EA027164B1 - Устройство для измерения внутреннего или внешнего профиля трубного элемента - Google Patents

Устройство для измерения внутреннего или внешнего профиля трубного элемента Download PDF

Info

Publication number
EA027164B1
EA027164B1 EA201491071A EA201491071A EA027164B1 EA 027164 B1 EA027164 B1 EA 027164B1 EA 201491071 A EA201491071 A EA 201491071A EA 201491071 A EA201491071 A EA 201491071A EA 027164 B1 EA027164 B1 EA 027164B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
sensor
profile
measurements
radial
measuring
Prior art date
Application number
EA201491071A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201491071A1 (ru
Inventor
Режи Моро
Пьер Мартен
Original Assignee
Валлурек Ойл Энд Гес Франс
Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорэйшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Валлурек Ойл Энд Гес Франс, Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорэйшн filed Critical Валлурек Ойл Энд Гес Франс
Publication of EA201491071A1 publication Critical patent/EA201491071A1/ru
Publication of EA027164B1 publication Critical patent/EA027164B1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/20—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
    • G01B11/12—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters internal diameters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/10—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring diameters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/10—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring diameters
    • G01B21/14—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring diameters internal diameters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/08—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring diameters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/08—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring diameters
    • G01B5/12—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring diameters internal diameters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/12—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring diameters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/12—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring diameters
    • G01B7/13—Internal diameters

Abstract

Устройство (20) содержит первый датчик (22) радиального измерения трубного элемента (12) и опору (24), способную направлять первый датчик (22) по круговой траектории в заданной плоскости, перпендикулярной основной оси элемента (12). В частности, опора (24) содержит основной корпус (26), прикрепляемый посредством разъемных крепежных устройств (28) к элементу, и вал (30) вращения, к которому прикреплен держатель (32), удерживающий первый датчик (22) с возможностью перемещения первого датчика (22) по круговой траектории внутри или вокруг элемента (12). Кроме прочего, устройство (20) содержит второй датчик (34) измерения углового положения первого датчика (22) для каждого из радиальных измерений, при этом полученные радиальные и угловые измерения позволяют определить профиль элемента (12) в заданной плоскости (Р).

