EA009913B1

EA009913B1 - Система и способ измерения электрического тока в трубопроводе

Info

Publication number: EA009913B1
Application number: EA200601396A
Authority: EA
Inventors: Марк Уилсон Матиэр; Бернардус Франсискус Мария Потс; Поль Кевин Скотт; Рашид Колавол Фагбайи
Original assignee: Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В.
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2005-01-27
Publication date: 2008-04-28
Also published as: EG24696A; NO337787B1; DE602005024361D1; AU2005210467B2; EA200601396A1; WO2005075708A1; AU2005210467A1; ZA200605873B; CA2555092A1; EP1709216B1; CA2555092C; NO20063844L; US7104147B2; EP1709216A1; US20050168208A1; WO2005075708A8

Abstract

Система для измерения разности напряжений в трубе (102), по которой протекает электрический ток, с использованием транспортного средства (108), предназначенного для перемещения системы внутри трубы (102), причем система содержит первый контакт (116), предназначенный для поддержания электрического контакта с трубой (102) при перемещении транспортного средства (108) по трубе (102), второй контакт (118), расположенный на некотором расстоянии от первого контакта (116), предназначенный для поддержания электрического контакта с трубой (102) при перемещении транспортного средства (108) по трубе (102), и устройство (212) считывания напряжения, соединенное с первым (116) и вторым (118) контактами, для измерения напряжения между первым (116) и вторым (118) контактами при перемещении транспортного средства по трубе.

Description

Настоящее изобретение относится к системам катодной защиты, предназначенным для защиты от коррозии металлических объектов, которые закопаны в грунт или расположены под водой. Более конкретно, настоящее изобретение относится к системе и способу для измерения электрического тока в трубопроводе, защищенном системой катодной защиты.

Уровень техники

Владельцы трубопроводов часто желают отслеживать состояние или условия в трубопроводе или проверять целостность системы защиты. Это может включать измерение типа материала, внутреннего диаметра и толщины трубы, тип материала и толщину любой внутренней обшивки, если она присутствует, наличие коррозии на трубе, повреждение обшивки, толщину любых отложений на внутренней поверхности трубы или на обшивке, если присутствует, наличие и величину трещин по окружности, наличие и величину продольных трещин и положение особенностей, таких как изгибы, отходящие трубы, клапаны и соединители. Учитывая высокую стоимость замены трубы и возможные убытки из-за потерь жидкости в результате разрыва трубы, оправданно выполнять регулярные исследования состояния трубы изнутри трубы, используя транспортное средство, перемещающееся внутри трубы. Такие транспортные средства хорошо известны в данной области техники и их часто называются умным или интеллектуальным скребком для очистки труб, ниже просто называемым трубопроводным скребком.

Трубопроводные скребки могут быть оборудованы электронными инструментами, предназначенными для инспекции внутренних стенок трубопроводов, и могут физически перемещаться вместе с текучим продуктом внутри трубопроводов, не прерывая при этом поток текучей среды. Как будет понятно для специалистов в данной области техники, трубопроводный скребок может детектировать различные дефекты трубопровода. Кроме того, из-за того, что трубопроводы располагаются на, внутри или под различными грунтами по всему миру, такие трубопроводные скребки могут перемещаться в трубопроводах разного диаметра и по их изгибам, и могут детектировать проблемные места трубопровода. Для специалистов в данной области техники будет понятно, что различные устройства регистрации данных, находящиеся на борту трубопроводных скребков, хорошо известны в данной области техники. В зависимости от технологии и сложности оборудования, используемого трубопроводными скребками, их датчики записывают пройденное расстояние, местоположение и состояние особенностей и дефектов, их глубину и величину. Трубопроводные скребки часто используют внутри трубопроводов для детектирования наличия коррозии и других дефектов.

Для предотвращения внешней коррозии трубы можно использовать систему катодной защиты (КЗ). КЗ представляет собой способ борьбы с коррозией металлов, которые находятся в контакте с потенциально коррозийными средами. Цель катодной защиты состоит в уменьшении или устранении коррозии стали или других металлов, находящихся в данной среде. Коррозия металла в электролите при температуре окружающей среды представляет собой электрохимический процесс, включающий поток электронов в металлах и ионов в электролитах. Такой коррозией можно управлять путем пропускания токов от внешнего источника, такого как генератор или выпрямитель, или от гальванического расходуемого анода, который передает весь ток для электрохимического восстановления корродирующего вещества от другого источника, отличного от коррозионной стали. Если весь ток для электрохимического восстановления передается от внешнего источника, то коррозия стали уменьшается.

