NO155714B - Fremgangsmaate og apparat for maaling av oval form paa en roerledning. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår målingen av den ovale form på et sirkulært tverrsnitt av en rørledning, særlig av ferromagnetisk materiale, spesielt men ikke utelukkende en stål-rørledning som er belagt med betong, hvilken kan være dekket med et korrosjonshindrende materiale og kledt med betong som har tykke armeringer.

Det har allerede vært foreslått å måle den ovale form av en udekket rørledning eller en rørledning som er avkledd for betong, ved å bevege rundt rørlednignen en føler som holdes i kontakt med rørledningen og som ved hjelp av en forskyvbar transduktor er forbundet med en generator for et elektrisk signal på en slik måte at signalene som over-føres av generatoren, er proporsjonale med den radiale forskyvning og føleren.

Fremgangsmåten kan imidlertid ikke anvendes

for en betongdekket rørledning.

Fra US-PS 3 619 770 er imidlertid kjent en elektromagnetisk prosess egnet for ovalitetsmålinger av en rørledning med betongkledning, i denne prosess omfatter et virvelstrømsystem en søkeenhet med en sensor som dreies omkring rørledningen og genererer et signal som avhenger av avstanden mellom rørledningen og sensoren.

Hvis imidlertid armering i form av masker fore-finnes i betongbelegget, vil ikke det målte signal lenger kun være avhengig av avstanden mellom rørlednignen og sensoren, og signalamplituden vil gi en høyst ubestemt informasjon vedrørende denne avstand. Særlig gjelder dette armert betong med tykke armeringer, og denne ubestemthet beror på den vari-erende avstand mellom armeringen og rørlednignen, hvilken avstand jo varierer fra punkt til punkt rundt rørledningens omkrets.

Et mål med foreliggende oppfinnelse er således å eliminere dette problem ved å ta hensyn til både signalets amplitude og fase, hvorved disse parametre sammenliknes med tidligere utførte målinger på en tilsvarende rørledning.

Således er det skaffet tilveie en fremgangsmåte for måling av den ovale form på en rørledning, omfattende bevegelse av en elektromagnetisk måleopptager på en målemodul langs en bane som strekker seg omkring rørledningen og hvor denne bane er en sirkulær bane bestemt av målemodulen og hvor den elektromagnetiske måleopptager tilføres for-syningsspenning med vekselstrøm og sender ut et signal som påvirkes av den radiale avstand mellom måleopptageren og rør-ledningen, for et flertall målesteder for måleopptageren på den sirkulære bane, idet fremgangsmåten er kjennetegnet ved at signalet i en synkron demodulator deles i to signalkompo-nenter som fastlegger amplitude og fase for signalet og hvor det i en sammenligningsinnretning foretas en sammenligning mellom komponentene i signalet og et antall signalverdier gitt ved tidligere målinger utført på en tilsvarende rør-ledning for derved å få indikasjoner vedrørende avstanden mellom målestedene og rørledningen og for å avlede informasjon vedrørende rørledningens tverrgående utformning.

De tidligere målinger kan være utført med den samme opptager eller en lignende opptager på en rørledning i likhet med den som skal måles, men med forskjellige av-stander mellom opptager og rørledning og hvis rørledningen er dekket med armert betongkledning, med forskjellige av-stander mellom armeringen og rørledningen.

Den elektromagnetiske opptager er fordelaktigst matet med vekselspenning og sammenligningen utføres både med hensyn til amplitude og fase.

Det har i virkeligheten vist seg at faseforskyvningen av det signal som sendes ut av en elektromagnetisk opptager av denne art, i forhold til den tilførte spenning til opptageren, varierer i avhengighet av om den elektromagnetiske opptager er nær en sammenhengende overflate eller nær en åpen struktur, såsom en forsterkning eller armering av betongkledning.