Description

Настоящее изобретение относится к устройству для измерения внутреннего или внешнего профиля трубного элемента. В частности, но не исключительно, оно применимо для измерения внутреннего или внешнего профиля трубных элементов, предназначенных для эксплуатации в нефтяной или газовой отрасли.
Такой трубный элемент обычно содержит резьбовой конец охватываемого или охватывающего типа, пригодный для свинчивания с соответствующим концом охватывающего или охватываемого типа другого трубного элемента. Наличие дефектов толщины или окружности, таким образом, является критичным, особенно для обеспечения удовлетворительного взаимного соединения элементов. Таким образом, наличие таких дефектов может приводить к усталостной деформации и, следовательно, к трещинам в трубных элементах на уровне соединения трубных элементов с дефектами. Кроме того, такие размерные дефекты могут вызывать проблемы с уплотнением, поскольку радиальный натяг в пределах уплотнения и резьбы не имеет оптимальных значений для обеспечения герметичности соединения. Наконец, когда резьба имеет размеры, не соответствующие требуемым размерным допускам, существует риск разрыва колонны труб во время разработки скважины.
Следовательно, такие трубные элементы являются объектом контроля качества после их производства. В основном контроль заключается в измерении диаметра, особенно на предмет обнаружения овальности. Элементы, имеющие такие дефекты, должны быть выявлены и при необходимости отбракованы.
Необходимо убедиться в том, что размерные характеристики изготовленных таким образом элементов соответствуют ряду возможных заданных допусков. Эти операции контроля являются важными для выявления всех трубных элементов с дефектами и таких, которые должны быть отбракованы. Эти операции контроля качества должны быть как можно более точными, воспроизводимыми и эффективными.
Из уровня техники уже известно калибрующее устройство, позволяющее измерять внутренние и внешние диаметры трубных элементов. Это устройство содержит опору, на которой установлены два узла контакта: неподвижный и подвижный. Опора расположена таким образом, чтобы два узла контакта располагались напротив друг друга на испытываемом элементе на регулируемом расстоянии для возможности адаптации устройства в зависимости от диаметра элемента. Таким образом, оператор предварительно регулирует расстояние, отделяющее два узла на эталонном элементе, получая идеальный профиль, и устанавливает опору на испытываемый элемент. Индикатор со стрелкой позволяет считывать результат соответствующего измерения при перемещении подвижного узла контакта относительно эталонной отметки, выполненной во время тарирования.
Для выявления отклонения круглости оператор поворачивает устройство в одной и той же осевой плоскости вокруг трубного элемента для определения минимального и максимального диаметра. Если разница между этими двумя измерениями является слишком большой по сравнению с требуемыми допусками, элемент отбраковывается. Неудобством этого устройства является необходимость наличия опыта у оператора для выполнения надежного и воспроизводимого измерения. Действительно, вращение устройства вокруг элемента требует значительного навыка для удержания устройства в осевой плоскости, а также на диаметре окружности, а не на хорде дуги окружности. Таким образом, у разных операторов измерения отличаются в зависимости от их опыта и являются ненадежными.
Из уровня техники, в частности из документа ЕР 2194358, известно измерительное устройство, содержащее оптический датчик, установленный на опоре, при этом опора зафиксирована на испытательном стенде. Как следствие, это устройство слабо адаптируется для выполнения быстрых и эффективных измерений различных трубных элементов, особенно ввиду сложности осуществления.
Таким образом, существует необходимость в предоставлении устройства для измерения, в частности, внутренних и внешних профилей трубных элементов, которое было бы легким в управлении и при транспортировке, и позволяло бы выполнять надежные измерения независимо от оператора, выполняющего измерения.
Таким образом, объектом изобретения является устройство для измерения внутреннего и внешнего профиля части конца трубного элемента, содержащее первый датчик для радиального измерения трубного элемента относительно заданного эталона и опору, способную направлять первый датчик по круговой траектории в заданной плоскости, перпендикулярной главной оси элемента, отличающееся тем, что опора содержит основной корпус, который может быть прикреплен разъемными крепежными устройствами к элементу, и подвижный вал, вращающийся относительно корпуса, к которому прикреплен держатель первого датчика с возможностью перемещения первого датчика по круговой траектории с внутренней или внешней стороны трубного элемента, и при этом устройство содержит второй датчик для измерения углового положения первого датчика для каждого радиального измерения первого датчика, при этом радиальные и угловые измерения первого и второго датчиков позволяют определять профиль элемента в заданной плоскости.
Благодаря изобретению, поскольку опора прикреплена посредством разъемных крепежных устройств, устройство для измерения легко перемещать с одного элемента на другой. Кроме того, устройство полностью опирается на измеряемый трубный элемент благодаря специальной опоре согласно изобретению. Таким образом, основной корпус устройства может быть прикреплен непосредственно к элементу с помощью крепежных устройств.
- 1 027164
Предпочтительно опора содержит измерительный элемент.
Кроме того, надежность измерений не зависит от оператора, поскольку, когда опора прикреплена к элементу, достаточно привести во вращение вал, который вместе с собой приводит во вращение датчики радиального и углового измерения. Эти два измерения, которые полностью определяют точку в системе полярных координат, позволяя получить внешний профиль (соответственно внутренний профиль) элемента. Таким образом повышается точность.
Кроме этого, устройство легко перемещать от одного элемента к другому, в частности, благодаря разъемным соединительным устройствам, посредством которых опора прикреплена к элементу.
Предпочтительно первый датчик является датчиком контактного или бесконтактного типа, например, индукционный или оптический.
В предпочтительном варианте осуществления держатель сконфигурирован для возможности регулирования датчика в осевом и радиальном направлении относительно элемента.