Широкое распространение получили две системы генерирования противоположно направленных электрических токов, расходуемые системы и системы наложенного тока. В расходуемых системах ток обеспечивается другим металлом, который гальванически является более реактивным, чем металл конструкции. Например, такие металлы, как алюминий, магний и цинк, являются гальванически более активными, чем сталь, и их используют как расходуемые аноды для защиты стальных конструкций. В системах наложенного тока используют не расходуемый металл для отвода постоянного тока (ПТ, ЭС). подаваемого от внешнего источника, в электролит, который проникает к защищаемой конструкции. Части, от которых ток отводится, называют анодами, а защищаемую конструкцию называют катодом. Как в расходуемых системах катодной защиты, так и системах наложенного тока путь между анодом и катодом является существенным для протекания тока для защиты конструкции.

Для обеспечения соответствующей защиты трубопровода с помощью системы КЗ, в предшествующем уровне техники описаны различные способы отслеживания разности потенциалов в трубопроводе, оснащенном такой системой. Один из таких способов включает в себя установку стандартного эталонного электрода в одном или больше местах вдоль трубопровода вместе с проводником, соединенным с трубопроводом. Оператор периодически посещает эти места и измеряет напряжение между стандартным эталонным электродом и трубопроводом, используя вольтметр. Ответственное лицо затем проверяет собранные данные, находит несоответствующие значения напряжений и отклонения их от предыдущих данных и в случае, когда управление неадекватно или чрезмерно, регулирует выход (выходы) соответствующего выпрямителя (выпрямителей). Такой способ ограничен тем, что измеряют только токи в статических местах, и оператор должен посещать эти места.

Другой часто используемый способ контроля потенциалов представляет собой измерение через небольшие промежутки, при этом потенциал между трубой и средой записывают как функцию расстояния

- 1 009913 вдоль наблюдаемого трубопровода. Любые потенциалы, которые существенно отличаются от потенциалов в других областях, или которые существенно отклонились от результатов предыдущих изменений, могут быть идентифицированы как возможные места утечки паразитного тока или разряда. Этот способ подразумевает поездку технического персонала к трубопроводу и проведение описанных выше измерений. Время от времени обслуживающий персонал также выполняет исследования в отдельных местах, путем отслеживания потенциала в выбранном месте в зависимости от времени. Любые существенные изменения записанных значений потенциалов могут означать возможный прерывистый съем или утечку паразитного тока. Кроме того, эта методика обеспечивает только статические данные и является трудоемкой.

В еще одном варианте, известном из предшествующего уровня техники, погружаемое в скважину устройство с множеством электродов опускают внутрь обсадной трубы. Примеры такого варианта выполнения описаны авторами Эа\зс5 и др. в патенте США № 4857831 и в международном стандарте ПАСЕ ΕΡΘ186-2001, АрреиШх А. Погружаемое в скважину устройство повешено на длинном тросе, который соединен с модулем измерения, расположенным на поверхности земли, и измерения разности потенциалов производят с помощью измерительного модуля на поверхности земли, по мере того, как погружаемое в скважину устройство перемещается вдоль длины обсадной трубы. Поскольку информация о разности потенциалов должна быть передана в измерительный модуль на поверхность земли через длинный кабель, соединяющий погружаемое в скважину устройство с измерительным модулем, эта информация искажается в результате шумов и перекрестных помех. Кроме того, воздействие тепла вдоль длинного кабеля и на электрические соединители на поверхности, а также в инструменте, погружаемом в скважину, неблагоприятно влияет на качество информации. Электроды, используемые в этом варианте выполнения, не предназначены для обеспечения динамического электрического контакта с трубой и при попытке обеспечения такого динамического контакта сигнал получается неприемлемым из-за шумов и искажений.

В соответствии с этим существует потребность в улучшенной системе для отслеживания электрического тока, создаваемого системой катодной защиты в сплошной среде, с использованием трубопроводного скребка или аналогичного транспортного средства для продвижения. Система должна обеспечивать возможность динамического и эффективного измерения разности напряжений между точками в трубопроводе при минимальном уровне шумов и отклонений, вызываемых воздействием тепла.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение позволяет удовлетворить указанные выше потребности и преодолеть один или более недостатков предшествующего уровня техники благодаря системе, использующей движущееся транспортное средство, которое выполнено с возможностью измерения разности напряжений в трубе, по которой протекает ток. На движущемся транспортном средстве могут быть установлены два контакта, предназначенные для поддержания электрического контакта с трубой по мере передвижения транспортного средства по трубе. Такие электрические контакты могут, но не обязательно, включать в себя вращающиеся стальные щетки и/или вращающиеся стальные ножи. Система дополнительно содержит устройство считывания напряжения, соединенное с контактами, предназначенное для измерения напряжения между контактами при перемещении транспортного средства по трубе. Транспортное средство в соответствии с настоящим изобретением может дополнительно содержать электромеханические устройства, которые уменьшают электрический шум.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложен способ измерения разности напряжений в трубе, по которой протекает ток. Транспортное средство, имеющее два или более контакта, помещают в трубу. Контакты используют для обеспечения электрического контакта с трубой и напряжение между контактами определяют при перемещении транспортного средства по трубе. Транспортное средство может дополнительно передавать на выход напряжение и/или данные положения.

