DE3231137A1

DE3231137A1 - Measuring pig

Info

Publication number: DE3231137A1
Application number: DE19823231137
Authority: DE
Inventors: Hermann 4450 Lingen Rosen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-08-21
Filing date: 1982-08-21
Publication date: 1984-02-23

Abstract

A measuring pig (calibration pig) which has a high measurement sensitivity but at the same time is robust in operation is produced by the combination of elastically deformable feeler elements and associated deformation measuring elements, a rim-shaped arrangement of a plurality of feeler elements yielding a complete picture of calibration errors of a pipe. The cross-sectional measurement is preferably accompanied by a displacement measurement and monitoring of the vertical direction which also subsequently enables location of cross-sectional deviations when values recorded in the interior of the measuring pig are to be assigned to a point of a pipeline capable of being relocated.

Description

Meßmolch Measuring pig

Die Erfindung betrifft einen Meßmolch nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a measuring pig according to the preamble of the claim 1.

Meßmolche werden u.a. zur Prüfung und Uberwachung der Kalibrierung bei Rohrleitungen, wie etwa Wasser-, öl-oder Erdgasleitungen verwandt, um etwaige Querschnittsverformungen, Beulen und dgl. Störungsstellen auszumachen und zu lokalisieren. "Molche" sind pfropfenartig längs der Leitung durch Flüssigkeits- oder Gasdruck von hinten vortreibbare Körper, Meßmolche solche mit einer geeigneten Meßeinrichtung.Measuring pigs are used, among other things, for checking and monitoring the calibration in the case of pipelines, such as water, oil or natural gas pipelines related to any Identify and localize cross-sectional deformations, bumps and the like. "Pigs" are plug-like along the line by liquid or gas pressure Bodies that can be propelled from behind, measuring pigs with a suitable measuring device.

Ein Meßmolch der gattungsgemäß in Betracht gezogenen Art besitzt ein Tast- und Ubertragungsgestänge, bei dem ähnlich wie bei einem Regenschirmgestänge eine radiale Spreizbewegung von sternförmig verteilten Armen in eine Axialbewegung eines in der Mitte axial beweglich gelagerten Teilsumsetzen, dessen Auslenkung zur Erkennung von Kalibrierfehlern aufgezeichnet wird.A measuring pig of the generic type considered has a Touch and transmission linkage, which is similar to an umbrella linkage a radial spreading movement of arms distributed in a star shape into an axial movement transfer a part that is axially movably mounted in the center and whose deflection is Detection of calibration errors is recorded.

Dabei ist aber schon die Meßaufzeichnung mit nur einem einzigen Wert mangelhaft, da mit dieser Konstruktion lediglich eine maximale Abweichung des Rohr-Halbmessers vom Sollwert ermittelt wird, ohne daß die sonstiaen Veränderungen in Umfangsrichtung festgestellt würden.Das Anzeigeergebnis liefert keinen verläßlichen Aufschluß darüber, ob es sich hier um eine einseitige Einbeulung, eine Ovalität des Rohres oder eine ringförmige Einschnürung handelt. Weitere Nachteile sind die durch Hebelübertragungen bedingten Ungenauigkeiten und Meßunempfindlichkeiten des Systems und die mangelnde Eignung, einen solchen Meßmolch - etwa zur nochmaligen Vermessung eines Rohrabschnitts - rückwärts zu verfahren.In this case, however, the measurement recording is already with only a single value inadequate, since with this construction there is only a maximum deviation of the tube radius is determined from the nominal value without the other changes in the circumferential direction The display result does not provide any reliable information about whether this is a one-sided dent, an ovality of the Tube or an annular constriction is. Other disadvantages are through Lever transmissions caused inaccuracies and measurement insensitivities of the system and the inadequacy of such a measuring pig - for example for repeated measurements of a pipe section - to move backwards.

Nachteilig ist insbesondere auch die mangelnde Robustheit des bekannten Molchs gegenüber den rauhen Einsatzbedingungen, die dazu führt, daß der Meßmolch bei einem hohen Anteil von Einsätzen während seines Betriebes ausfällt. Dieses bedingt beispielsweise bei Rohrleitungsabschnitten von mehr als einem Meter Durchmesser und 100 km Länge und bei Meßmolchen von mehreren Tonnen Gewicht zu entsprechend hohen Kosten für einen Fehlversuch.Another disadvantage is the lack of robustness of the known Pig against the harsh operating conditions, which leads to the fact that the measuring pig fails with a high proportion of operations during its operation. This requires for example, for pipe sections with a diameter of more than one meter and 100 km in length and with measuring pigs weighing several tons accordingly high costs for a failed attempt.