Регулировка в осевом и радиальном направлении первого датчика облегчает адаптацию измерительного устройства к различным диаметрам труб, а также адаптацию измерительного устройства для измерения внутреннего и внешнего профилей элемента.
Предпочтительно устройство содержит исполнительный механизм типа рукоятки для приведения вала во вращение. Такая простая конструкция позволяет оператору в любом случае использовать устройство без какого-либо предварительного обучения. Также благодаря изобретению оператор имеет значительную свободу выбора скорости вращения вала и ускорения. Таким образом, данное устройство является очень простым в применении.
Предпочтительно основной корпус содержит балку, вдоль которой можно регулировать положение высвобождаемых крепежных устройств. Также благодаря этим устройствам регулировки измерительное устройство можно адаптировать к различным типам существующих труб.
Предпочтительно разъемные крепежные устройства содержат зажимные лапки, способные зажимать элемент с внутренней или с внешней стороны. Таким образом, во время измерения внутреннего профиля (соответственно внешнего профиля) наличие крепежных устройств не мешает прохождению первого датчика. Как вариант, крепежные устройства могут быть магнитного или зажимного типа.
Предпочтительно устройство содержит средства связи с вычислительным блоком для получения двумерного профиля на основании радиальных и угловых измерений получаемых соответственно от первого и второго датчиков.
В предпочтительном варианте осуществления второй датчик содержит первый неподвижный элемент, прикрепленный к основному корпусу, и второй элемент, установленный на валу вращения с возможностью поворота относительно первого элемента. Таким образом, второй датчик, также как и первый датчик, тоже установлен на опоре.
Предпочтительно второй датчик является поворотным инкрементным датчиком положения.
Также объектом изобретения является способ измерения внутреннего профиля (соответственно внешнего профиля) трубного элемента посредством устройства согласно изобретению, включающий следующие этапы:
прикрепление основного корпуса опоры измерительного устройства к элементу посредством разъемных крепежных устройств таким образом, чтобы вал вращения, в целом, совпадал с основной осью трубного элемента, приведение во вращение вала для выполнения нескольких радиальных измерений внутреннего профиля (соответственно внешнего профиля) трубного элемента и нескольких угловых измерений, соответствующих нескольким радиальным измерениям, вычисление внутреннего профиля (соответственно внешнего профиля) трубного элемента посредством выполненных радиальных и угловых измерений.
Предпочтительно выполняют ряд измерений в нескольких плоскостях вдоль основной оси трубного элемента. Таким образом, можно определить трехмерный профиль трубного элемента.
В предпочтительном варианте осуществления на основании ряда полученных в разных плоскостях измерений строят числовую модель внутреннего или внешнего профиля трубного элемента посредством компьютерной программы и выполняют расчет по конечным элементам числовой модели для определения поведения элемента в зависимости по меньшей мере от одного физического условия.
Другие особенности и преимущества изобретения будут очевидны из следующего описания в сопровождении прилагаемых графических материалов, на которых фиг. 1 показывает вид в перспективе трубного элемента и измерительного устройства согласно изобретению в первой конфигурации измерительного устройства;
фиг. 2 показывает вид в перспективе в разрезе устройства по фиг. 1;
фиг. 3 показывает вид в поперечном сечении элемента и устройства по фиг. 1;
фиг. 4 показывает вид в перспективе измерительного устройства по фиг. 1 во второй конфигурации измерительного устройства;
фиг. 5 показывает схематическое изображение внешнего профиля трубного элемента по фиг. 1-3 в плоскости измерения Р, показанной на фиг. 4;
- 2 027164 фиг. 6 изображает полученный в результате график, показывающий контур внешнего профиля трубного элемента, полученный посредством устройства согласно изобретению.
На фиг. 1-4 показана установка для контроля трубного элемента. Эта установка обозначена общим номером ссылки 10.
В данном описанном примере установка 10 предусмотрена для контроля трубного элемента 12, содержащего оконечную часть 14 с внешним профилем 14А и внутренним профилем 14В. Оконечная часть 14 этого элемента 12 обычно является резьбовой для возможности соединения посредством свинчивания с другим трубным элементом (не показан). В проиллюстрированном на фигурах примере трубный элемент 12 содержит охватываемый конец 16. Этот трубный элемент обычно имеет длину в несколько метров. Данный трубный элемент 12 содержит тело вращения вокруг основной оси Ζ (фиг. 3). Внутренний профиль 14В (соответственно внешний профиль 14А) элемента 12 образован как огибающая элемента 12, то есть внутренняя огибающая (соответственно внешняя огибающая) элемента относительно оси Ζ элемента 12. В идеале внутренний профиль 14В или внешний профиль 14А элемента 12 в плоскости, перпендикулярной к оси, представляет абсолютную окружность. В действительности этот контур не является абсолютно круглым и, в частности, может иметь овальность, как показано на фиг. 5. На этой фигуре идеальный внешний профиль 14А показан пунктирной линией, а действительный внутренний профиль 14А показан непрерывной линией. Элемент также может иметь дефект радиальной толщины (не показан).
Как показано на фиг. 1-4, контрольная установка 10 содержит измерительное устройство 20 согласно изобретению. Данное устройство 20 предназначено для измерения внешнего профиля 14А или внутреннего профиля 14В оконечной части 14 элемента 12. В первой конфигурации измерения, показанной на фиг. 1-3, устройство 20 предусмотрено для измерения внешнего профиля 14А элемента 12. Во второй конфигурации измерения, показанной на фиг. 4, устройство 20 предусмотрено для измерения внутреннего профиля 14В элемента 12. Теперь рассмотрим более подробно устройство 20 в этих двух конфигурациях. На этих фигурах аналогичные элементы обозначены идентичными номерами ссылок.