Другие цели, свойства и преимущества изобретения будут очевидны для специалистов в данной области техники при чтении следующего подробного описания изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение более подробно описано ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковыми позициями обозначены одинаковые части на нескольких видах:

фиг. 1 - часть трубы с вырезом, схематично иллюстрирующая настоящее изобретение;

фиг. 2 - поперечный разрез трубы, схематично иллюстрирующий другой вариант выполнения настоящего изобретения;

фиг. 2А - схематичный вид электрического контакта 2А на фиг. 2;

фиг. 3 - система компенсации температуры в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения;

фиг. 4 и 5 - примерные результаты испытаний, полученные на лабораторной установке, относящиеся к одному варианту выполнения настоящего изобретения.

- 2 009913

Осуществление изобретения

Настоящее изобретение относится к системе и способу для измерения электрического тока в трубопроводе, снабженном системой катодной защиты. С этой целью используют трубопроводный скребок.

Трубопроводные скребки известны в данной области техники, и их часто используют внутри трубопроводов для детектирования наличия коррозии и других дефектов. Трубопроводные скребки могут быть оборудованы электронными инструментами, предназначенными для инспектирования внутренних стенок трубопроводов, и могут физически перемещаться вместе с текучим продуктом внутри трубопроводов без прерывания потока текучей среды.

Специалистам в данной области техники известны различные существующие технологии для отслеживания местоположения трубопроводного скребка в трубопроводе. Обычно для отслеживания расстояния/места положения трубопроводных скребков использовали одометры. Технология одометров продолжает улучшаться с течением времени путем установки различных бортовых инструментов. Также были разработаны другие технологии отслеживания местоположения трубопроводного скребка в режиме реального времени, в которых используют спутники (например, ОР8 - система глобального позиционирования), подводные акустические и другие технологии для различных вариантов применения. Такие технологии включают, но не ограничиваются, счетчики Гейгера, магнитные, радио, акустические системы, системы, установленные на акустических буях и построенные на основе ретранслятора. Для специалистов в данной области техники понятно, что любые технологии отслеживания местоположения/регистрации можно использовать с настоящим изобретением.

На фиг. 1 схематично показана труба 102, заполненная текучей средой 104. В части 106, представленной с вырезом, показан трубопроводный скребок 108 в соответствии с настоящим изобретением. Как будет понятно для специалистов в данной области техники, текучая среда 104 может перемещать трубопроводный скребок 108 по трубе 102. Трубопроводный скребок 108 находится в электрическом контакте с внутренней стенкой 110 трубопровода в электрически разделенных местах 112 и 114 расположения контактов. Предпочтительно, чтобы места 112 и 114 имели множество точек контакта со стенкой 110. Такой электрический контакт со стенкой 110 обеспечивается с помощью контактов 116 и 118, которые расположены на некотором расстоянии друг от друга на трубопроводном скребке 108 и которые соединены с корпусом 120 трубопроводного скребка. Корпус 120 трубопроводного скребка дополнительно содержит вольтметр, выводы которого соединены с контактами 116 и 118. Такой вольтметр хорошо известен в данной области техники и позволяет измерять разность напряжений между местами 112 и 114 положения. В корпусе 120 трубопроводного скребка также могут быть установлены батарея, одометр и устройство регистрации данных, которые коммерчески доступны и хорошо известны в данной области техники. Например, трубопроводный скребок 108 может регистрировать данные напряжения и местоположения. Хотя в варианте выполнения, показанном на фиг. 1, представлены два контакта, закрепленные на одном трубопроводном скребке, для специалистов в данной области техники будет понятно, что множество соединенных трубопроводных скребков можно использовать в настоящем изобретении. Например, первый трубопроводный скребок может иметь один контакт, в то время как второй трубопроводный скребок может обеспечивать другой необходимый контакт.

