DE3142814A1

DE3142814A1 - "vorrichtung und verfahren zur messung der unrundeigenschaft einer rohrleitung"

Info

Publication number: DE3142814A1
Application number: DE19813142814
Authority: DE
Inventors: Pierre 91580 Etrechy Baudet; Michel 13008 Marseille Baylot; Claude 44130 Notre Dame des Landes Colas; Guy 44000 Nantes Herve; Jean-Louis 75012 Paris Migliarese-Caputi; Bruno de 75007 Paris Sivry
Original assignee: Compagnie Francaise des Petroles SA
Current assignee: Total Compagnie Francaise des Petroles SA
Priority date: 1980-10-29
Filing date: 1981-10-28
Publication date: 1982-06-16
Also published as: AU7681381A; GB2088062B; ES8305922A1; AU530443B2; BR8106915A; NO155714B; NO813645L; IT1140004B; FR2492968A1; JPS57103003A; FR2492968B1; ES506632A0; GB2088062A; NO155714C; CA1189906A; IT8124748A0; NL8104873A; US4485344A

Description

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Dipl.-Ing". Wilfrid ßAECK

■ PATENTANWALT 7 STUTTGART 1, MOSERSTRASSE 8 - TELEFON (0711) 244003

COMPAGNIE FRANCAISE DES PETROLES

Paris Cedex 16- / Frankreich. - C 123 -

Vorrichtung und Verfahren zur Messung der Unrundeig.ensciiaf t .einer. .Rohxlei-tung

Die Erfindung bezieht sich auf das Messen der Unrundeigenschaft (Abweichung von dem normalerweise kreisrunden Querschnitt) einer Rohrleitung aus ferromagnetischem Material mit kreisrundem Querschnitt, insbesondere einer Rohrleitung aus Stahl, die einen Betonmantel trägt und insbesondere mit einem Anti-Korrosionsmaterial beschichtet und mit stark armiertem Beton ummantelt ist.

Um die Unrundeigenschaft einer blosen oder von Beton befreiten Rohrleitung zu messen, ist es bereits bekannt, rund um die Rohrleitung einen Meßkopf zu verschieben, der mit der Rohrleitung in Berührung steht und über einen Positionssender (-geber) an einen elektrischen Signalerzeuger derart angeschlossen ist, daß dessen Signal der jeweiligen Radialverstellung des Meßkopfes proportional ist. Diese bekannte Technik läßt sich jedoch nicht bei einer mit Beton ummantelten Rohrleitung anwenden.

Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Messung der Unrundeigenschaft ganz allgemein bei Rohrleitungen, die entweder lang sind bzw. frei liegen oder mit

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einem Anto-Korrosionsbelag beschichtet sind und/oder pinen Betonmantel aufweisen.

Ein Ziel der Erfindung besteht außerdem darin, dies Verfahren so auszugestalten, daß es sich bei sämtlichen einbetonierten bzw. mit einem Betonmantel, versehenen Rohren anwenden läßt, und zwar bei einem Beton ohne metallische Armierung oder mit einer aus dünnem Draht bestehenden Maschen- oder Gitterarmierung und auch aus einer Armierung, bei der das Maschen- oder Gitterwerk aus dickem Draht besteht, d.h. einem Draht mit einem Durchmesser gleich oder größer 5 mm.

Ein Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Messung der Unrundeigenschaft einer Rohrleitung, bei dem ein Meßwertgeber entlang einer um die Rohrleitung herumgeführten Bahn bewegt wird ,,und das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Bahn eine durch einen Meßmodul bestimmte Kreisbahn ist, daß der Meßwertgeber aus einem elektromagnetischen Geber besteht, dessen Ausgangssignal durch die radiale Entfernung zwischen dem Geber und der Rohrleitung beeinflußt wird, daß für eine Mehrzahl von' Standplätzen des Gebers auf der Kreisbahn ein Vergleich zwischen dem vom Geber erzeugten Signal und einer Gruppe von Signalwerten durchgeführt wird, die aus vorangegangenen Messungen an ' einer ähnlichen Rohrleitung stammen, um daraus Relativanzeigen für die Entfernung zwischen den Standplätzen und der Rohrleitung zu ziehen, und daß daraus Informationen über die Querschnittsbeschaffenheit der Rohrleitung abgeleitet werden.