В частности, устройство 20 содержит первый датчик 22 радиального измерения трубного элемента 12 в заданной плоскости, перпендикулярной основной оси Ζ. Далее эта плоскость измерения обозначена как Р. Таким образом, под радиальным измерением подразумевается измерение расстояния в радиальном направлении трубного элемента 12, то есть в направлении, перпендикулярном основной оси Ζ элемента 12, между точкой М измерения внешнего профиля 14А (или внутреннего профиля 14В) элемента 12 в данной плоскости и точкой РО эталонных измерений также в плоскости Р. Таким образом, на фиг. 5 схематически показан внешний профиль 14А элемента 12, подлежащего контролю в плоскости Р измерения. Важно отметить, что эталонная точка РО измерений, определяемая первым датчиком 22 радиальных измерений, может не совпадать с центральной точкой О внешнего или внутреннего профиля элемента 12. Таким образом, на фиг. 5 видно, что точка О, соответствующая схематически показанному геометрическому центру внешнего профиля 14А, отличается от точки РО начала измерений.
Первый датчик 22 предусмотрен для расположения вокруг внешнего профиля 14А или внутри внутреннего профиля 14В для выполнения радиальных измерений. Для этого устройство 20 содержит опору 24, способную направлять первый датчик 22 по заданной круговой траектории в плоскости Р измерения.
В описанном примере датчик 22 является датчиком контактного типа, например индукционным датчиком. Датчик 22 предпочтительно содержит измерительную головку 22А, способную следовать по контуру внешнего профиля 14А или внутреннего профиля 14В элемента 12. Первый датчик 22, например, является индукционным датчиком линейного перемещения, который работает по принципу дифференциального измерения. Такой тип датчика дифференциального измерения подходит для предварительного тарирования с последующим измерением изменений перемещения датчика относительно эталонного значения. Естественно, изобретение не ограничивается этим типом датчиков, и для этого применения могут подойти другие датчики, такие как оптический датчик, бесконтактный датчик и т.п.
Для возможности простого обращения с устройством 20 опора 24 содержит основной корпус 26, прикрепляемый разъемными крепежными устройствами 28 к элементу 12. В примере, показанном на фиг. 1-4, опора 24 прикреплена к внутреннему краю конца трубного элемента 12. Устройство 20, таким образом, преимущественно прикреплено к элементу 12 и может быть легко установлено на любой другой элемент. Опора измерительного устройства преимущественно выполнена с возможностью полного прикрепления к элементу. Таким образом, устройство полностью устанавливается на трубном элементе.
Предпочтительно, и как показано на фиг. 1-4, основной корпус 26 содержит балку 26А, выступающую в радиальном направлении элемента 12, вдоль которого можно регулировать положение разъемных крепежных устройств 28. Это позволяет адаптировать устройство 20 к размерам различных трубных элементов. Кроме того, предпочтительно разъемные крепежные устройства 28 содержат зажимные лапки 28А, способные зажимать элемент 12 с внутренней или с внешней стороны. Это позволяет облегчить адаптацию устройства 20 из одной измерительной конфигурации устройства в другую.
В примере, иллюстрирующем измерение внешнего профиля, поскольку зажимные лапки 28А зажимают элемент 12 с внутренней стороны, круговой траектории первого датчика 22 вокруг трубного эле- 3 027164 мента 12 абсолютно не мешает присутствие этих зажимных петель 28А, а также, в целом, разъемных крепежных устройств 28, находящихся с внутренней стороны элемента 12. Наоборот, на фиг. 4 показано, что лапки 28А зажимают элемент 12 с внешней стороны, что позволяет свободно проходить датчику 22 с внутренней стороны элемента 12.
Для возможности приведения во вращения датчика 22 радиальных измерений устройство 20 содержит вал 30 вращения, на котором закреплен держатель 32, удерживающий первый датчик 22. Предпочтительно в предпочтительном варианте осуществления изобретения устройство 20 содержит исполнительный механизм 33 типа рукоятки для приведения вала 30 во вращение. Таким образом, измерительное устройство может использоваться оператором путем простых манипуляций с рукояткой 33.
Предпочтительно держатель 32 сконфигурирован для возможности регулировки датчика 22 в осевом и радиальном направлении относительно элемента. Таким образом, в примере, проиллюстрированном на фиг. 1-4, держатель 32 содержит первую часть 32А, проходящую перпендикулярно валу 30 и составляющую одно целое с валом 30. В конкретной конфигурации измерения, показанной на фиг. 1-3, держатель 32 содержит вторую часть 32В, которая проходит параллельно валу 30, и на которую установлен первый датчик 22. Предпочтительно эта вторая часть 32В способна перемещаться в осевом и радиальном направлении относительно первой части 32А.
Наоборот, во второй конфигурации измерения, показанной на фиг. 4, датчик 22 непосредственно установлен на первую часть 32А. Положение этой первой части 32А предпочтительно можно регулировать в осевом направлении вдоль вала 30 вращения.
Держатель 32 выполнен, например, как набор соединенных между собой пластин и стержней. В частности видно, что первая часть 32А держателя 32 выполнена из двух стержней и прикреплена к валу парой пластин, при этом каждая пластина содержит два отверстия, через которые проходит каждый из стержней, и центральный паз, выполненный таким образом, чтобы две пластины зажимали вал вращения в пространстве, образованном двумя пазами. Естественно, для изготовления держателя могут быть использованы элементы других форм и видов.
Первый датчик 22 также может перемещаться в осевом направлении вдоль трубного элемента 12 для осуществления последовательных измерений контура труб в нескольких плоскостях измерений относительно основной оси Ζ. Кроме того, положение датчика 22 также можно регулировать в радиальном направлении, с одной стороны, для возможности адаптации измерительного устройства 20 к различным диаметрам существующих трубных элементов, а также для возможности адаптировать устройство в зависимости от осевых изменений внутреннего профиля 14В или внешнего профиля 14А одного и того же подлежащего контролю элемента, в частности, для учета возможной конусности трубного элемента В.
Кроме прочего, устройство 20 содержит второй датчик 34 измерения углового положения первого датчика 22 для каждого радиального измерения первого датчика 22. Радиальные и угловые измерения первого 22 и второго 34 датчиков позволяют полностью определить профиль элемента 10 в заданной плоскости Р в системе полярных координат.