Цель настоящего изобретения состоит в уменьшении уровня шума, создаваемого частично в результате перемещения трубопроводного скребка, и в изобретении предусматриваются различные технологии для уменьшения этого шума. В различных вариантах выполнения настоящего изобретения контакты 116 и 118 содержат вращающиеся стальные щетки и/или вращающиеся стальные ножи. Щетки и ножи можно использовать в различных комбинациях для поддержания электрического контакта с внутренней поверхностью трубы 102 и дополнительно для очистки внутренней поверхности трубы 102. Например, для обеспечения хорошего электрического контакта использовали стальные щетки, поставляемые компаний ХУсПсг Согрогайоп (изделие № 08047). Комбинация из трех щеток и трех ножей для каждого контакта может быть предпочтительной для использования с настоящим изобретением, что позволяет снизить шумы при перемещении контактов 116 и 118 по трубе 102 и вращении их в указанном направлении.

Для дополнительного уменьшения шумов в настоящем изобретении предусматривается использование электромеханических устройств, соединенных с контактами 116 и 118 в виде щетки и/или ножа. В одном варианте выполнения шумы от этих вращающихся компонентов уменьшают, используя малошумящие вращающиеся электромеханические устройства, такие как ртутные контакты и/или контакты со скользящими кольцами. Для успешного уменьшения уровня шумов в микровольтовом диапазоне использовали ртутные контакты, поставляемые компанией Мегсо1ас 1пс. (модель № 110), в то время как скользящие контакты, поставляемые компанией А1гПу1е Е1ес1гошс8 Сотрапу (модель № 2400096-002), успешно использовали для передачи малошумящих сигналов. Для специалистов в данной области техники будет понятно, что любое количество контактных устройств и/или малошумящих электромеханических устройств можно использовать с настоящим изобретением. На фиг. 1, например, трубопроводный скребок 108 содержит электромеханические устройства 122 и 128. Как будет понятно для специалистов в данной области техники, устройство 122 содержит неподвижный элемент 126 и подвижный элемент 124, который вращается вместе с контактом 116, для передачи сигнала в неподвижный элемент 126.

- 3 009913

На фиг. 2 показан трубопроводный скребок 206 в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения. Трубопроводный скребок 206 показан внутри трубы 204 вместе с текучей средой 202, которая может перемещать трубопроводный скребок 206 в указанном направлении. Трубопроводный скребок 206 находится в электрическом контакте с трубой 204 в электрически разделенных местах 208, 209, 210, и 211 контакта. Однако необходимо обеспечить только две точки контакта, разделенные некоторым расстоянием, например, такие как точки 208 и 210 контакта. Такой электрический контакт обеспечивают с помощью контактов, установленных на некотором расстоянии друг от друга на трубопроводном скребке 206. Как описано выше, контакты 208, 209, 210 и 211 могут содержать вращающиеся стальные щетки и/или вращающиеся стальные ножи. Например, с настоящим изобретением можно использовать комбинацию из трех щеток и трех ножей. Контакты 208, 209, 210 и 211 могут дополнительно содержать электромеханические устройства. Трубопроводный скребок 206 дополнительно содержит батарею 216, регистратор 214 данных, вольтметр 212 и некоторую конструкцию одометра. Эти компоненты являются коммерчески доступными и хорошо известны в данной области техники.

На фиг. 2А представлен электрический контакт 208. Как описано выше, вращающийся электрический контакт 208 используют для электрического соединения с внутренней стенкой 204 трубопровода. Соединительный рычаг 254 предназначен для соединения контакта 208 с трубопроводным скребком. Вал 258 проходит через рычаг 254 и соединяет контакт 208 с трубопроводным скребком, обеспечивая возможность вращения контакта 208 в указанном направлении. Вал 258 вращается вместе с контактом 208, и такое вращение обеспечивается с помощью узлов 260А и 260В шариковых подшипников. Вал 258 соединен с электромеханическим устройством 262. Как будет понятно для специалиста в данной области техники, электромеханическое устройство 262 содержит подвижный элемент 264, который вращается вместе с валом 258 и передает сигнал на неподвижный элемент 266. Электрический провод 268 отходит от устройства 262. Провод 268 может быть соединен с вольтметром 212. Как будет понятно для специалистов в данной области техники, для измерения разности напряжений между двумя контактами (208 и 210) на трубе к вольтметру 212 должен быть подключен второй провод, который соединен с электрическим контактом 210 так, как здесь описано.

В настоящем изобретении также предусматривается компенсация напряжений термопары, которые возникают в результате воздействия тепла. На фиг. 3 показана система компенсации температуры в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения. Из-за возможных градиентов температуры вдоль стенки трубопровода может возникать напряжение термопары, которое необходимо компенсировать. Однако температура основной массы текучей среды остается стабильной, и, благодаря измерению разности напряжений термопары между стенкой трубопровода в месте электрического контакта и массой текучей среды, можно обеспечить компенсацию разности температур в системе. Для измерения градиента температуры для компенсации необходимо использовать разные материалы для устройств вращающегося контакта со стенкой.