I stedet for å betrakte selve amplituden og fasen (polarkoordinater), har det vist seg mer praktisk å foreta sammenligningen av det virkelige signal med resulta-tene av tidligere målinger med hensyn til komponentene for signalet i fase med matespenningen og i forhold til komponentene 90° faseforskjøvet i forhold til matespenningen (Kartesiske koordinater).

De tidligere målinger muliggjør inntegning av isodistanselinjer for opptager-rørledhing og armering-rørledning på et diamgram ved å ta de nevnte komponenter som koordinater. Bestemmelsen av en virkelig distanse opptager-rørledning eller armering-rørled-ning avledes ved interpolering. Denne interpolering kan spesielt utføres automatisk ved logiske komparatororganer i forbindelse med hukommelsesorganer som tar imot oppsamlede opplysninger som tilsvarer tidligere fremskaffede diagrammer.

Det har vist seg at den maksimale faseforskjell mellom opptagerens respons fra en kontinuerlig ferromagnetisk oveflate og responsen fra en tykk ferromagnetisk armering opptrer ved en matespenningsfrekvens på omkring 700 Hz. Matespenningen er derfor fordelaktigst fiksert i nærheten av denne frekvens.

Målingen av den ovale form kan foregå kontinuerlig på omkretsen av en rørledning eller på adskilte målesteder. I sistnevnte tilfelle, hvis rørledningen er dekket med betongkledning med en nettarmering, er det fordelaktig å velge målestedene radialt i senter av maskene.

Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen er der skaffet tilveie et apparat for utførelse av ovenfor be-skrevne fremgangsmåte, omfattende en krave, organer for å feste kraven på en rørledning, en målemodul montert på kraven, et sirkulært spor båret av kraven, et sirkulært sledeelement anbragt på sporet, organer for å bevege sledeelementet på sporet, minst én langsgående arm fast forbundet med sledeelementet, en elektromagnetisk måleopptager plassert radialt på linje mot rørledningens akse og ubevegelig festet på armen, en enhet for elektrisk energitilførsel og organer for signalbehandling, og organer for elektrisk forbindelse mellom enheten for elektrisk energitilførsel og organene for signalbehandling og likeledes til målemodulen for å muliggjøre utsendelse til energitilførselsenheten og organene for signalbehandling av signaler som utsendes av den elektromagnetiske måleopptager,idet apparatet kjennetegnes ved de trekk som fremgår av det etterfølgende krav 4.

En utførelse av oppfinnelsen skal i det følg-ende beskrives som et rent eksempel med henvisning til teg-ningene, hvor fig. 1 er et generelt skjema for en utførelse av et måleanlegg for oval form, fig. 2 er et skjema for en elektromagnetisk opptager (signalformidler) for anvendelse i anlegget på fig. 1, fig. 3 viser et diagram nedtegnet fra tidligere prøver, og fig. 1-7 viser forskjellige riss av en utførelse av en målemodul anbragt på en rørledning, idet fig. 4 er et riss ovenfra, fig,. 5 er et snitt etter linjen 5-5 på fig. 4, fig. 6 er et snitt etter linjen 6-6

på fig. 5 og fig. 7 er et snitt etter linjen 7-7 på fig. 5.

Fig. 1 viser en utførelse av et komplett måleanlegg for oval form. En rørledning 1 som f.eks. er neddykket i sjøen, er forsynt med en målemodul 2 som bærer elektromagnetiske opptagere 3, 4. Denne modul er spesielt med hensyn til opptagerne 3 og 4 ved hjelp av en kabel 5 forbundet med en innretning 6 for tilførsel av elektrisk energi og be-arbeidelse av utsendte signaler, idet innretningen 6 er anbragt på overflaten eller i et undervannskjøretøy, hvor rør-ledningen 1 er neddykket.