Die vorherigen Messungen werden mit dem gleichen oder einem gleichwertigen Meßwertgebor auf einer Rohrleitung

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durchgeführt, die der zu messenden gleicht _r allerdings mit verschiedenen Entfernungen zwischen Geber und Rohrleitung und, falls die Rohrleitung mit armiertem Beton ummantelt ist, mit verschiedenen Abständen zwischen Bewehrung und Rohrleitung.

Gemäß einem wichtigen Merkmal der Erfindung kommt ein mit einer Wechselspannung beaufschlagter elektromagnetischer Meßwertgeber.zur Anwendung, wobei der Vergleich sowohl hinsichtlich der Amplitude als auch der Phasenlage durchgeführt wird. Man hat tatsächlich festgestellt, daß die Phasendifferenz des von einem solchen elektromagnetischen Meßwertgeber stammenden Signals bezüglich der Speisespannung, des Meßwertgebers nicht die gleiche ist, wenn sich der elektromagnetische Meßwertgeber in der Nähe einer ununterbrochenen Oberfläche oder in der Nähe einer offenen Struktur befindet, wie ihn beispielsweise die Armierung einer Betonumkleidung darstellt.

Wenn man einen elektromagnetischen Meßwertgeber (Meßfühler) in der Nähe einer Rohrleitung aus ferromagnetisehern Material anordnet, die einen Betonmantel mit starker •Armierung aufweist, liefert allein die Amplitude des vom Meßwertgeber gelieferten Signals eine unbestimmte Information über die Entfernung zwischen Meßwertgeber und Rohrleitung, weil diese Amplitude sowohl von der Ent-'fernung zwischen Meßwertgeber und Rohrleitung, als auch von der Entfernung zwischen Armierung und Rohrleitung abhängt, wobei die letztgenannte Entfernung von einer Stelle der Rohrleitung zuwandern variiert. Diese Unbestimmtheit wird noch verstärkt, wenn man auch die Phasenlage des Signals berücksichtigt.

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Anstelle die Amplitude und die Phasenlage selbst (in Polarkoordinaten) zu berücksichtigen, hat es sich als günstiger herausgestellt, den Vergleich zwischen dem wirklichen Signal und den Ergebnissen der Vorausmessungen dahingehend vorzunehmen, als darunter die Komponenten des in Phase liegenden Signals.mit der Speisespannung und als .darunter die um 9o° phasenverschobenen Komponenten mit der Speisespannung (kartesische Koordinaten) zu verstehen sind. '

Die Vorausmessungen machen es möglich, eine Folge von unter gleichen Abständen liegenden Kurven Meßwertgeber - Rohrleitung und von unter gleichen Abständen liegenden Kurven Armierung - Rohrleitung aufzutragen und deren Komponenten als Koordinaten zu betrachten. Die Bestimmung eines wirklichen Abstandes Meßwertgeber - Rohrleitung oder Armierung - Rohrleitung erfolgt durch Interpolation. Diese Interpolation läßt sich insbesondere automatisch durchführen mit logischen Vergleichssystemen, die Speichern zugeordnet sind, welche den zuvor aufgestellten Kurvenfolgen entsprechende Kartei- oder Bestandsdaten aufnehmen.

Man hat gefunden, daß die maximale Phasenabweichung zwischen dem Ansprechen des Meßwertgebers bei einer nicht unterbrochenen ferromagnetischen Oberfläche und dem Ansprechverhalten bei einer dicken ferroraagnetischen Armierung bei einer Frequenz von ungefähr 7oo Hz .der Speisespannung auftritt. Folglich wird die Speisespannung vorzugsweise in den Bereich dieser Frequenz gelegt.