Aufgabe der Erfindung ist es dementsprechend, einen MeB-molch zu schaffen, der einen höheren Meßaufschluß und eine höhere Meßempfindlichkeit bei größerer Robustheit bietet.The object of the invention is accordingly to create a MeB pig, which has a higher measurement coverage and a higher measurement sensitivity with greater robustness offers.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit einem MeB-molch nach dem Anspruch 1 gelöst. Mit Hilfe der gelenkfreien und verformbaren Molchteile ergeben sich Tastelemente, die auf anfällige mechanische, bewegte Teile verzichten können und dabei nicht nur geeignet sind, im Sinne einer höheren Robustheit Störungen und Schäden im Rohr abzutasten, ohne selbst daran Schaden zu nehmen, die auch ohne weiteres ein Rückwärts fahren des Molches ohne Gefahr einer Beschädigung erlauben und die insbesondere eine direktere und damit feinfühligere Abtastung ermöglichen. Die direkte Ausstattung der Molchteile selbst mit entsprechenden Meßaufnehmern schafft einen klaren und systematischen Meßaufbau für eine gleichzeitige, parallele und getrennte Erfassung verschiedener Umfangsbereiche des Rohrs. Mit der an mehreren Stellen des Rohrumfangs erfolgenden Messung ergibt sich aber auch ein entsprechend erweitertes und verVollständigtes Bild über die Art einer jeweils festgestellten Sollabweichung. Damit kann etwa eine ovale Verformung eines Rohres mit relativ geringem Einfluß auf die Querschnittsfläche von einer Einbeulung oder einer Gesamtverengung unterschieden werden, die einen schwererwiegenden Einfluß auf den Strömungswiderstand und die Transportkapazität des Rohres ausüben.According to the invention, this object is achieved with a MeB pig after Claim 1 solved. With the help of the joint-free and deformable pig parts result probe elements that can do without sensitive mechanical, moving parts and are not only suitable, in the sense of a higher robustness, disturbances and Sensing damage in the pipe without being damaged by it, without further ado allow the pig to move backwards without risk of damage and the in particular enable more direct and therefore more sensitive scanning. The direct one Equipping the pig parts themselves with appropriate measuring sensors creates one clear and systematic measurement setup for simultaneous, parallel and separate Detection of different circumferential areas of the pipe. With the on several However, there is also a corresponding measurement taking place around the circumference of the pipe expanded and completed picture of the type of each established Target deviation. In this way, for example, an oval deformation of a pipe can be achieved with relatively little Influence on the cross-sectional area of a dent or an overall narrowing a distinction can be made which has a more serious influence on the flow resistance and exercise the transport capacity of the pipe.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert ist. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 Seitenansicht eines Meßmolchs in einem Rohrabschnitt, Fig. 2 Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1 in vergröBerter Darstellung und Fig. 3 Schnitt nach Linie III-III in Fig. 2.Further features and advantages of the invention emerge from the claims and the following description in which an embodiment of the invention is explained in more detail with reference to a drawing. The drawing shows: FIG. 1 side view a measuring pig in a pipe section, Fig. 2 section along line II-II in Fig. 1 in an enlarged view and FIG. 3 a section along line III-III in FIG. 2.

Der in Fig. 1 dargestellte, insgesamt mit 1 bezeichnete Meßmolch stellt eine Einheit dar, die auf den Innendurchmesser eines Rohres 2 abgestimmt ist und durch ein entsprechendes Rohr durch Flüssigkeits- oder Gasdruck hindurchgetrieben werden kann. Dabei liegt der Molch 1 mit verschiedenen flexiblen Scheiben an der Innenwandung des Rohres an. So sind zwei bezüglich der Achsrichtung außenliegende Scheiben als Führungsscheiben 3 und 4 ausgebildet, in dem sie nach Material und/oder Scheibendicke relativ fest gegenüber einer dazwischenliegenden Dichtscheibe 5 eingestellt sind, die auch typischerweise einen gröBeren Durchmesser als das Rohr aufweist, während die Führungsscheiben 3,4 etwa den Innendurchmesser des Rohres 4 ausfüllen.The measuring pig shown in FIG. 1, denoted as a whole by 1, represents represent a unit which is matched to the inner diameter of a pipe 2 and driven through a corresponding pipe by liquid or gas pressure can be. The pig 1 lies on the with various flexible disks Inner wall of the pipe. So there are two outside with respect to the axial direction Discs designed as guide discs 3 and 4, in which they are according to material and / or Washer thickness set relatively firmly with respect to an intermediate sealing washer 5 are, which also typically have a larger diameter than the pipe, while the guide washers 3, 4 fill approximately the inside diameter of the tube 4.