Предпочтительно как второй датчик 34, так и первый датчик 22 удерживаются опорой 24. Этот второй датчик 34 содержит, например, неподвижный элемент 34А, выполненный заодно с основным корпусом устройства 10, и подвижный элемент 34В, способный перемещаться относительно неподвижного элемента 34А, выполненный заодно с валом 30 вращения. Также второй датчик 34 предпочтительно является поворотным датчиком. Подвижный элемент 34В является, например, диском, выполненным заодно с валом 30.
Кроме того, первый 22 и второй 34 измерительные датчики соединены с устройствами управления (не показаны), способными направлять датчики для осуществления радиальных и угловых измерений, синхронизированных с заданной частотой выполнения измерений. Например, период выполнения измерений составляет от 1 миллисекунды до 1 секунды.
Кроме того, для возможности анализа результатов устройство 20 содержит средства 36 связи с вычислительным блоком 38 для получения двумерного внутреннего или внешнего профиля на основании радиальных и угловых измерений. Эти средства 36 связи, например, могут быть проводными. Однако, как вариант, средства 36 связи могут быть средствами беспроводного типа.
Посредством радиальных измерений К1-Кп и соответствующих угловых измерений θ1-θη измеренные точки М1-Мп полностью определены в системе полярных координат на плоскости Р. Таким образом можно определить двухмерный профиль трубного элемента. Началом этой системы полярных координат является начальная точка измерений РО на фиг. 5.
Определение овальности осуществляют на основании измерений, выполненных после полного прохождения круговой траектории, заданной следующими расчетами согласно схематическому графику по фиг. 5.
В частности, расчет положения центральной точки внутреннего или внешнего профиля элемента, обозначенной как О (х, у), на основании количества п точек измерения Μι (τί, θί) выполняют следующим образом, допуская, что центральная точка находится в центре тяжести точек Μί внутреннего или внешнего профиля
- 4 027164
О(х) = V—, где χί = η (9роз9ь где Θ составляет от 0° до 360°
П х = г(О)соЛ)
О(у) = , где у/ = г, (θ^ίηθ, п
у = г(д)зтд
Кроме того, характеристики овала определяют путем получения минимального диаметра Шипп) и максимального диаметра (Эшах) />111 =Мт(г,(в) + г, (О + π)
Отах = Мах(г,(0) + г, (θ + π
Овальность определяют по формуле
Овальность = ||Ошт-Отах||
Кроме того, в варианте, не показанном на фигурах, устройство 20 также может содержать несколько датчиков радиального измерения трубного элемента. Например, дополнительные датчики находятся на держателях 32 и равномерно распределены вдоль оси элемента 12. Это позволяет выполнять одновременно измерение различных диаметров вдоль оси трубного элемента.
Далее будут описаны основные этапы способа измерения профиля трубного элемента 12 посредством устройства 20 согласно изобретению. На фигурах показан этап измерения внешнего профиля трубного элемента 12. Естественно, способ применяют также для измерения внутреннего профиля (фиг. 4). В этом случае, в отличие от иллюстраций из предыдущих фигур, зажимные лапки 28А способны зажимать элемент 12 на внешнем профиле 14А трубы, как показано на фиг. 4.
В ходе первого этапа оператор прикрепляет основной корпус 26 устройства 20 предпочтительно к внутреннему краю конца эталонного элемента для запуска датчика 22 на эталонной величине. Затем в ходе второго этапа пользователь прикрепляет основной корпус устройства 20 к элементу 12 посредством разъемных крепежных устройств 28. Например, корпус 24 прикрепляют к внутреннему краю посредством внутреннего зажима трубного элемента 12. Таким образом, зажимные лапки 28А крепежных устройств 28 прикладывают к внутренней стенке трубного элемента 12.
Кроме того, в ходе этого второго этапа оператор располагает корпус 26 таким же образом, как расположен вал 30 вращения, в целом, совпадающий с основной осью Ζ трубного элемента 12. Одним из преимуществ изобретения является то, что несовпадение осей устройства и элемента не влияет на расчет диаметров и овальности, как вытекает из расчетных формул, приведенных выше. Это обеспечивает большую универсальность при использовании устройства, особенно в плане допусков расположения измерительного устройства.
Также в ходе третьего этапа оператор приводит во вращение вал 30, например, посредством рукоятки 33. Это позволяет поворачивать держатель 32, на котором установлен датчик 22, а также вращательный диск 34В второго датчика 34. Перед этим этапом оператор определяет период измерений, например 10 мс, также определяя количество точек измерения, попадающих в этот период измерения, предварительно и во время одного подхода.
Данный третий этап позволяет выполнить множество радиальных измерений в зависимости от угла трубного элемента 12. Количество точек измерения в данном примере определяется частотой выполнения измерений и длительностью одного подхода. Например, за время подхода, составляющее 20 секунд, и период выполнения 10 мс, устройство позволяет получить 2000 точек измерения.
В ходе последнего этапа согласно ранее описанным операциям расчета посредством вычислительных устройств рассчитывают внешний профиль 14А трубного элемента 12 в осевой плоскости Р измерения на основе выполненных радиальных и угловых измерений. Таким образом получают график по фиг. 6, представляющий внешний профиль 14А трубного элемента 12. Этот профиль 14А имеет центр в центральной точке О, определяемой согласно вышеописанным расчетам. Результаты проведения измерений следующие:
Эшт = 387,949 мм
Отах = 388,142 мм
Расчетный диаметр = 388,055 мм
Овальность = ||Пшт-Пшах|| = 0,193 мм
В этом примере овальность считается допустимой и элемент не отбраковывают. Эту последовательность измерений выполняют, например, в четырех различных плоскостях для подтверждения того, что элемент соответствует заданным допускам также в трех других плоскостях.
- 5 027164
Также предпочтительно из ряда полученных в разных плоскостях измерений строят числовую модель внутреннего или внешнего профиля трубного элемента посредством компьютерной программы и выполняют расчет по конечным элементам числовой модели для определения поведения элемента в зависимости по меньшей мере от одного физического условия. Компьютерной программой, например, является программный продукт системы автоматического проектирования (более широко известный как САО).
Разумеется, предусмотрены другие варианты осуществления, не выходящие за рамки объема изобретения. Таким образом, специалистом в данной области техники могут быть внесены различные модификации в изобретение, которое было описано посредством примера.