Die Messung der Unrundeigenschaft kann auf kontinuierliche Art und Weise rund um den Umfang der Rohrleitung oder auch

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an bestimmten Meßstellen durchgeführt werden. Wenn im letzteren Fall die Rohrleitung einen Betonmantel mit einer maschenartigen Bewehrung aufweist, wählt man zweckmäßigerweise Meßstellen aus, die den Mittelpunkten der Maschen oder Gitteröffnungen radial gegenüberliegen.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Vorrichtung, bestehend aus einem Meßmodul, der mit einem Klemmring zur Befestigung auf der Rohrleitung versehen ist, einer auf dem Klemmring abgestützten Laufbahn, einer auf der Laufbahn angeordneten kreisförmigen Führungsschiene, Einrichtungen, zur Verstellung der Führungsschiene auf der Laufbahn, wenigstens einen mit der Führungsschiene fest verbundenen Längsarm, einen elektromagnetischen Meßwertgeber, der an dem Arm gehaltert und radial gegen die Mitte gerichtet ist, eine elektrische Stromversorgung"und ein° Vorrichtung zur Signalverarbeitung einschließlich einer Speichern zugeordneten Vergleichseinrichtung und aus einer elektrischen Anschlußvorrichtung zwischen der Stromversorgung und der Verarbeitungsvorrichtung und dem Meßmodul, um insbesondere die Übertragung von Signalen zum Meßmodul zu ermöglichen, die von dem elektromagnetischen Meßwertgeber gesendet werden.

Die Vorrichtung zur Stromversorgung und zur Signalverarbeitung umfaßt vorzugsweise eine Stromversorgung mit Wechselspannung und einen Synchron-Demodulator, der die vom elektromagnetischen Meßwertgeber gesendeten Signale aufnimmt und in der Lage ist, aus einem Eingangssignal zwei Ausgangssignale zu liefern, die mit der Amplitude und der Phasenlage des Eingangssignals verknüpft sind.

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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden näheren Erläuterung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Es zeigen

Fig. 1 eine Übersicht über eine Anlage zur Messung

von Unrundeigenschaften nach der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung-eines elektro

magnetischen Meßwertgebers,

Fig. 3 eine Kurvengruppe oder -folge entsprechend

von Vorausversuchen, während

Fig, 4 bis 7 verschiedene Ansichten eines Meßmoduls

darstellen, der auf einer zu untersuchenden Rohrleitung angeordnet ist.

In Fig. 1 ist die Gesamtanordnung einer Anlage zu:· Messung der Unrundeigenschaft einer Rohrleitung dargestellt. Eine Rohrleitung 1, die beispielsweise im Meer eingetaucht ist, nimmt eine Meßeinheit 2 auf, die mit elektromagnetischen ' Meßwertgebern 3, 4 versehen 1st. Die Meßeinheit ist insbesondere hinsichtlich der Meßwertgeber 3 und 4 Über ein Kabel 5 an eine Vorrichtung 6 zur elektrischen Stromversorgung und zur Verarbeitung von eingehenden Signalen angeschlossen. Die Vorrichtung 6 befindet sich an der Meeresoberfläche oder in einem unterseeischen Fahrzeug, wenn die Rohrleitung 1 eingetaucht ist.

Die Meßwertgeber 3 und 4 bestehen beispielsweise jeweils aus einem Magnetkern oder mehreren Magnetkernen und aus zwei über jedem Magnetkern angeordneten Wicklungen, Fig.

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Fig. 2 zeigt den Fall eines Meßwertgebers, der aus drei länglichen und zueinander parallel angeordneten Magnetkernen 7, 8 und 9 besteht, die jeweils geschichtete Bleche aufweisen und eine gerste Wicklung To, 11 _r 12 tragen, die in der Nähe eines Endes des jeweiligen Kernes angeordnet ist, während eine zweite Wicklung 13, 14, 15. in der Nähe des anderen Endes des jeweiligen Kerns angeordnet ist. Die ersten und zweiten Enden der Magnetkerne werden durch eine gleiche Richtung definiert, die in der Längsachse des Kerns vom ersten zum zweiten Ende verläuft, so daß während der Benutzung die ersten Wicklungen der Rohrleitung näher und die zweiten Wicklungen von der Rohrleitung weiter entfernt liegen. Die Anordnung dieser Magnetkerne und Wicklungen ist in einer nicht-gezeigten isolierenden Kunststoffmasse eingegossen und kann durch eine nichtgezeigte metallische Abdeckhaube geschützt sein. Die erste^fWicklungen sind untereinander durch eine Leitung elektrisch parallel verbunden und anderenends an eine Masse 17 angeschlossen. Die zweiten Wicklungen sind untereinander durch eine-Leitung 18 elektrisch parallel verbunden und liegen anderenends ebenfalls an der Masse 17 an.