Diese Scheiben sind von einem Molchkörper 6 gehalten, der einen gegenüber dem Rohrdurchmesser erheblich reduzierten Durchmesser aufweist und einen Innenraum für elektrische Meß-, Auswerte- und Speichereinrichtungen enthält. Nach vorne schließt sich an den Molchkörper 6 eine von der vorderen Führungsscheibe 3 nach vorne vorstehende Sende-und Empfangsnase 7 an, die eine Funkverbindung nach außen, insbesondere zur Ortung und zur Aufnahme von Positions-Marken ermöglicht.These disks are held by a pig body 6, the one opposite the pipe diameter has a significantly reduced diameter and an interior for electrical measuring, evaluation and storage devices. Closes to the front on the pig body 6 a protruding from the front guide disk 3 to the front Transmitting and receiving nose 7, which has a radio connection to the outside, in particular to Locating and recording of position marks enables.

Eine weitere elastische Scheibe ist eine Tastscheibe 8, die Teil einer insgesamt mit 9 bezeichneten Meßeinrichtung bildet und die zwischen segmentierten Flanschen 10,11 aus Metall gehalten ist.Another elastic disc is a feeler disc 8, which is part of a a total of 9 designated measuring device forms and the segmented between Flanges 10, 11 are made of metal.

In der Darstellung nach Fig. 2 ist die Tastscheibe 8 nur mit einem Bruchstück dargestellt. Es handelt sich um eine Ringscheibe aus elastischem Material wie Polyuretan oder Gummi, die hauptsächlich über die Flanschscheibe 10 aus Metall gehalten und mit dem Molchkörper 6 verbunden ist. Die Flanschscheibe 10 ist durch acht radialgerichtete Schlitze 12 in acht Segmente 10a gegliedert, die von außen bis zu einem inneren, ringsum geschlossenen und die Segmente 10a verbindenden Haltering 13 nach innen verlaufen. Die Flanschscheibe 11 ist völlig segmentiert, sie besteht aus acht Einzelteilen, nämlich Segmenten 11a, die die Funktion von Andruckplatten für jeweils zwei Verschraubungen 14 je Segment erfüllen, die durch die beiden Flanschscheiben hindurchverlaufen und die dazwischenliegende Tastscheibe 8 festklemmen.In the illustration according to FIG. 2, the feeler disk 8 is only provided with one Fragment shown. It is a washer made of elastic material such as polyurethane or rubber, mainly via the flange washer 10 made of metal is held and connected to the pig body 6. The flange washer 10 is through eight radially directed slots 12 divided into eight segments 10a, which from the outside up to an inner, all-round closed retaining ring connecting the segments 10a 13 run inwards. The flange disk 11 is completely segmented, it consists from eight individual parts, namely segments 11a, the function of pressure plates meet for two screw connections 14 per segment, through the two flange washers run through it and clamp the sensing disk 8 in between.

Die Flanschplatte 10 besitzt nutförmige Eintiefungen auf der innen, d.h. zu Tastscheibe9hin liegendenRingfläche, und zwar eine Eintiefung oder Nut 15 je Segment und in dieser Nut 15 ist jeweils ein Dehnungs-Meßstreifen-Element 16 angeordnet, das die auf das Segment wirkenden Biegekräfte elektrisch zu messen erlaubt.The flange plate 10 has groove-shaped recesses on the inside, i.e. the annular surface facing the feeler disk 9, namely a recess or groove 15 for each segment and in this groove 15 there is a strain gauge element 16 arranged that the acting on the segment Electrical bending forces to measure allowed.

Damit lassen sich die auf die Tastscheibe 8 wirkenden Verformungen, die in den benachbarten Halterungssegmenten 10a, 11a Biegekräfte auslösen, elektrisch-feinfühlig und segmentweise getrennt aufnehmen. Wird die Tastscheibe 8 bein Betrieb des Molches, wenn dieser in Längsrichtung durch ein zu überpfrüfendes Rohr hindurchgeschickt wird, in radialer Richtung eingeengt, wie dieses in Fig. 3 in gestrichelter Weise bei beuligem Wandverlauf 17 und ausgebogener Lage der Tastscheibe 18 angedeutet ist, dann führt die Verformung der Tastscheibe zu Biegekräften auf die Segmente der Flanschscheibe 10, in deren Bereich die Verformungen auftreten. Diese Verformungen lassen sich mit Hilfe der Dehnungsmeßstreifen überwachen.This allows the deformations acting on the feeler disk 8, which trigger bending forces in the adjacent mounting segments 10a, 11a, electrically sensitive and record separately in segments. If the sensing disc 8 is used when the pig is in operation, if this is sent in the longitudinal direction through a pipe to be checked is narrowed in the radial direction, as shown in Fig. 3 in dashed lines indicated in the case of a bulging wall 17 and a curved position of the feeler disk 18 is, then the deformation of the feeler disc leads to bending forces on the segments of the flange washer 10, in the area of which the deformations occur. These deformations can be monitored with the help of the strain gauges.