Claims (11)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Устройство (20) для измерения внешнего (14А) или внутреннего (14В) профиля части конца (14) трубного элемента (12), содержащее первый датчик (22) для радиального измерения (К) трубного элемента (12) относительно заданного эталона (РО);
    опору (24), способную направлять первый датчик (22) по круговой траектории в заданной плоскости (Р) ортогонально главной оси (Ζ) элемента (12), отличающееся тем, что опора (24) содержит основной корпус (26), который выполнен с возможностью прикрепления разъемными крепежными устройствами (28) к элементу (12), и подвижный вал (30), вращающийся относительно корпуса (26), к которому прикреплен держатель (32) первого датчика (22) с возможностью перемещения первого датчика (22) по круговой траектории с внутренней стороны или вокруг трубного элемента (12), причем держатель (32) выполнен с возможностью регулирования датчика (22) в осевом и радиальном направлении;
    и второй датчик (34) для измерения углового положения (θ) первого датчика (22) для каждого радиального измерения первого датчика (22), при этом радиальные и угловые измерения первого (22) и второго (34) датчиков позволяют определять профиль элемента (12) в заданной плоскости (Р).
  2. 2. Устройство (20) по п.1, отличающееся тем, что первый датчик (22) является датчиком контактного или бесконтактного типа, например индукционного или оптического типа.
  3. 3. Устройство (20) по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что устройство содержит исполнительный механизм (33) типа рукоятки для приведения вала (30) во вращение.
  4. 4. Устройство (20) по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что основной корпус (26) содержит балку, выполненную с возможностью регулировки положения разъемных крепежных устройств (28) в продольном направлении.
  5. 5. Устройство (20) по предыдущему пункту, отличающееся тем, что разъемные крепежные устройства (28) содержат зажимные лапки, выполненные с возможностью зажатия элемента с внутренней или с внешней стороны.
  6. 6. Устройство (20) по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что устройство содержит средства (36) связи с вычислительным блоком для получения двумерного профиля на основании радиальных (К) и угловых (θ) измерений, получаемых соответственно от первого (22) и второго (34) датчиков.
  7. 7. Устройство (20) по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что второй датчик (34) содержит первый неподвижный элемент (34А), выполненный заодно с основным корпусом (26), и второй элемент (34В), установленный на валу (30) вращения с возможностью поворота относительно первого элемента (34А).
  8. 8. Устройство (20) по предыдущему пункту, отличающееся тем, что второй датчик (34) является поворотным датчиком положения.
  9. 9. Способ измерения внутреннего профиля (14В) или соответственно внешнего профиля (14А) трубного элемента (12) посредством устройства (20) по любому из предыдущих пунктов, включающий следующие этапы:
    прикрепление основного корпуса (26) опоры устройства (20) к элементу посредством разъемных крепежных устройств таким образом, чтобы ось вала (30), в целом, совпадала с основной осью (Ζ) трубного элемента (12), приведение во вращение вала (30) для выполнения нескольких радиальных измерений (К1-Кп) внутреннего профиля или соответственно внешнего профиля трубного элемента (12) и нескольких угловых измерений (θ 1-θη), соответствующих нескольким радиальным измерениям (К1-Кп), расчет внутреннего профиля (14В) или соответственно внешнего профиля (14А) трубного элемента (12) посредством выполненных радиальных измерений (К1-Кп) и угловых измерений (θ 1-θη).
  10. 10. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что выполняют ряд измерений в нескольких плоскостях, ортогональных основной оси (Ζ) трубного элемента (12).
  11. 11. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что на основании ряда полученных в разных плоскостях измерений строят числовую модель внутреннего или внешнего профиля трубного эле- 6 027164 мента посредством компьютерной программы и выполняют расчет по конечным элементам числовой модели для определения поведения элемента в зависимости по меньшей мере от одного физического условия.
EA201491071A 2011-12-29 2012-12-26 Устройство для измерения внутреннего или внешнего профиля трубного элемента EA027164B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1104149A FR2985306B1 (fr) 2011-12-29 2011-12-29 Dispositif de mesure d'un profil interne ou externe d'un composant tubulaire
PCT/FR2012/000551 WO2013098493A1 (fr) 2011-12-29 2012-12-26 Dispositif de mesure d'un profil interne ou externe d'un composant tubulaire