На фиг. 3 показаны точки 302 и 304 на внутренней стенке трубы. Такие точки могут иметь разные температуры. Разность потенциалов между точкой 302 и точкой 304 представляет собой разность потенциалов, представляющую интерес, и ее можно измерять через соединение 306. Опорные точки 308 и 310 располагаются в массе текучей среды 312 и на них не влияют отклонения температуры. Соединение 314 позволяет измерять разность потенциалов между точкой 302 контакта и опорной точкой 308 в массе текучей среды. Соединение 316 позволяет измерять разность потенциалов между точкой 304 контакта и опорной точкой 310 в массе текучей среды. В результате возможной разности температур на стенке трубопровода под действием эффекта термопары индуцируется некоторое напряжение, измеряемое на контактах. Путем измерения разности потенциалов между контактами и эталонными точками этот эффект можно компенсировать, и можно рассчитать истинную разность потенциалов между точками 302 и 304.

На точность данных, снимаемых с помощью трубопроводного скребка, также могут неблагоприятно влиять моменты отсутствия контакта. Моментами отсутствия контакта называют любое событие, при котором прерывается электрический контакт между трубопроводным скребком и трубопроводом. Для специалистов в данной области техники будет понятно, что моменты отсутствия контакта приводят к нежелательным сигналам разрыва цепи. Для детектирования моментов отсутствия контакта настоящее изобретение может включать в себя пилотный сигнал переменного тока (ПТ, АС), который позволяет отмечать и исключать сигналы отсутствия контакта во время обработки данных. Например, если источник переменного напряжения с частотой 1-10 кГц и амплитудой 1 мВ включить в электрическую схему, то полосовой фильтр на частоте источника позволит отфильтровывать пилотный сигнал. Когда сигнал присутствует, то должен быть контакт, в то время как отсутствие сигнала указывает на отсутствие контакта. Использование пилотного сигнала переменного тока представлено как пример, и для специалистов в данной области техники будут понятны возможности использования различных методов для отметки моментов отсутствия контакта.

Различные лабораторные испытания показали хорошие рабочие характеристики настоящего изобретения, и на фиг. 4 и 5 представлены примерные результаты испытаний. Искусственно наведенное напряжение включения/выключения амплитудой 40 мкВ подключили к электрической схеме для того, чтобы проверить, можно ли отслеживать прерывающееся напряжение. Сигнал был успешно снят при каж

- 4 009913 дом испытании. На фиг. 4 по оси X обозначено время и по оси Υ обозначено напряжение в микровольтах, скорость вращения вращающихся контактов при этом составляла приблизительно 1,1 м/с. На графике 400 представлены примерные результаты этих испытаний. Как показано на графике 400, на выходе проявился умеренный дрейф линии основания. Этот дрейф был вызван влиянием температуры, компенсация которой не была предусмотрена. На фиг. 5 представлены результаты таких же испытаний, за исключением того, что скорость вращения вращающихся контактов составляла приблизительно 2 м/с, значение, которое находится на верхнем пределе обычных скоростей, используемых при транспортировке жидкостей. На графике 500 показаны примерные результаты этого испытания, при этом по оси X обозначено время и по оси Υ обозначено напряжение в микровольтах. Здесь проявился несколько больший дрейф линии основания, в связи с тем, что повышенная скорость контактов производила больший термодинамический эффект, компенсация которого не была предусмотрена.

В результате этих и дополнительных испытаний, было показано, что трубопроводный скребок в соответствии с настоящим изобретением может успешно измерить электрический ток в трубопроводе, снабженном системой катодной защиты. Высококачественные вращающиеся электрические контакты являются предпочтительными для передачи низковольтных сигналов, при этом как вращающиеся щетки, так и вращающиеся ножи пригодны для обеспечения электрического контакта со стенкой трубы. Кроме того, требуется обеспечить компенсацию градиента температуры вдоль стенки трубопровода для устранения сигналов термопары.

