RU2143636C1 - Robotic system for internal inspection of gas lines for tightness - Google Patents
Robotic system for internal inspection of gas lines for tightness Download PDFInfo
- Publication number
- RU2143636C1 RU2143636C1 RU98100331A RU98100331A RU2143636C1 RU 2143636 C1 RU2143636 C1 RU 2143636C1 RU 98100331 A RU98100331 A RU 98100331A RU 98100331 A RU98100331 A RU 98100331A RU 2143636 C1 RU2143636 C1 RU 2143636C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- unit
- receiver
- magnetic wave
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам и средствам диагностики газопроводов в труднодоступных местах, например на обширных подводных участках, и направлено на решение вопросов повышения точности и надежности определения координат прибора, предназначенного для инспекции трубопровода, который движется внутри трубы. The invention relates to methods and means for diagnosing gas pipelines in hard-to-reach places, for example, in vast underwater areas, and is aimed at solving issues of increasing the accuracy and reliability of determining the coordinates of an instrument intended for inspection of a pipeline that moves inside a pipe.
Известны приборы для инспекции трубопровода, состоящие из носителя, устройства для его стабилизации и перемещения внутри трубопровода в продольном направлении, устройств, содержащих датчики для проверки состояния трубопровода, электрический генератор электропитания приборов. [См. патент РФ N 2068148 по заявке N 94011991/06 от 04.04.94]. Known instruments for inspection of the pipeline, consisting of a carrier, a device for its stabilization and movement inside the pipeline in the longitudinal direction, devices containing sensors for checking the condition of the pipeline, an electric power generator devices. [Cm. RF patent N 2068148 according to the application N 94011991/06 from 04.04.94].
Основным достоинством таких приборов для инспекции трубопроводов является их автономность, возможность проведения инспекции трубопровода на обширных труднодоступных участках без прекращения перекачки по трубопроводу топлива. The main advantage of such devices for inspection of pipelines is their autonomy, the ability to inspect the pipeline in vast areas inaccessible without stopping the transfer of fuel through the pipeline.
Однако решения-аналоги имеют ряд существенных недостатков, не позволяющих использовать их для определения координат дефектных участков трубопровода и определения места утечек перекачиваемого продукта. Отсутствие в их составе средств определения координат внутритрубного носителя не позволяет осуществлять "привязку" координат дефектных участков трубопровода к координатам носителя. However, analog solutions have a number of significant drawbacks that do not allow them to be used to determine the coordinates of defective sections of the pipeline and to determine the place of leakage of the pumped product. The lack of means for determining the coordinates of the in-tube carrier in their composition does not allow for the "binding" of the coordinates of the defective sections of the pipeline to the coordinates of the carrier.
Отмеченные недостатки частично устранены в робототехническом комплексе для внутреннего контроля герметичности магистрального газопровода, включающем стартовую и финишную позиции, маркеры дистанции на трубе, мобильный внутренний зонд, содержащий последовательно соединенные блок датчиков течи, блок коммутации и аналого-цифрового преобразования и бортовое вычислительное и документирующее устройство, а также схему контроля и последовательно соединенные ответчик прохода маркера и блок датчиков дистанции [Амфилохиев В.Б., Белов Б. П. , Гурьев Ю.В., Матвеев В.М., Щукин А.Е. Всероссийская научно-техническая конференция: "Научно-технические проблемы создания средств подъема и утилизации затонувших объектов". Тезисы докладов, СПб ГМТУ, Санкт-Петербург, 1994, стр. 46 - 47] - прототип. The noted drawbacks were partially eliminated in the robotic complex for internal control of the main gas pipeline tightness, including the start and finish positions, distance markers on the pipe, a mobile internal probe containing leaky sensors, a switching and analog-to-digital conversion unit, and an on-board computing and documenting device, as well as a control circuit and series-connected transponder of the passage of the marker and the block of distance sensors [Amfilokhiev VB, Belov BP, Gu ryev Yu.V., Matveev V.M., Schukin A.E. All-Russian scientific and technical conference: "Scientific and technical problems of creating a means of lifting and disposal of sunken objects." Abstracts, St. Petersburg State Technical University, St. Petersburg, 1994, pp. 46 - 47] - prototype.