Die entsprechenden elektrischen Signale werden dann an MeB- und Speichereinrichtungen im Molchkörper 6 weitergegeben.The corresponding electrical signals are then sent to measuring and storage devices passed on in the pig body 6.

Grundsätzlich sind die so erhaltenen Meßwerte zwar mittels Funk laufend nach außen durchgebbar, dieses ist jedoch ein regelmäßig schwer zu handhabendes Verfahren. Vorzugsweise werden die Meßwerte gespeichert, und zwar in digitalisierter Form nach einer entsprechenden Aufbereitung und Umsetzung von Analogwerten in Digitalwerte.In principle, the measured values obtained in this way are continuous by radio externally, but this is usually difficult to handle Procedure. The measured values are preferably stored, specifically in digitized form Form after appropriate preparation and conversion of analog values into digital values.

Zweckmäßig ist dabei auch der Einsatz von Mitteln der Datenreduktion, der es erlaubt, entbehrliche Meßdaten fallenzulassen. So können Meßergebnisse aus Streckenabschnitten ohne Befund" ungespeichert bleiben. Es können aber auch die segmentweise anfallenden Meßwerte bereits vorausgewertet werden, so daß nur die letztlich benötigten Schlüsselzahlen,wie etwa Länge, Breite, Stärke und Lage eines Kalibrierfehlers,noch abzuspeichern sind.The use of means of data reduction is also expedient here, which allows unnecessary measurement data to be dropped. So measurement results can come from Sections of the route without finding "remain unsaved. However, the measured values occurring segment-wise are already pre-evaluated, so that only the ultimately required key figures, such as length, width, thickness and location of a Calibration error, still have to be saved.

Ersichtlich ist es damit möglich,durch Kombination der in Umfangsrichtung verteilten Taststellen (Segmente) genaueren Aufschluß über die Abweichungen des Rohrquerschnitts von seinen Sollwerten zu erhalten. Es wird also nicht mehr lediglich eine radiale Maximalabweichung festgestellt, sondern auch die Lage eines Kalibrierfehlers und die sonstige Querschnittsform. Eine Einbeulung wird also auch hinsichtlich ihrer Breite und Lage am Umfang erkennbar und auch von einer Ovalverformung des Rohres unterscheidbar.As can be seen, it is thus possible by combining the in the circumferential direction distributed sampling points (segments) more precisely Information about the deviations of the pipe cross-section from its setpoints. So it won't be anymore only one radial maximum deviation was determined, but also the location of one Calibration error and the other cross-sectional shape. So there will be a dent too recognizable in terms of their width and position on the circumference and also from an oval deformation of the pipe distinguishable.

Es versteht sich, daß primär Abweichungen des Rohrquerschnitts interessieren, die einen vorgegebenen Toleranzwert überschreiten. In dieser Hinsicht kann die Tastscheibe 8 um ein vorgegebenes Toleranzmaß kleiner als der Rohrinnendurchmesser sein. Vorzugsweise wird aber eine laufende Anlage der Tastscheibe 8 am Rohr vorgesehen, da sich diese Meßmethode als so empfindlich herausgestellt hat, daß sie sogar auf Schweißnähte des Rohres anspricht. Die Aufzeichnung dieser Ansprechwerte ist von speziellem Interesse für die Ortung gemessener und gespeicherter Fehlerstellen, da die Schweißnähte bei Rohrleitungen regelmäßig in einem Rohrbuch festgehalten sind.It goes without saying that deviations in the pipe cross-section are of primary interest, which exceed a specified tolerance value. In this regard, the tactile disc 8 be smaller than the inner diameter of the pipe by a specified tolerance. Preferably but a running system of the sensing disc 8 is provided on the tube, since this Measurement method has proven to be so sensitive that it even affects weld seams of the pipe responds. The recording of these pickup values is of particular interest for the location of measured and stored faults, as the weld seams at Pipelines are regularly recorded in a pipe book.