В некоторых вариантах выполнения раскрыта система, предназначенная для измерения разности потенциалов в трубе, в которой протекает электрический ток, с использованием движущегося транспортного средства для перемещения системы внутри трубы, причем система содержит первый контакт для поддержания электрического контакта с трубой, по мере того как транспортное средство перемещается по трубе, второй контакт, расположенный на некотором расстоянии от указанного первого контакта, предназначенный для поддержания электрического контакта с трубой, по мере перемещения транспортного средства по трубе, и устройство считывания напряжения, соединенное с указанным первым контактом и указанным вторым контактом, предназначенное для измерения напряжения между указанным первым контактом и указанным вторым контактом, по мере передвижения транспортного средства по трубе. В некоторых вариантах выполнения указанное движущее транспортное средство представляет собой трубопроводный скребок. В некоторых вариантах выполнения указанный первый контакт содержит одно или больше устройств для поддержания электрического контакта между трубой и первым контактом. В некоторых вариантах выполнения по меньшей мере один из указанных контактов, первый и второй, содержит щетку. В некоторых вариантах выполнения по меньшей мере один из указанных контактов, первый и второй, содержит нож. В некоторых вариантах выполнения по меньшей мере один из указанных контактов, первый и второй, выполнен с возможностью снижения шумов, принимаемых устройством считывания напряжения. В некоторых вариантах выполнения второй контакт содержит одно или больше устройств, предназначенных для поддержания электрического контакта между трубой и вторым контактом. В некоторых вариантах выполнения первый контакт содержит по меньшей мере одно из множества щеток и ножей. В некоторых вариантах выполнения первый контакт содержит три щетки и три ножа. В некоторых вариантах выполнения первый контакт содержит по меньшей мере одну щетку. В некоторых вариантах выполнения первый контакт содержит по меньшей мере один нож. В некоторых вариантах выполнения устройство считывания напряжения содержит вольтметр. В некоторых вариантах выполнения система также включает в себя одно или больше электромеханических устройств, соединенных с указанным первым контактом для уменьшения шума, принимаемого устройством считывания напряжения. В некоторых вариантах выполнения одно или больше электромеханических устройств содержат ртутный контакт. В некоторых вариантах выполнения одно или больше электромеханических устройств содержат контакт в виде скользящего кольца. В некоторых вариантах выполнения система также включает в себя средство для компенсации напряжения термопары. В некоторых вариантах выполнения средство для компенсации напряжения термопары выполняет определение опорных напряжений в массе текучей среды. В некоторых вариантах выполнения система также включает в себя средство для компенсации моментов отсутствия контакта. В некоторых вариантах выполнения средство для компенсации моментов отсутствия контакта содержит источник пилотного сигнала переменного тока. В некоторых вариантах выполнения система также включает в себя устройство определения местоположения, предназначенное для определения положения транспортного средства в трубе. В некоторых вариантах выполнения устройство определения местоположения содержит одометр.

В некоторых вариантах выполнения раскрыт способ измерения разности потенциалов в трубе, по которой протекает электрический ток, причем способ включает установку транспортного средства в трубу, использование первого контакта, расположенного на транспортном средстве, для поддержания электрического контакта с трубой при передвижении транспортного средства по трубе, использование второго контакта, расположенного на расстоянии от первого контакта на транспортном средстве, для поддержания электрического контакта с трубой при передвижении транспортного средства по трубе, определение напряжения между первым и вторым контактами при передвижении транспортного средства по трубе. В некоторых вариантах выполнения способ также включает в себя определение положения транс

- 5 009913 портного средства в трубе. В некоторых вариантах выполнения для определения положения транспортного средства в трубе используют одометр. В некоторых вариантах выполнения положение транспортного средства в трубе отслеживают в режиме реального времени. В некоторых вариантах выполнения для определения положения используют спутник и/или акустическое устройство. В некоторых вариантах выполнения способ также включает в себя вывод напряжения и данных положения. В некоторых вариантах выполнения транспортное средство содержит трубопроводный скребок. В некоторых вариантах выполнения первый контакт содержит одно или больше устройств, предназначенных для поддержания электрического контакта между трубой и первым контактом. В некоторых вариантах выполнения по меньшей мере один из контактов, первый и второй, содержит щетку. В некоторых вариантах выполнения по меньшей мере один из контактов, первый и второй, содержит нож. В некоторых вариантах выполнения по меньшей мере один из контактов, первый и второй, выполнен с возможностью уменьшения шумов в сигнале напряжения. В некоторых вариантах выполнения первый контакт содержит по меньшей мере одно из множеств, множество щеток и множество ножей. В некоторых вариантах выполнения для определения напряжения между первым контактом и вторым контактом используют вольтметр. В некоторых вариантах выполнения способ также включает в себя использование одного или больше электромеханических устройств, соединенных с указанным первым контактом, для уменьшения шумов в сигнале напряжения. В некоторых вариантах выполнения одно или больше электромеханических устройств содержат ртутный контакт. В некоторых вариантах выполнения одно или больше электромеханических устройств содержат контакт в виде скользящего кольца. В некоторых вариантах выполнения способ также включает в себя компенсацию напряжения термопары. В некоторых вариантах выполнения компенсация напряжения термопары включает определение опорного напряжения в массе текучей среды. В некоторых вариантах выполнения способ также включает в себя компенсацию моментов отсутствия контакта. В некоторых вариантах выполнения компенсация моментов отсутствия контакта включает использование пилотного сигнала переменного тока для идентификации моментов отсутствия контакта.