Die Vorrichtung 6 umfaßt, entsprechend Fig. 1, eine mit einem Schalter versehene Anschlußvorrichtung 19 für das Anschlußkabel 5, um die Vorrichtung 6 an den einen oder den anderen Meßwertgeber 3 bzw. 4 anzuschalten. Die Stromversorgung mit elektrischer Wechselspannung erfolgt hier über einen Frequenzwandler 2o, der die Speisespannung Ve an den Ausgangsklemmen 21 und 22 des Frequenzumwandlers bei ungefähr 7oo Hz hält, und durch einen Transformator 23, dessen Ausgangsklemmen 24 und 25 an eine Meßbrücke an-' geschlossen sind. Diese Brücke enthält Schaltungszweige,

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die aus zwei festen und gleich großen Widerständen 26 und 27 und zwei veränderlichen Impedanzen Z1 und Z2 gebildet werden, von denen die eine aus den ersten Wicklungen 1o, 11 und 12 und die andere aus den zweiten Wicklungen 13, 14 und 15 besteht. Wenn die Meßwertgeber sich nicht in der Nähe einer Masse aus ferromagnetischem Material wie das der Rohrleitung 1 befinden, sind die Impedanzen Z1 und Z2 einander gleich und ist die Meßbrücke im Gleichgewicht, so daß an der Diagonalen 28-17 keine Spannung auftritt. Befinden sich jedoch die Meßwertgeber 3 und 4 dicht bei einer Rohrleitung 1, ähnlich der Darstellung in Fig. 1, wobei der eine über den Umschalter . 19 an die Vorrichtung 6 angeschlossen ist, so entsteht an der Meßbrücke dadurch ein Fehlabgleich, daß die Impedanzen "_; Z1 und Z-2 nicht mehr einander gleich sind. Das über der Diagonalen 28-17 entstehende Spannungssignal VS ermöglicht die Bestimmung der Entfernung zwischen der Rohrleitung 1 ' und dem Meßwertgeber 3 bzw. 4, was weiter unten beschrieben

Der Vorteil der Stromversorgung über einen Transformator wie den an der Stelle 23 besteht in der galvanischen Isolierung der Meßschaltung von der Stromversorgung und in der Möglichkeit, auf diese Weise in der Meßdiagonalen eine Masse anzuordnen; es ist andererseits möglich, am Meßpunkt über einen Erzeuger einen konstanten Strom in die Meßbrücke . · einzuführen.

Die Spitzen oder Scheitelpunkte der Diagonalen 28-17 sind an die Eingänge 29 bzw. 3o eines Verstärkers 31 angeschlossen, wobei dieser Anschluß entweder direkt entsprechend Fig, 1 oder durch Zwischenschaltung eines Transformators erfolgen kann. Das im Verstärker 31 verstärkte Spannungssignal VS

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durchläuft anschließend einen Filter 32 mit sehr schmaler Durchlaßbreite, die auf die Frequenz von 7oo Hz zentriert ist, anschließend durch einen weiteren Verstärker 33, an dessen Ausgang ein Synchrondemodulator 34 eine Demodulation des Signals bewirkt, um an den Ausgängen 35 und 36 zwei Komponenten darzustellen. Diese Signalkomponenten durchlaufen jeweils einen Schaltungszweig, in dem ein Filter nach Art eines Integrators 37 bzw. 38 und ein Analog/Digital-Wandler 39 bzw. 4o angeordnet sind. Anschließend werden die so verarbeiteten Signalkomponenten einer Vergleichs- und Recheneinheit 41 zugeführt, der eine Darstellungseinrichtung oder ein Sichtschirm 42 zugeordnet ist.

Der Demodulator 34 ist in der Lage, den Spitzenwert des empfangenen verstärkten und gefilterten Spannungssignals VS zu ermitteln, um eine Demodulation nach der Amplitude durcli-. zuführen und die Phasenverschiebung dieses Signals bezüglich der Spannung Ve festzustellen, um eine Phasendemodulation durchzuführen. Er kann das verstärkte und gefilterte Spannungssignal auch stichprobenmäßig verarbeiten zu den ersten Augenblicken, in denen die Spannung Ve einen vorbestimmten Wert durchläuft, insbesondere den Wert Null, und zu zweiten Zeitpunkten, die zu den ersten Zeitpunkten um den Wert ΤΓ/2 versetzt sind, um so die Komponenten X und Y des Spannungsvektors VS entsprechend senkrecht aufeinanderstellender Achsen zu erhalten, insbesondere von Achsen, die mit dem Spannungsvektor Ve in Phase und um 9o° phasenverschoben liegen.