Der Ortsbestimmung für einen durch ein Rohr hindurchlaufenden Molch dienen weiterhin bestimmte Sendemarken, die durch Sender von außen auf das Rohr gerichtet und über die Empfangsnase 7 empfangen und innenseitig gespeichert werden. Die laufende Ortsangabe für die Messungen liefert aber eine Wegstreckenmeßeinrichtung 19, die über ein momentenfreies, allseitig drehbewegliches Gelenk 20 mit dem Molchkörper 6 verbunden ist und durch federnd nach außen gedrückte Räder die zurückgelegte Fahrstrecke erfaßt und zur Meßeinrichtung im Molchkörper 6 meldet. Hieraus ergibt sich eine mitlaufende Wegmessung, die dann nur noch zur Überprüfung ud zur Beseitigung von Schlupffehlern durch zusätzliche Marken wie etwa den gesendeten Marken oder den Schweißnaht-Marken zu kontrollierten ist.The determination of the location for a pig running through a pipe Certain transmission marks continue to be used by transmitters from outside onto the tube directed and received via the receiving nose 7 and stored inside. The current location for the measurements is provided by a distance measuring device 19, which have a torque-free, all-round rotatable joint 20 with the pig body 6 is connected and the distance covered by the resiliently pushed wheels detected and reports to the measuring device in the pig body 6. This results in a concurrent travel measurement, which is then only used for checking and eliminating Slippage errors due to additional marks such as the marks sent or the Weld seam marks too controlled.

Der Wegmesser arbeitet im Vor- und Rückwärtsbetrieb.The odometer works in forwards and backwards mode.

Die Meßeinrichtung ist vorzugsweise auch mit einem Schwerkraftsensor ausgestattet, der die Segmente der Vertikalrichtung zuordnet. Dabei bedarf es keiner Steuerung, in der bestimmte Segmente unten oder oben liegend gesteuert werden, die Ortung von Fehlern erfordert lediglich eine Identifizierung, welche Segmente oben bzw. unten logen.The measuring device is preferably also equipped with a gravity sensor equipped, which assigns the segments to the vertical direction. There is no need for it Control in which certain segments are controlled below or above the Locating faults only requires identifying which segments are up or lied below.

Das hier in einem von vielen konstruktiven Möglichkeiten realisierte Meßsystem verzichtet auf mechanische Hebelgetriebe zur Übertragung von Tastwerten von der Rohrinnenwand zu einer Meßaufzeichnung und beseitigt dadurch zum einen Ungenauiqkeiten in der Meßaufnahme und zum anderen die im rauhen Betrieb hohe Anfälligkeit gegen Störungen, Verschmutzungen und Verschleiß. Die direkte Messung elastischer Verformungen der Tastscheibe - die selbst auch segmentiert sein kann - ist empfindlich in der Messung und robust im Betrieb. Insbesondere kann auch eine Umkehr in der Bewegungsrichtung erfolgen, ohne daß diese die Meßeinrichtung gefährden oder auch nur die Meßempfindlichkeit nennenswert beeinträchtigen würde.Realized here in one of many constructive possibilities The measuring system dispenses with mechanical lever gears for the transmission of sample values from the inner wall of the pipe to a measurement recording and thereby eliminates inaccuracies on the one hand in the measurement recording and on the other hand, the high susceptibility to in rough operation Malfunctions, soiling and wear. The direct measurement of elastic deformations the sensing disk - which itself can also be segmented - is sensitive to the Measurement and robust in operation. In particular, there can also be a reversal in the direction of movement take place without this endangering the measuring device or even just the measuring sensitivity would significantly affect.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Claims: Measuring pig for continuous cross-section measurement on pipelines with star-shaped distributed over the circumference of the measuring pig uniform Probe elements which are connected to at least one measuring transducer, characterized in that that the probe elements (8,10,11) are each joint-free and deformable by radial pressure Form pig parts, each with at least one of a plurality of Measuring sensors (16) are equipped.

2. Measuring pig according to claim 1, characterized in that the probe elements Form segments (10a) of an at least partially segmented measuring disk (10, 11).

3. Measuring pig according to claim 2, characterized in that the measuring disc of at least one external feeler disc (8) made of flexible material and a segmented flange disk (10, 11) holding the measuring transducers.

4. measuring pig according to claim 3, characterized in that the sensing disk (8) is designed as an annular disk without subdivision.

5. measuring pig according to claim 3, characterized in that that the sensing disk is segmented by radial slots.

6. Measuring pig according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the transducers comprise strain gauges (16).

7. measuring pig according to one of claims 1 to 6, characterized in that that it has at least one gravity direction sensor.

8. measuring pig according to one of claims 1 to 7, characterized in that that it has at least one odometer (19) that operates in forward and reverse operation can be used.