Предмет настоящего изобретения описан со степенью конкретизации, требуемой для удовлетворения законодательных требований. Однако само описание не предназначено для ограничения объема настоящего патента. Авторы настоящего изобретения скорее предусматривают, что заявленный объект также может быть выполнен другими способами, и может включать различные этапы или комбинации этапов, аналогичные описанным в этом документе, в сочетании с другими настоящими или будущими технологиями. Кроме того, хотя термин этап можно использовать здесь для обозначения разных элементов используемых способов, этот термин не следует интерпретировать как подразумевающий определенный порядок среди или между различными этапами, описанными здесь, если (и исключительно в этих случаях) порядок отдельных этапов не будет недвусмысленно описан. Альтернативные варианты выполнения и воплощения настоящего изобретения будут очевидны для специалистов в данной в области техники после просмотра описания, включая приложенные чертежи.

Claims

1. Система для измерения разности потенциалов в трубе, в которой протекает электрический ток, с использованием транспортного средства для перемещения системы внутри трубы, содержащая первый контакт для поддержания электрического контакта с трубой при перемещении транспортного средства по трубе;

второй контакт, расположенный на расстоянии от первого контакта, предназначенный для поддержания электрического контакта с трубой при перемещении транспортного средства по трубе;

устройство считывания напряжения, соединенное с первым контактом и вторым контактом, предназначенное для измерения напряжения между первым контактом и вторым контактом при передвижении транспортного средства по трубе;

устройство уменьшения ошибки считывания напряжения, выбранное из группы, включающей:

a) упомянутые первый и второй контакты, содержащие вращающиеся стальные щетки и вращающиеся стальные ножи,

b) малошумящие вращающиеся электромеханические устройства, соединенные с указанными контактами, содержащими щетки и/или ножи, такие как ртутные контакты и контакты в виде скользящего кольца,

c) средство компенсации разности напряжений термопары между стенкой трубопровода и массой текучей среды,

ά) средство, включенное в электрическую схему для компенсации момента отсутствия контакта между указанным транспортным средством и трубой.

2. Система по п.1, в которой транспортное средство представляет собой трубопроводный скребок.

3. Система по пп.1, 2, в которой первый контакт содержит одно или более устройств для поддержания электрического контакта между трубой и первым контактом.

4. Система по пп.1-3, в которой по меньшей мере один из контактов, первый и второй, содержит щетку.

- 6 009913

5. Система по пп.1-4, в которой по меньшей мере один из контактов, первый и второй, содержит нож.

6. Система по пп.1-5, в которой по меньшей мере один из контактов, первый и второй, выполнен с возможностью снижения шумов, принимаемых устройством считывания напряжения.

7. Система по пп.1-6, в которой второй контакт содержит одно или более устройств, предназначенных для поддержания электрического контакта между трубой и вторым контактом.

8. Система по пп.1-7, в которой первый контакт содержит по меньшей мере одно из множеств, включающих щетки и ножи.

9. Система по пп.1-8, в которой первый контакт содержит три щетки и три ножа.

10. Система по пп.1-9, в которой первый контакт содержит по меньшей мере одну щетку.

11. Система по пп.1-10, в которой первый контакт содержит по меньшей мере один нож.

12. Система по пп.1-11, в которой устройство считывания напряжения содержит вольтметр.

13. Система по пп.1-12, дополнительно содержащая одно или более электромеханических устройств, соединенных с первым контактом для уменьшения шума, принимаемого устройством считывания напряжения.

14. Система по п.13, в которой одно или более электромеханических устройств содержат ртутный контакт.

15. Система по пп.13, 14, в которой одно или более электромеханических устройств содержат контакт в виде скользящего кольца.

16. Система по пп.1-15, дополнительно содержащая средство для компенсации напряжения термопары.

17. Система по п.16, в которой средство для компенсации напряжения термопары содержит средство определения опорных напряжений в массе текучей среды.

18. Система по пп.1-17, дополнительно содержащая средство для компенсации моментов отсутствия контакта.

19. Система по п.18, в которой средство для компенсации моментов отсутствия контакта включает источник пилотного сигнала переменного тока.

20. Система по пп.1-19, дополнительно содержащая устройство определения местоположения, предназначенное для определения положения транспортного средства в трубе.

21. Система по п.20, в которой устройство определения местоположения содержит одометр.

22. Система по п.1, в которой первый контакт содержит по меньшей мере одну вращающуюся щетку.

23. Система по п.1, в которой первый контакт содержит множество вращающихся щеток.