In die Vergleichseinheit 41 wird ein Bestand von Werten der Komponenten X und Y eingegeben, die aus zuvor durchgeführten Messungen stammen, wobei die Messungen entweder mit Hilfe von Meßwertgebern durchgeführt werden, die den Gebern 3 und

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ähnlich sind oder mit den gleichen Meßwertgebern 3 und 4, die auf eine ähnliche Rohrleitung 1 unter verschiedenen Abständen zwischen Meßwertgeber und Rohrleitung und zwischen Rohrleitung und Bewehrung angesetzt werden, wobei die verwendete Bewehrung die gleiche Maschen- oder Gittergröße aufweist, wie die Bewehrung der Rohrleitung 1. Wenn die zu messende Rohrleitung 1 nicht von einer Bewehrung oder Armierung oder von einem dünnen Drahtnetz umgeben ist, das ohne Einfluß, auf die Meßwertgeber bleibt, kann man einen Bestand von Werten benutzen, die zuvor bei einer Rohrleitung ermittelt worden sind, die entweder keinerlei Armierung oder eine beliebige Armierung besitzt (wobei im.letzteren Fall die. Wertesammlung für die Bedürfnisse der vorliegenden Messung überflüssig ist), Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer Kurvenschar entsprechend dieser WerteSammlung, wo die durchgehend gezeichneten Kurven Linien für gleiche Abstände zwischen Meßwertgeber und Rohrleitung für Abstände von 7o, 75, 8o, 85, 9o, 95 und 1oo mm darstellen, während die unterbrochen gezeichneten Kurven Linien für gleiche Abstände zwischen Armierung und Rohrleitung für Abs-ände von 6, 12, 18, 24; 3o," 36 und 42 mm darstellen. ■

Die Vergleichseinheit 41 führt einen Vergleich zwischen den erhaltenen tatsächlichen Werten X und Y mit den im Bestand gespeicherten Werten durch und errechnet durch Interpolation die tatsächliche Entfernung zwischen Meßwertgeber und Rohrleitung. Die Einheit kann auch zusätzlich die Entfernung zwischen Armierung und Rohrleitung liefern.

Die Vergleichseinheit 41 liefert außerdem die Positionswerte für die Stelle der Rohrleitung, wo die Messung durchgeführt ■ worden ist und trägt dabei von der Stelle des Meßwertgebers aus die bestimmte oder ermittelte Entfernung zwischen

Geber und Rohrleitung auf. Sie überprüft danach, ob die verschiedenen so ermittelten Positionswerte auf einem Kreis liegen oder nicht. Darüberhinaus kann dieser Kreis oder eine an dessen Stelle tretende Kurve auf einem Bildschirm der Anzeigeeinrichtung 42 sichtbar gemacht werden.

•Selbstverständlich kann man anstelle einer Automatisation sämtlicher Vorgänge auch eine Bedienungsperson einsetzen, die dann bestimmte Vorgänge durchführt, so daß aufgrund der Kenntnis des Spannungsvektors VS aus den Komponenten X und Y mit Hilfe der Kurvenschar der Abstand zwischen Meßwertgeber und Rohrleitung bestimmt und daraus die Position der Stelle der Rohrleitung bestimmt werden kann, wo die Messung durchgeführt worden ist und ob diese Position tatsächlich auf einem Kreis liegt oder ob eine Unrundeigenschaft gegeben ist.