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201491071A1 EA201491071A1 (ru) 2014-09-30
EA027164B1 true EA027164B1 (ru) 2017-06-30

Family

ID=47666409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201491071A EA027164B1 (ru) 2011-12-29 2012-12-26 Устройство для измерения внутреннего или внешнего профиля трубного элемента

Country Status (13)

Country Link
US (1) US9400162B2 (ru)
EP (1) EP2798304B1 (ru)
JP (1) JP6254535B2 (ru)
CN (1) CN104024787B (ru)
AR (1) AR089612A1 (ru)
AU (2) AU2012101955A4 (ru)
BR (1) BR112014015586B1 (ru)
CA (1) CA2856208C (ru)
EA (1) EA027164B1 (ru)
FR (1) FR2985306B1 (ru)
MX (1) MX346066B (ru)
UA (1) UA115230C2 (ru)
WO (1) WO2013098493A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU192117U1 (ru) * 2019-04-24 2019-09-04 Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК") Устройство для измерения геометрических параметров цилиндрических изделий

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103398650A (zh) * 2013-08-12 2013-11-20 北京隆盛泰科石油管科技有限公司 管体椭圆度的测量仪器及其测量方法
CN103591919B (zh) * 2013-11-22 2016-01-13 中国工程物理研究院总体工程研究所 用于精密离心机静态半径测量的方法与装置
CN104596750A (zh) * 2015-01-16 2015-05-06 江苏省特种设备安全监督检验研究院 波形膨胀节性能检测装置
KR200482084Y1 (ko) * 2015-06-17 2016-12-14 대우조선해양 주식회사 선박의 스턴 보스 센터링 측정 장치
CN105180756A (zh) * 2015-08-31 2015-12-23 重庆豪能兴富同步器有限公司 一种用于检测同步器齿毂槽宽及环槽大径的气缸驱动机构
CN105180766B (zh) * 2015-09-07 2017-10-24 中国十九冶集团有限公司 转化器安装内径的测量方法
BR102015024034B1 (pt) * 2015-09-17 2022-01-11 Vallourec Soluções Tubulares Do Brasil S.A. Sistema e método automáticos de medição e usinagem de extremidade de elementos tubulares
CN105484728A (zh) * 2016-01-04 2016-04-13 魏建光 激光式套管通径规
CN105643388B (zh) * 2016-02-02 2018-02-06 上海日进机床有限公司 工件尺寸检测装置、方法及多工位组合式晶棒加工设备
CN105783671B (zh) * 2016-05-13 2019-02-19 佛山博斯途密封技术有限公司 一种大尺寸环体密封面圆度校准装置
CN106501281A (zh) * 2016-10-21 2017-03-15 广东技术师范学院 一种全自动精密短钢管质量检测系统
WO2018089871A1 (en) 2016-11-14 2018-05-17 Tubular Solutions, Inc. Method and apparatus for digital thread inspection
CN106500568B (zh) * 2016-12-16 2023-01-17 苏州美瑞时科技有限公司 一种可调式高度仪测头
CN108120411B (zh) * 2017-12-18 2020-02-18 中国航发贵州黎阳航空动力有限公司 一种环形零件径向施力装置
CN109488867B (zh) * 2018-12-28 2021-01-22 河南科技大学 一种可调节式直径测量托架
RU2700716C1 (ru) * 2019-02-25 2019-09-19 Акционерное общество "Интер РАО - Электрогенерация" Устройство для контроля овальности элементов трубопроводов
CN109959340A (zh) * 2019-04-17 2019-07-02 吉林工程技术师范学院 一种基于电气控制的螺旋管检验装置
FR3096286B1 (fr) * 2019-05-20 2021-06-11 Vallourec Tubes France Procédé de génération d’un indice de compatibilité entre deux extrémités de deux tubes, tube muni d’un indicateur de compatibilité
CN110174038B (zh) * 2019-06-28 2020-03-10 温州顺创智能科技有限公司 一种环形块半径测量装置
CN110567427B (zh) * 2019-09-30 2021-05-18 潍柴动力股份有限公司 一种非同轴度检测系统、方法及处理装置
CN111765860B (zh) * 2020-06-17 2021-11-02 成都岁生科技有限责任公司 一种轮轴轴端智能检测方法
KR102402575B1 (ko) * 2020-11-23 2022-05-26 국방과학연구소 센서 검사 장치
CN112284219B (zh) * 2020-12-24 2021-04-02 湖南联智科技股份有限公司 一种管道尺寸测量装置
CN112525042A (zh) * 2020-12-29 2021-03-19 华侨大学 一种精密测量空心管内外径及壁厚的视觉千分尺
CN112902802B (zh) * 2021-02-01 2022-09-16 杭州交投数智工程检测有限公司 一种可复原的桩孔孔径检测装置
CN113433549A (zh) * 2021-06-23 2021-09-24 合肥工业大学 一种市政排水管道内径测量装置及方法
US11692805B2 (en) 2021-08-25 2023-07-04 Saudi Arabian Oil Company Identification system for tubulars
CN114087999B (zh) * 2021-11-19 2022-07-22 安徽家瑞轴承有限公司 一种轴承缺陷检测装置及其检测方法
CN115077343B (zh) * 2022-05-25 2023-05-09 安徽协同轴承股份有限公司 基于智能制造的轴承用可自适应压紧的内外径检测装置
CN116026208B (zh) * 2023-03-24 2023-08-22 中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司 一种工程管道安装测量装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4297034A (en) * 1978-09-11 1981-10-27 Ngk Insulators, Ltd. Apparatus for measuring contour configuration of articles
US4821425A (en) * 1987-11-18 1989-04-18 United States Of America As Represented By The Administrator, National Aeronautics And Space Administration Cylindrical surface profile and diameter measuring tool and method
US5485678A (en) * 1994-08-15 1996-01-23 Kelsey-Hayes Company Apparatus and method for measuring the circularity and eccentricity of a brake drum while mounted upon a vehicle