24. Система по п.1, в которой первый контакт и второй контакт содержат по меньшей мере одну вращающуюся щетку.

25. Способ измерения разности потенциалов в трубе, по которой протекает электрический ток, содержит этапы, на которых устанавливают транспортное средство в трубе;

используют первый контакт, расположенный на транспортном средстве, для поддержания электрического контакта с трубой при передвижении транспортного средства по трубе;

используют второй контакт, расположенный на расстоянии от первого контакта на транспортном средстве, для поддержания электрического контакта с трубой при передвижении транспортного средства по трубе;

определяют напряжение между первым контактом и вторым контактом при передвижении транспортного средства по трубе;

уменьшают ошибки в определении напряжения до микровольтового диапазона с помощью одного из указанных устройств уменьшения ошибки считывания напряжения, выбранного из группы, включающей:

a) упомянутые первый и второй контакт, содержащие вращающиеся стальные щетки и вращающиеся стальные ножи,

б) средство, включенное в электрическую схему для компенсации момента отсутствия контакта между указанным транспортным средством и трубой.

26. Способ по п.25, дополнительно содержащий определение положения транспортного средства в трубе.

27. Способ по п.26, в котором для определения положения транспортного средства в трубе используют одометр.

28. Способ по пп.26, 27, в котором положение транспортного средства в трубе отслеживают в ре

- 7 009913 жиме реального времени.

29. Способ по пп.26-28, в котором для определения положения используют спутник и/или акустическое устройство.

30. Способ по пп.26-29, дополнительно содержащий вывод напряжения и данных положения.

31. Способ по пп. 25-30, в котором транспортное средство содержит трубопроводный скребок.

32. Способ по пп.25-31, в котором первый контакт содержит одно или более устройств, предназначенных для поддержания электрического контакта между трубой и первым контактом.

33. Способ по пп.25-32, в котором по меньшей мере один из контактов, первый и второй, содержит щетку.

34. Способ по пп.25-33, в котором по меньшей мере один из контактов, первый и второй, содержит нож.

35. Способ по пп.25-34, в котором по меньшей мере один из контактов, первый и второй, выполнен с возможностью уменьшения шумов в сигнале напряжения.

36. Способ по пп.25-35, в котором первый контакт содержит по меньшей мере одно из множеств, включающих щетки и ножи.

37. Способ по пп.25-36, в котором для определения напряжения между первым контактом и указанным вторым контактом используют вольтметр.

38. Способ по пп.25-37, дополнительно включающий использование одного или более электромеханических устройств, соединенных с первым контактом, для уменьшения шумов в сигнале напряжения.

39. Способ по п.38, в котором одно или больше электромеханических устройств содержат ртутный контакт.

40. Способ по пп.38-39, в котором одно или больше электромеханических устройств содержат контакт в виде скользящего кольца.

41. Способ по пп.25-40, дополнительно включающий компенсацию напряжения термопары.

42. Способ по п.41, в котором компенсация напряжения термопары включает определение опорного напряжения в массе текучей среды.

43. Способ по пп.25-42, дополнительно включающий компенсацию моментов отсутствия контакта.

44. Способ по п.43, в котором компенсация моментов отсутствия контакта включает использование пилотного сигнала переменного тока для идентификации моментов отсутствия контакта.

45. Способ по п.25, в котором первый контакт содержит по меньшей мере одну вращающуюся щетку.

46. Способ по п.25, в котором первый контакт содержит множество вращающихся щеток.

47. Способ по п.25, в котором первый контакт и второй контакт содержат по меньшей мере одну вращающуюся щетку.

48. Система для измерения разности потенциалов в трубе, в которой протекает электрический ток, с использованием транспортного средства для перемещения системы внутри трубы содержит первый контакт для поддержания электрического контакта с трубой при перемещении транспортного средства по трубе, при этом первый контакт содержит по меньшей мере одно из множеств, включающих щетки и ножи;

второй контакт, расположенный на расстоянии от первого контакта, предназначенный для поддержания электрического контакта с трубой при перемещении транспортного средства по трубе, при этом второй контакт содержит по меньшей мере одно из множеств, включающих щетки и ножи;

устройство считывания напряжения, соединенное с первым контактом и вторым контактом, предназначенное для измерения напряжения между первым контактом и вторым контактом при передвижении транспортного средства по трубе; при этом в указанном устройстве ошибка считывания напряжения уменьшена до микровольтового диапазона путем использования указанных щеток и ножей.

49. Система по п.48, в которой первый контакт содержит по меньшей мере одну вращающуюся щетку.

50. Система по п.48, в которой первый контакт содержит множество вращающихся щеток.

51. Система по п.48, в которой первый и второй контакты содержат по меньшей мере одну вращающуюся щетку.