Mit Hilfe der Vergleichseinheit 41 läßt sich außerdem der Ort eines Meßwertgebers 3 oder 4 bezüglich dicker Maschenglieder einer evtl. Armierung einer mit Beton ummantelten Rohrleitung 1 bestimmen. Unter dicken Maschengliedern sollen hier Maschen oder Gitterabschnitte verstanden werden, die von Armiereisen mit einem Durchmesser von ungefähr 5 mm und darüber gebildet werden. Indem man einen Meßwertgeber oder 4 rund um und/oder entlang der Rohrleitung 1 bewegt, so wird man in dem von" dem Meßwertgeber abgegebenen Signal Punkte entstehen sehen, die den das· Armierungsgitter bildenden Eisenstangen entsprechen. Die Vergleichseinheit sendet nunmehr Anweisungen zur Meßeinheit 2, damit der Meßwertgeber bei einer Messung sich in die Mitte einer Masche oder eines Gitterabschnittes setz-t, d.h. zwischen zwei aufeinanderfolgenden-!Stellen, die angezeigt werden als ■eine Spitze des vom Meßwertgeber während des Aufsuchens der

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Meßstelle abgegebenen Signals. Diese Suche kann in zwei zueinander senkrecht-stehenden Richtungen durchgeführt werden, wobei die eine Richtung in Umfangsrichtung verläuft und die Meßeinheit bzw. der Meßmodul 2 Einrichtungen zur Verschiebung der Meßwertgeber sowohl in Umfangsrichtung, als auch in Längsrichtung aufweist.

Fig. 4_f 5, 6 und 7 zeigen die auf der Rohrleitung 1 angeordnete Meßeinheit 2 in der Draufsicht, in- einem Schnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 4, in einem Schnitt nach der Linie 6-6 in Fig, 5 bzw. in einem Schnitt nach der Linie 7-7 in Fig. 5.

Die Befestigung der Meßeinheit 2 auf der Rohrleitung 1 erfolgt mit Hilfe eines feststehenden Halbrings 43 in Form eines umgekehrten U, der sich mit zwei vorstehenden Rippen 44 und 45 an die Rohrleitung 1 anlegt. Diese Rippen gehen von Schwimmern 46 und 47 aus, die im abgerundeten Bereich der U-Form des feststehenden Halbrings 43 befestigt sind und der seinerseits mit Hilfe zweier aufblasbarer Preßeinrichtungen 48, 49 an der Rohrleitung anliegend gehalten wird. Die Preßvorrichtungen sind an den beiden Schenkeln der U-Form gehaltert und verspannen in aufgeblasenem Zustand die Rohrleitung 1 gegen das entsprechende Halbrund der U-Form. In Fig. 7 ist die Preßvorrichtung in aufgeblasenem Zustand und die Preßvorrichtung 49 in entleertem Zustand dargestellt. Der Halbring 43 trägt an seinem oberen Abschnitt eine Platte 5o, auf der eine nicht gezeigte Vortriebseinrichtung befestigt werden kann, um die Meßeinheit 2 zu steuern und an Ort und Stelle zu bringen. Diese Vortriebseinrichtung kann aus einem unabhängigen Unterseeboot, aus einem Beobachtungsturm oder aus einer

ferngesteuerten Vortriebseinrichtung bestehen und mit üblichen Ausrüstungen versehen sein, wie Antriebsmittel und Einrichtungen zum Anschluß an die Meßeinheit 2.

Der feststehende Halbring 43 trägt im Scheitelbereich der Ü-Form eine feststehende Gleitschiene 51 ,. beispielsweise mit Schwalbenschwanzprofil·, in und auf der eine obere Gleitschiene 52 verschiebbar aufgenommen ist, die Teil eines längsverschiebbaren Schlittens 53 bildet. Zur Längsverschiebung des Schlittens 53 dient einerseits ein Motor 54, beispielsweise ein elektrischer Schrittmotor oder ein Hydraulikmotor, ggf. mit Untersetzungsgetriebe sowie eine vom Motor drehend angetriebene Spindel oder Schnecke 55, wobei Motor und Spindel auf dem Schlitten 53 angeordnet sind, und andererseits eine mit dem Halbring 43 fest verbundene Schraubmutter Die Spindel 55 ist an ihrem vom Motor 54 entfernten Ende in einem Tragteil 57 abgestützt.