Достоинством указанного робототехнического комплекса является высокая надежность обнаружения течи с расходом 3-10 л/с и небольшой объем электронного блока (10 л), обеспечиваемый электропитанием от 4 батарей НБ НКП80 и 20 батареями НКП7А. Алгоритм работы адаптивных информационно-измерительных систем комплекса включает в себя адаптацию порога измерителей и анализ проходной характеристики течи, принятие решения, запоминание положения течи, вычисление и запоминание дистанции, что позволяет "привязать" координаты дефектного участка трубопровода к координатам внутритрубного зонда. Однако недостатком указанного технического решения является недостаточно высокая точность измерения координат зонда (точность не выше 3 м) при большом числе маркеров (50), устанавливаемых на трубе, что требует больших расходов на проведение инспекции трубопровода. Кроме того, в случае аварии, сопряженной с повреждением маркера, точность определения места внутритрубного зонда резко снижается, что не позволяет в полной мере использовать робототехнический комплекс при проведении аварийно-восстановительных работ. The advantage of this robotic complex is the high reliability of detecting leaks with a flow rate of 3-10 l / s and the small volume of the electronic unit (10 l), provided by power supply from 4 NB NKP80 batteries and 20 NKP7A batteries. The algorithm of the adaptive information-measuring systems of the complex includes adapting the threshold of the meters and analyzing the flow characteristics of the leak, making a decision, remembering the position of the leak, calculating and remembering the distance, which allows you to "link" the coordinates of the defective section of the pipeline to the coordinates of the in-tube probe. However, the drawback of the indicated technical solution is the insufficiently high accuracy of measuring the coordinates of the probe (accuracy not higher than 3 m) with a large number of markers (50) installed on the pipe, which requires high costs for pipeline inspection. In addition, in the event of an accident involving damage to the marker, the accuracy of determining the location of the in-tube probe is sharply reduced, which does not allow the full use of the robotic system during emergency recovery operations.
Задачей заявляемого изобретения является устранение отмеченных недостатков, а именно повышение точности измерения координат внутритрубного зонда при обеспечении возможности измерения координат в аварийных случаях, связанных с выходом из строя или отсутствием маркеров дистанции на трубе. The task of the invention is to eliminate the noted drawbacks, namely, increasing the accuracy of measuring the coordinates of the in-tube probe while providing the ability to measure coordinates in emergency cases associated with failure or lack of distance markers on the pipe.
Технический результат достигается включением новых блоков и иной, отличной от решения-прототипа, связью между блоками в робототехническом комплексе для диагностики и внутреннего контроля герметичности магистрального газопровода, включающими стартовую и финишную позиции, маркеры дистанции на трубе, мобильный внутритрубный зонд, содержащий последовательно соединенные блок датчиков течи, блок коммутации и аналого-цифрового преобразования и бортовое вычислительное и документирующее устройство, а также схему контроля и последовательно соединенные ответчик прохода маркера и блок датчиков дистанции, заключающихся в том, что в него дополнительно введены блок синхронизации, два излучателя магнитных волн, передатчик, приемник, приемник магнитных волн, навигационный вычислитель и блок связи, выполненный в виде последовательно соединенных блоков "НЕ", "И" и "ИЛИ", причем блок синхронизации, первый излучатель магнитных волн и передатчик установлены на стартовой позиции, приемник и второй излучатель магнитных волн установлены на финишной позиции, приемник магнитных волн, навигационный вычислитель и блок связи установлены в мобильном внутритрубном зонде, при этом выход блока датчиков дистанции подсоединен к второму входу блока "ИЛИ", выход которого соединен с вторым входом блока коммутации и аналого-цифрового преобразователя, вход блока "НЕ" соединен с выходом ответчика прохода маркера, а выход приемника магнитных волн соединен с вторым входом блока "И" через навигационный вычислитель, вход первого излучателя магнитных волн соединен с первым выходом блока синхронизации, второй выход которого соединен с входом передатчика, выход приемника соединен с входом второго излучателя магнитных волн. The technical result is achieved by the inclusion of new blocks and a different, different from the prototype solution, connection between the blocks in the robotics complex for diagnostics and internal control of the main gas pipeline tightness, including start and finish positions, distance markers on the pipe, a mobile in-tube probe containing a block of sensors connected in series leaks, switching unit and analog-to-digital conversion and on-board computing and documenting device, as well as a control and serial circuit the connected transponder of the passage of the marker and the block of distance sensors, which consist in the fact that it additionally includes a synchronization block, two emitters of magnetic waves, a transmitter, a receiver, a receiver of magnetic waves, a navigation computer and a communication unit, made in the form of series-connected blocks "NOT", "AND" and "OR", the synchronization unit, the first emitter of magnetic waves and the transmitter installed at the starting position, the receiver and the second emitter of magnetic waves installed at the finishing position, the receiver of magnetic waves, nav A calculating computer and a communication unit are installed in a mobile in-tube probe, while the output of the distance sensor unit is connected to the second input of the OR block, the output of which is connected to the second input of the switching unit and the analog-to-digital converter, the input of the NOT block is connected to the output of the passage transponder marker, and the output of the magnetic wave receiver is connected to the second input of the And block through a navigation computer, the input of the first emitter of magnetic waves is connected to the first output of the synchronization block, the second output of which is connected to the input transmitter, the output of the receiver is connected to the input of the second emitter of magnetic waves.