Hver av opptagerne 3 og 4 omfatter f.eks. en eller flere magnetiske kjerner og to spoler anbragt på hver magnetisk kjerne. Fig. 2 viser en utførelse av en opptager omfattende tre parallelle avlange magnetiske kjerner 7, 8, 9 dannet av stablede lameller og som hver bærer en første spole 10, 11, 12 som befinner seg nær en første ende av hver kjerne, og en annen spole 13, 14, 15 som befinner seg nær en annen ende av hver kjerne, idet de første og andre ender er definert ved en enkelt retning som strekker seg langs kjer-nens akse fra den første ende til den annen på en slik måte at f.eks. de første spoler er nærmere rørledningen under bruken og de andre spoler er lengre bort fra denne. Anord-ningen av kjernene og spolene er innelukket i en form (ikke vist) av syntetisk isolerende materiale og kan være beskyt-tet av et metalldeksel (ikke vist). De første spoler er elektrisk parallellkoblet ved hjelp av en leder 16 og en jordforbindelse 17. De andre spoler er parallellkoblet ved hjelp av en leder 18 og jordforbindelsen 17.

Innretningen 6 omfatter en kobleinnretning 19 for tilkobling til kabelen 5 og som hører til en bryter som gjør det mulig for innretningen 6 å bli koblet til den ene eller den annen av opptagerne 3 og 4. Vekselspenning til-føres ved hjelp av en frekvensomformer 20 som opprettholder matespenningen Ve ved omformerens utgangsklemmer 21 og 22 med en frekvens på omkring 700 Hz, og en transformator 23, hvis utgangsklemmer 24 og 25 er koblet til en målebro. Denne målebro omfatter grener med to faste motstander 26 og 27 med samme verdi og to variable impedanser Zl og Z2, hvorav den ene er dannet av de første spoler 10, 11 og 12 og den annen av de andre spoler 13, 14, 15 i en opptager. Når opptagerne

3 og 4 ikke er nær en masse av ferromagnetisk materiale, såsom rørledningen 1, er impedansene Z1 og Z2 like og målebroen er i likevekt. Følgelig opptrer ikke noen spenning over diagonalen 28-17. På den annen side, når opptagerne 3 og 4 er

anbragt nær rørledningen 1, som vist på fig. 1, og når en av dem er tilkoblet innretningen 6 ved hjelp av bryterkoblingen 19, blir målebroen ubalansert på grunn av at impedansene Z1

og Z2 ikke lenger er like. Spenningssignalet Vs som fås over diagonalen 28-17, benyttes til å anslå avstanden mellom opptageren 3 eller 4 og rørledningen 1, som det skal forklares senere.

Fordelen med matning gjennom en transformator såsom 23, er at målekretsen er galvanisk isolert fra tilfør-selskretsen for elektrisk energi og det er således mulig å danne en jordforbindelse i kretsen for målediagonalen, men det vil også være mulig å føre elektrisk strøm inn i målebroen fra en konstantstrømsgenerator.

Diagonalene 28-17 er koblet respektive til inn-gangene 29 og 30 på en forsterker 31, idet denne forbindelse er laget direkte som på fig. 1 eller over en transformator.

Spenningssignalet Vs forsterket i forstereren 31 går til et filter 3 2 med meget smal båndbredde, sentrert på frekvensen 700 Hz og deretter til en annen forsterker 33, ved hvis utgang en synkron demodulator 34 bevirker en de-modulering av signalet for å få to komponenter fra dette ved utgangene 35 og 36. Hver av disse komponenter følger en signalvei som omfatter et filter 37 hhv. 38 av integrator-typen og en omformer 39 hhv. 40 for analog til digital om-formning før de føres til en sammenligningsinnretning 41

for sammenligning og utregning tilkoblet en fremvisnings-innretning 42.

Demodulatoren 3 4 detekterer toppspenningen

for det forsterkede og filtrerte spenningssignal Vs som den mottar, for å bevirke amplitudedemodulering og detektere faseforskyvningen for signalet i forhold til spenningen Ve

for å bevirke fasedemodulering. Den kan også utføre en sampling av det forsterkede og filtrerte spenningssignal Vs i et første øyeblikk når spenningen Ve passerer en bestemt verdi, særlig verdien null og i et annet øyeblikk forskutt med f fra nevnte første øyeblikk, for å gi spennings-vektorens Vs X- og Y-komponenter langs ortogonale akser, særlig akser som er i fase og i kvadratur med spenningsvektoren Ve.

