, welche Wirbelströme in der Rohrleitung induziert, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromspule (13) derart angeordnet ist, daß die Rohrleitung (11) nicht durch den Kern der Wechselstromspule geht und daß mindestens ein Teil der durch Projektion der Wechselstromspule parallel zu ihrer Längsachse erzeugten imaginären Mantelfläche die Rohrleitung durchsetzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse der Wechselstmmspu-Ie (13) ungefähr senkrecht zur Längsachse der Rohrleitung (11) verläuft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Wechselstromspule (13) ungefähr genauso groß wie der Durchmesser der Rohrleitung (11) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromspule (13) im wesentlichen flach ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Rohrleitung (11) im Boden (10) eingegraben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselsironispuie(i3) auf dem Boden über der Rohrleitung angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromspule(13)einesattelförmigeGestalt hat.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechseistromspule (13) unmittelbar auf der Rohrleitung(ll) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetflußempfindliche Detektor eine Detektorspule (16) umfaßt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse der Detektorspule (16) ungefähr parallel zur Längsachse der Rohrleitung (11) ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Deteklorspule (16) etwas kleiner als der Innendurchmesser der Rohrleitung (11) ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ^M dadurch gekennzeichnet, daß der magnetflußempfindliche Detektor mindestens einen Hall-Generator umfaßt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetflußempfindliche Detektor an einem zur Wanderung durch die Rohrleitung (11) bestimmten Rohrmolch (17) angebracht ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrmolch (17) mit einer Vorrichtung (23) zur Aufzeichnung der vom magnetflußempfindlichen Detektor (16) festgestellten Signale versehen ist.

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