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54171360U (ru) * 1978-05-23 1979-12-04
US4307514A (en) * 1979-11-01 1981-12-29 Westinghouse Electric Corp. Bore diameter measurement gage
US4521968A (en) * 1982-10-12 1985-06-11 Westinghouse Electric Corp. Mapping system for an internal cylindrical surface
JPS61235913A (ja) * 1985-04-11 1986-10-21 Nippon Kogaku Kk <Nikon> 電動微動装置
JPH03170001A (ja) * 1989-11-29 1991-07-23 Nkk Corp 管の平均内径測定器
JPH05280917A (ja) * 1992-04-03 1993-10-29 Japan Steel & Tube Constr Co Ltd 管端形状測定装置
JPH0821702A (ja) * 1994-07-06 1996-01-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 円筒形状計測装置
JPH08122050A (ja) * 1994-10-25 1996-05-17 Hiromi Yamashita 輪郭形状測定方法及び測定用治具
JPH10253305A (ja) * 1997-03-12 1998-09-25 Osaka Gas Co Ltd 溶接検査ゲージ
JP3341010B2 (ja) * 2000-03-28 2002-11-05 科学技術振興事業団 液晶表示装置の変形・ひずみ・応力算出方法および液晶表示装置の診断方法
EP1150092A3 (en) * 2000-04-12 2001-11-07 Bidwell Corporation Gage set for measuring ring shaped parts
JP2001343233A (ja) * 2000-05-31 2001-12-14 Toshiba Corp 真円度測定器
JP2003148902A (ja) * 2001-11-09 2003-05-21 Nsk Ltd 軸受用ハウジングの測定装置
WO2007099646A1 (ja) * 2006-02-28 2007-09-07 Canon Kabushiki Kaisha 円形状の測定方法、円筒形状の測定方法及び円筒形状の測定装置
US20090144999A1 (en) * 2006-11-30 2009-06-11 Lau Kam C Interior contour measurement probe
EP2194358B1 (en) 2008-12-05 2011-06-01 Tenaris Connections Aktiengesellschaft Measurement method and device for thread parameters
JP6113998B2 (ja) * 2012-10-18 2017-04-12 株式会社ミツトヨ 形状測定機、形状測定機の調整方法および形状測定方法
US9316493B2 (en) * 2013-12-13 2016-04-19 Siemens Energy, Inc. Method and apparatus for determining gas turbine dampening cone inner diameter
EP2921815B1 (en) * 2014-03-19 2016-08-24 Services Pétroliers Schlumberger System and method for caliper calibration

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4297034A (en) * 1978-09-11 1981-10-27 Ngk Insulators, Ltd. Apparatus for measuring contour configuration of articles
US4821425A (en) * 1987-11-18 1989-04-18 United States Of America As Represented By The Administrator, National Aeronautics And Space Administration Cylindrical surface profile and diameter measuring tool and method
US5485678A (en) * 1994-08-15 1996-01-23 Kelsey-Hayes Company Apparatus and method for measuring the circularity and eccentricity of a brake drum while mounted upon a vehicle

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU192117U1 (ru) * 2019-04-24 2019-09-04 Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК") Устройство для измерения геометрических параметров цилиндрических изделий

Also Published As

Publication number Publication date
FR2985306A1 (fr) 2013-07-05
JP2015506473A (ja) 2015-03-02
BR112014015586A2 (pt) 2017-06-13
CN104024787B (zh) 2017-05-10
BR112014015586B1 (pt) 2021-03-09
AU2012360750A1 (en) 2014-07-24
AU2012101955A4 (en) 2016-05-26
AR089612A1 (es) 2014-09-03
CA2856208A1 (fr) 2013-07-04
FR2985306B1 (fr) 2018-06-15
CA2856208C (fr) 2020-05-05
EP2798304A1 (fr) 2014-11-05
US20140360036A1 (en) 2014-12-11
MX346066B (es) 2017-03-03
EP2798304B1 (fr) 2018-06-27
MX2014008040A (es) 2014-08-21
BR112014015586A8 (pt) 2017-07-04
JP6254535B2 (ja) 2017-12-27
WO2013098493A1 (fr) 2013-07-04
CN104024787A (zh) 2014-09-03
UA115230C2 (uk) 2017-10-10
AU2012360750A2 (en) 2016-04-21
US9400162B2 (en) 2016-07-26
EA201491071A1 (ru) 2014-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA027164B1 (ru) Устройство для измерения внутреннего или внешнего профиля трубного элемента
JP6925324B2 (ja) 管状部材の末端を測定および加工する自動システムおよび方法
US20190091811A1 (en) Method and apparatus for measuring a pipe weld joint
CN101258380A (zh) 圆形、圆筒形的测定方法及圆筒形的测定设备
JP6336488B2 (ja) 機械加工軸線を決定するための方法及び装置
CN102589456A (zh) 钢管管端内外径测量中轴心误差消除方法
JP2015087295A (ja) 形状検査装置及び形状検査方法
CN113028994A (zh) 一种管件椭圆度及厚度的同步检测装置及方法
KR20130142608A (ko) 배관 검사 장치
JP6924953B2 (ja) 形状測定装置及び形状測定方法
JP2010256277A (ja) 被測定物の外形測定方法及び外形測定装置
JPWO2019065107A1 (ja) ギヤ位置決め装置、応力測定システム、ギヤ位置決め方法及び応力測定方法
CN110672059B (zh) 一种滑动测微计的检定装置及检定方法
JP6832418B2 (ja) 試験システムの位置合わせ自動化
CN106197217A (zh) 一种轴承套圈外径精度准确检测装置
JPH0387606A (ja) 管状品の自動測定方法およびその装置
JP2007263940A (ja) 円筒体の測定方法
US11156452B2 (en) Shape measuring device for hose connector fitting
RU2166729C1 (ru) Способ контроля формы и диаметров внутренних сечений крупногабаритных цилиндрических деталей
JP4113903B1 (ja) 同心度測定器及びこれを用いた同心度測定方法
JPH02122211A (ja) 管形状の測定方法及びその装置
JP2014130120A (ja) 内面性状測定装置及び内面性状測定方法
KR20140120745A (ko) 배관의 직진도 측정 장치

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM BY KG TJ

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AZ KZ TM

TC4A Change in name of a patent proprietor in a eurasian patent