Der Schlitten 53 trägt an seinem in Fig. 4 und 5 links befindlichen Abschnitt einen als Laufbahn dienenden Halbkranz 58, der mit Hilfe von insbesondere nur in Fig.6 auf der linken Seite dargestellter Laufrollen 59 als kreisförmige Laufbahn 6o dient, welche ungefähr die Form eines halben Umfangs· besitzt, von dem in Fig. 6 auf der linken Seite nur die Hälfte gezeigt ist. Die Laufbahn 6o trägt an ihrem, beiden Enden zwei längsgerichtete Arme 61 und 62 aus nichtmagnetischem Material, z.B. aus Polyvinylchlorid, um dort diametral einander gegenüberliegend die Meßwertgeber 3 bzw. 4 zu tragen. Der Abstand zwischen den beiden Meßwertgebern 3 und 4 und der Rohrleitung 1 kann an der Wasseroberfläche von Hand eingestellt werden durch Radialverschiebung der Meßwertgeber auf ihren jeweiligen Tragarmen.

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Der Halbkranz 58 trägt einen Motor 63, der aus einem elektrischen Schrittmotor oder aus einem Hydraulikmotor, ggf. mit Untersetzungsgetriebe bestehen kann. Dieser Motor treibt ein Ritzel 64 an, das mit einer auf der kreisförmigen Gleitbahn 6o befestigten Zahnstange 65 in Eingriff steht. Die kreisförmige Laufbahn oder Gleitschiene läßt sich auf diese Weise von der in Fig. 6 dargestellten Mittellage aus nach beiden Seiten jeweils um 9o° verstellen, so daß jeder Meßwertgeber einen Umfangsbereich von 18o° bestreicht und die Gruppe beider Meßwertgeber, die hintereinander benutzt werden, den gesamten Umfang der Rohrleitung 1 bestreichen bzw. abtasten können. Die Anwendung von zwei Meßwertgebern (die natürlich auch Tastfühler darstellen) mit einer kreisförmigen Gleitschiene 6o in Form eines Halbkreises ermöglicht, die für den Bewegungsspielraum des Motors 63 notwendige Länge der Zufuhrungsleitungen und damit auch das Gesamtgewicht der Meßeinheit 2 kleinzuhalten. Dies Gewicht wird darüberhinaus durch die Schwimmer 46, 47 sowie durch die in Fig. 6 und 7 dargestellten Ausnehmungen in der kreisförmigen Gleitschiene 6o, im Halbkranz 5 8 und im feststehenden Halbring 43 verringert. .

Die Einrichtung der Meßeinheit auf der Rohrleitung kann insbesondere mit Hilfe einer ferngesteuerten oder bemannten unterseeischen Vortriebseinrichtung durchgeführt werden. Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.

Claims

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Dipl.-Ing. Wilfrid RAECK

PATENTANWALT
7 STUTTGART 1, MOSERSTRASSE 8 · TELEFON (0711) 244003

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COMPAGNIE FRANCAISE DES PETROLES 5, Rue Michel-Änge, 75781 Paris Cedex 16 /Frankreich

Paten.tans.pru.che

1J Verfahren zur Messung der Unrundeigenschaft eines Rohres ^^^ oder einer Rohrleitung, bei dem ein Meßwertgeber (Aufnehmer) entlang einer die Rohrleitung umgebenden Bahn verstellt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn (58) eine von einer Meßeinheit bestimmte Kreisbahn ist, daß der Meßwertgeber (3, 4) einen elektromagnetischen Aufbau aufweist und ein Signal abgibt, das von der radialen Entfernung zwischen dem Geber und der Rohrleitung beeinflußt wird, daß ferner an einer Mehrzahl von Meßpunkten des Meßwertgebers auf der Kreisbahn ein Vergleich durchgeführt wird zwischen dem vom Meßwertgeber gelieferten Signal und einer Gruppe von Signalwerten, die aus zuvor durchgeführten Messungen auf einer entsprechenden Rohrleitung stammen, um"daraus relative Angaben über die Entfernung zwischen den Meßstellen und der Rohrleitung zu ziehen und daraus Informationen über den Queraufbau (die transversale Konfiguration) der Rohrleitung abzuleiten.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein mit einer Wechselspannung beaufschlagter elektromagnetischer Meßwertgeber verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich zwischen der Rohrleitung und der entsprechenden oder analogen Rohrleitung sowohl hinsichtlich der Amplitude als auch der Phasenlage durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich sowohl hinsichtlich der mit der Speisespannung in Phase liegenden Komponenten als auch mit den mit der Speisespannung um 9o° phasenverschobenen Komponenten des Signals durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Speisespannung ungefähr 7oo Hz beträgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche in der Anwendung bei einer Rohrleitung, die einen Betonmantel mit einer gitter- oder maschenförmigen Bewehrung aufweist, welche aus Metalldraht mit einem Durchmesser gleich oder größer 5 mm besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßpunkte radial gegenüber den Mittelpunkten der Maschen oder Gitter der Bewehrung ausgewählt werden.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet.durch eine Meßeinheit (2), die mit einem Ring (43) zur Befestigung auf einer Rohrleitung versehen iist, eine kreisförmige Lauf- oder Rollbahn (58), die an dem Ring abgestützt ist, ·