En lagring av X- og Y-komponentenes verdier oppnådd i tidligere utførte målinger er, som allerede nevnt, foretatt i innretningen 41. Målingene kan være utført med opptagerne 3 og 4 eller med tilsvarende opptagere, på en rør-ledning i likhet med rørledningen 1 for forskjellige distanser mellom opptager og rørledning og for forskjellige distanser mellom rørledning og armering, idet den anvendte armering har et maskeantall identisk med det for armeringen som kan omgi rørledningen 1. Hvis rørledningen 1 som skal måles, ikke er omgitt av armering eller er omgitt av et tynt gitter uten virkning på opptagerne, lagres måleverdier som tidligere er oppnådd med en rørledning som ikke har noen armering eller som har en armering av en hvilken som helst type (i siste tilfelle gir de løpende verdier mer enn nok data for behovene ved foreliggende måling). Fig. 3 viser et eksempel på et diagram tilsvarende denne datalagring, idet de heltrukne linjer er isodistanselinjer for opptager-rørledning tegnet inn for distanse på 70, 75, 80, 85, 90,, 95 og 100 mm, og de brutte linjer er isodistanselinjer for arinering-rørlednig for distanser på 6, 12, 18, 24, 30, 36 og 42 mm.

Innretningen 41 foretar en sammenligning mellom de virkelige verdier av X og Y som den mottar og de verdier som er lagret i denne, og ved interpolering bestemmer den den virkelige avstand mellom opptager og rørledning. Den kan også subsidiært gi distansen mellom armering og rørled-ning.

Ut fra posisjonen av opptageren vil innretningen 41 også fastlegge posisjonen av det punkt på rørledningen hvor målingen ble utført, ved referanse til avstanden opptager-rørledning som den har bestemt, med utgang i posisjonen for den opprinnelige stilling av opptageren. Den kon-trollerer deretter hvorvidt de forskjellige således fastlagte posisjoner ligger eller ikke ligger på en sirkel. I tillegg kan fremvisning av sirkelen eller den kurve som erstatter denne, være anordnet på skjermen for fremvisningsorganet 42.

I stedet for automatisering av alle operasjonene er det selvsagt mulig å overlate til operatøren å utføre visse operasjoner selv, idet kjennskap til spenningsvektoren Vs gitt ved X- og Y-komponentene gjør det mulig å bestemme ved hjelp av diagrammer, avstanden mellom opptager og rørledning og deretter fastlegge punktet på rørledningen hvor målingen ble foretatt, hvoretter bekreftes at denne posisjon ligger på en sirkel.

Innretningen 41 gjør det også mulig å bestemme posisjonen av en opptager 3 eller 4 i forhold til det tykke nett av armering som kan være anordnet i en betongkledt rør-ledning 1 . Med uttrykket "tykt nett" skal forstås et nett dannet av stenger med en diameter på minst ca. 5 mm. Når en opptager 3 eller 4 beveges omkring og/eller langs rørledningen 1, vil de signaler som sendes ut av denne opptager vise topper som tilsvarer de stenger som danner nettet. Innretningen 41 overfører deretter instruksjoner til målemodulen 2 for anbringelse av opptageren, under en måling, i senter av en maske, dvs. mellom to på hverandre følgende stillinger vist som svarende til en topp av de signaler som sendes ut av opptageren under operasjonen med å lete etter en måleposi-sjon. Denne leting kan foregå i to rettvinklede retninger,

en lengderetning og en omkretsretning, idet målemodulen 2

er utstyrt med organer for bevegelse av opptageren både i omkretsretningen og i lengderetningen.

Fig. 4, 5, 6 og 7 viser en målemodul 2 anbragt på en rørledning 1. Modulen 2 er montert på rørledningen 1 ved hjelp av en ubevegelig halvkrave 43 med form av en om-vendt U og påført rørledningen 1 ved hjelp av to ribber 44 og 45 som her vist bæres av flottører 46 og 47 fast forbundet med den avrundede del av U-formen dannet av den faste halve krave 43. Kraven er festet på rørledningen 1 ved hjelp av to fleksible oppblåsbare gripejekker 48 og 49 båret av de to armer av U-formen av den halve krave 43. Jekkene griper i sin oppblåse tilstand rørledningen 1 over den halve omkrets som er komplementær til den,, på hvilken ribbene 44 og 45 er påført. Jekken 48 er vist i sin oppblåste tilstand og jekken 49 i den lufttomme tilstand på fig. 7. Ved toppen av den halve krave 43 bæres en plate 50 som gjør det mulig å feste denne til en inngrepsenhet (ikke vist), som anvendes for å sette den på plass og å styre målemodulen 2. Inngreps-enheten kan bestå av en selvstendig ubåt, et observasjons-tårn eller en fjernstyrt enhet. Den er forsynt med konven-sjonelt utstyr for slike enheter og organer til forbindelse med målemodulen 2.

I området for toppunktet av U-formen, men av-grenset innover av den halve krave 43, bærer denne krave et ubevegelig hylseformet glideelement 51, f.eks. med svale-haleform, på hvilket et tappformet. glideelement 52 båret av sleden 53 kan gli i lengderetningen. Lengdebevegelsen av denne slede 53 bevirkes av en anordning som omfatter en motor 54, f.eks. av en trinnvis drevet elektrisk eller hydrau-lisk motor, eventuelt med hastighetsreduksjon, sammen med en snekkeskrue 55 som drives med dreiebevegelse ved hjelp av motoren, idet motoren og snekkeskruen bæres av sleden 53, og en mutter 56 fast forbundet med den ubevegelige halve krave 43. Snekkeskruen 55 bæres av et tverrgående element 57 ved sin ende motsatt den som er forbundet med motoren 54.

I den venstre del av fig. 4 og 5 er sleden 53 vist idet den bærer en halv krone 58 som sammen med ruller

59 (som på fig. 6 bare er vist i den venstre del) tjener som et stativ for et delvis sirkulært glideelement 6 0 som danner tilnærmet en halv omkrets og hvorav bare den venstre halvdel er vist på fig. 6. Ved sine ender er glideelementet 60 fast forbundet med to langsgående armer 61 og 62 av umagnetisk

materiale, f.eks. av PVC, som bærer diametralt motsatte opptagere 3 hhv. 4. Avstanden mellom opptagerne 3 og 4 og rør-ledningen 1 kan justeres manuelt på overflaten ved radial forskyvning av opptagerne på de armer som bærer dem.

Den halve krone 58 bærer en motor 63 som kan særlig være av den trinnvis drevne elektriske eller hydrau-liske motor, eventuelt med en hastighetsreduksjon. Motoren 63 driver et lite tannhjul 64 i inngrep med en tannstang 65 fast forbundet med det sirkulære glideelement 60. Det sirkulære glideelement kan således dreie seg gjennom - 90° på den ene eller annen side av sin midtstilling vist på fig. 6, og således gjør det mulig for hver av opptagerne å stryke over 180° og gjøre det mulig for de to opptagere når de anvendes i rekkefølge, å stryke over hele omkretsen av rørledningen 1. Anvendelsen av to opptagere med et delvis sirkulært glideelement 60 som danner en halv omkrets, gjør det mulig å be-grense utstrekningen av bevegelsen av tilførselslederne for motoren 63 og å redusere vekten og dimensjonen av målemodulen 2. Denne vekt er dessuten redusert ved hjelp av flottø-rene 46, 47 og ved de utsparinger som fig. 6 og 7 viser i det sirkulære glideelement 60, i den halve krone 58 og i den faste halve krave 43.