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eine kreisförmige Gleitbahn (60), die auf der Rollbahn angeordnet ist,

Einrichtungen (63, 64, 65) zur Verschiebung der Gleitschiene (60) auf der Laufbahn (58), wenigstens einen längsgerichteten Tragarm (61, 62), der mit der Gleitschiene (60) fest verbunden ist und einen elektromagnetischen Meßwertgeber (3, 4) trägt, der radial gegen die Rohrmitte gerichtet ist, eine Stromversorgungs- und Signalverarbeitungseinrichtung (8) mit einer Vergleichseinheit (41), die Speichern zugeordnet ist

und durch eine elektrische Verbindung (5) zwischen der Stromversorgungs- und Signalverarbeitungseinrichtung (6) einerseits und der Meßeinheit (2), um insbesondere die übertragung der vom elektromagnetischen Meßwertgeber (3,4) stammenden Signale in die Signalverarbeitungseinrichtung (6) zu ermöglichen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Stromversorgungsund Signalverarbeitungseinrichtung eine Stromversorgung für Wechselspannung (2o_f 23) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgungs- und Signalverarbeitungseinrichtung einen Synchrondemodulator (34) enthält, der die vom elektromagnetischen Meßwertgeber (3, 4) ausgesandten Signale aufnimmt und in der Lage ist, aus einem Eingangssignal zwei Ausgangssignale zu liefern, die nach Amplitude und·Phasenlage mit dem Eingangssignal verknüpft sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Synchrondemodulator (34) ein Filter (32) mit einem engen Durchlaßbereich vorgeschaltet ist.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

■ daß dem.Synchrondemodulator (34) zwei Schaltungszweige (35, 36) nachgeschaltet sind, die jeweils einen Filter nach Art eines Integrators (37, 38) enthalten.
10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinheit (41) einer Anzeigeeinrichtung (42) zugeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher der Meßwertgeber (3, 4) auf einem länglichen Magnetkern in Richtung der Kernlänge übereinander angeordnete Wicklungen aufweist, die zu zwei Zweigen einer Meßbrücke angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß

■ der Meßwertgeber (3-, 4) wenigstens drei längliche und zueinander parallel angeordnete Magnetkerne C]_f 8, 9)

umfaßt, die jeweils eine erste Wicklung (1o, 11, 12) und eine zweite Wicklung (13, 14, 15) tragen, welche in der Nähe des einen Endes bzw. des anderen Endes des jeweiligen Magnetkerns angeordnet sind, wobei sämtliche Magnetkerne die gleiche Richtung besitzen und die erste Wicklung auf dem ersten Ende und die zweite Wicklung auf dem zweiten Ende der drei Magnetkerne sitzen, und wobei die drei ersten Wicklungen elektrisch parallel miteinander verbunden sind und die drei zweiten Wicklungen ebenfalls elektrisch parallel miteinander verbunden sind, um dadurch zwei Zweige einer Meßbrücke zu bilden.
12. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsring (43) im wesentlichen U-förmig ausgebildet und mit zwei Anlagerippen (44, 45) versehen ist, die im abgerundeten Scheitelbereich des U angeordnet sind, während zwei nachgiebige aufblasbare

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Spannvorrichtungen (48 , 49) an den Schenkeln der U-Form angeordnet sind,
13. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbahn (58) und die kreisförmige Gleitschiene (6o) sich ungefähr über die Länge eines halben Umfanges erstrecken.

14, Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbahn (58) am Befestigungsring (43) durch einen Schlitten (53) abgestützt ist, der längs einer Gleitschiene (51) des Befestigungsringes verschiebbar ist.