Målemodulen kan spesielt være installert på rørledningen ved hjelp av en fjernstyrt eller bemannet under-vannsenhet.

Det er således skaffet tilveie en målefrem-gangsmåte og et apparat for måling av en oval form, hvilke kan anvendes generelt for rørledninger, enten disse rørled-ninger bare er dekket med et korrosjonshindrende materiale og/eller kledt med betong, og enten betongen ikke inkluderer noen metallarmering eller har en armering bestående av tynn trådnetting eller av tykk trådnetting, dvs. av metalltråd med en diameter lik eller større enn 5 mm.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for måling av oval form på en rør-ledning (1), omfattende bevegelse av en elektromagnetisk måleopptager (3, 4) på en målemodul (2) langs en bane (60) som strekker seg omkring rørledningen (1)og hvor denne bane er en sirkulær bane bestemt av målemodulen ( 2) f og hvor den elektromagnetiske måleopptager (3, 4) tilføres forsynings-spenning med vekselstrøm og sender ut et signal som påvirkes av den radiale avstand mellom måleopptageren og rørled-ningen, for et flertall målesteder for måleopptageren på den sirkulære bane, karakterisert ved at signalet i en synkron demodulator (34) deles til to signalkompo-nenter (35, 36) som fastlegger amplitude og fase for signalet og hvor det i en sammenligningsinnretning (41) foretas en sammenligning mellom komponentene i signalet og et antall signalverdier gitt ved tidligere målinger utført på en tilsvarende rørledning for derved å få indikasjoner ved-rørende avstanden mellom målestedene og rørledningen og for å avlede informasjon vedrørende rørledningens tverrgående utformning.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at forsyningsspenningens frekvens er omkring 700 Hz.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, anvendt på en rørledning (1) dekket med en armeringskledning dannet av metalltråd med diameter lik eller større enn 5 mm, karakterisert ved at målestedene velges slik at de ligger radialt i sentrum av maskene i nettarmeringen.

4. Apparat for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1, omfattende en krave (43), organer for feste av kraven på en rørledning, en målemodul (2) montert på kraven, et sirkulært spor (58) båret av krciven, et sirkulært sledeelement (60) anbragt på sporet, organer (63, 64, 65) for å bevege sledeelementet på sporet, minst én langsgående arm (61, 62) fast forbundet med sledeelementet, en elektromagnetisk måleopptager (3, 4) plassert radialt på linje mot rørledningens akse og ubevegelig festet på armen, en enhet for elektrisk energitilførsel og organer (6) for signalbehandling,og organer (5) for elektrisk forbindelse mellom enheten for elektrisk energitilførsel og organene (6) for signalbehandling og likeledes til målemodulen (2) for å muliggjøre utsendelse til energitilførselsenheten og organene (6) for signalbehandling av signaler som utsendes av den elektromagnetiske måleopptager (3, 4), karakterisert ved at enheten for elektrisk energitilførsel og organene (6) for signalbehandling omfatter en synkron demodulator (34) for mottaging av signaler utsendt av den elektromagnetiske måleopptager (3, 4) og som er beregnet på generering av to utgangssignaler (35, 36) fra ett inn-gangssignal, idet disse utgangssignaler (35, 36) er knyttet til amplituden og fasen av inngangssignalet og hvor sammen-ligningsinnretningen (41) mottar disse utgangssignaler (35, 36) og knytter disse til hukommelsesorganer.

5. Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved at den elektriske måleopptager (3, 4) omfatter i det minste tre parallelle langstrakte magnetkjerner (7, 8, 9) som hver bærer en første spole (10, 11, 12) og en andre spole (13, 14, 15) anbragt respektive nær en første og en andre ende av kjernene, idet kjerneendene fastlegges ved én og samme retning som strekker seg fra den første til den andre ende av de tre kjerner og hvor de tre første spoler såvel som de tre andre spoler henholdsvis er innbyr-des parallellkoblet for henholdsvis å danne to grener i en målebro.