Идея предложенного технического решения заключается в использовании участка магистрального газопровода в качестве круглого волновода, по которому распространяются электромагнитные волны с известными амплитудно-временными характеристиками, излучаемые с обоих концов участка излучателями, установленными на стартовой и финишной позициях. Методами радионавигации, в настоящее время широко применяемыми в спутниковой навигации в таких системах, как американской "GPS" ("NAVSTAR") и российский "ГЛОНАС", может быть обеспечена очень высокая точность определения координат приемокоординатора, помещенного в поле таких электромагнитных волн. Особенно если учесть такую важную особенность определения местоположения внутритрубного зонда, как необходимость определения фактически только одной его координаты (дальности) от стартовой или финишной позиции и неподвижность излучателей, то можно предположить, что в данном случае, по сравнению с точностью спутниковых навигационных систем, измеряющих три координаты приемокоординатора, при непрерывном изменении местоположения излучателей (спутников), точность определения координат мобильного внутритрубного зонда может быть доведена до нескольких сантиметров. The idea of the proposed technical solution is to use the section of the main gas pipeline as a circular waveguide, along which electromagnetic waves with known amplitude-time characteristics propagate from both ends of the section by emitters installed at the start and finish positions. Radio navigation methods that are currently widely used in satellite navigation in systems such as the American GPS (NAVSTAR) and the Russian GLONAS can provide very high accuracy in determining the coordinates of the receiver-coordinator placed in the field of such electromagnetic waves. Especially if we take into account such an important feature of determining the location of the in-tube probe as the need to determine actually only one of its coordinates (ranges) from the start or finish position and the immobility of the emitters, then we can assume that in this case, compared with the accuracy of satellite navigation systems measuring three the coordinates of the receiving coordinator, with a continuous change in the location of the emitters (satellites), the accuracy of determining the coordinates of the mobile in-tube probe can be brought and up to a few centimeters.
Покажем существенность отличительных признаков. We show the materiality of the distinguishing features.
Введение двух излучателей магнитных волн, блока синхронизации, передатчика и приемника, а также установление блока синхронизации, первого излучателя магнитных волн и передатчика на стартовой позиции, а приемника и второго излучателя магнитных волн - на финишной позиции являются новым решением. Оно обеспечивает создание внутри круглого в сечении трубопровода поля электромагнитных волн, которые могут распространяться в круглом волноводе (в качестве которого и служит круглый в сечении трубопровод). The introduction of two magnetic wave emitters, a synchronization unit, a transmitter and a receiver, as well as the installation of a synchronization unit, a first magnetic wave emitter and a transmitter at the starting position, and a receiver and a second magnetic wave emitter - at the finishing position are a new solution. It ensures the creation of a field of electromagnetic waves inside a circular section of a pipeline, which can propagate in a circular waveguide (which serves as a circular pipe in a section).
Как известно [см. Изюмова Т.И., Свиридов В.Т. Волноводы, коаксиальные и полосковые линии. - М.: Энергия, 1975, стр. 16 - 17, Ефимов И.Е., Шермина Г. А. Волноводные линии передачи. - М.: Связь, 1979, стр. 61 - 63], к типам волн, которые могут распространяться в круглых волноводах, относятся, в частности, H-волны, у которых вектор напряженности магнитного поля H наряду с поперечными, имеет продольную составляющую, а вектор электрического поля E расположен полностью в плоскости поперечного сечения волновода, т.е. имеет только поперечные составляющие. Такие волны называются магнитными волнами. Большое значение для практического использования круглых волноводов имеет волна типа H01, отличительной особенностью которой является наличие только кольцевых токов в стенках волновода, что позволяет в волноводе использовать технологические фланцы с диэлектрическими прокладками без существенных потерь энергии.As is known [see Izyumova T.I., Sviridov V.T. Waveguides, coaxial and strip lines. - M.: Energy, 1975, pp. 16-17, Efimov I.E., Shermina G.A. Waveguide transmission lines. - M .: Svyaz, 1979, pp. 61–63], the types of waves that can propagate in circular waveguides include, in particular, H-waves, in which the magnetic field vector H along with the transverse ones has a longitudinal component, and the electric field vector E is located completely in the plane of the cross section of the waveguide, i.e. has only transverse components. Such waves are called magnetic waves. Of great importance for the practical use of circular waveguides is the H 01 wave, a distinctive feature of which is the presence of only ring currents in the walls of the waveguide, which allows the use of technological flanges with dielectric spacers in the waveguide without significant energy loss.
Введение блока синхронизации обеспечивает одновременность излучения магнитных волн обоими излучателями, расположенными друг от другого на значительном расстоянии. Этой цели служат также передатчик и приемник, обеспечивающие передачу сигнала на начало излучения излучателем, установленным на финишной позиции, синхронно с излучателем, установленным на стартовой позиции. The introduction of the synchronization unit ensures the simultaneous emission of magnetic waves by both emitters located at a considerable distance from each other. A transmitter and a receiver also serve this purpose, which ensure the transmission of a signal to the beginning of radiation by an emitter installed at the finishing position, synchronously with the emitter installed at the starting position.
Устройство блока синхронизации, первого излучателя магнитных волн и передатчика на стартовой позиции и их связь между собой является применительно к рассматриваемым робототехническим комплексам для внутреннего контроля магистральных газопроводов также новым решением. Оно обеспечивает юстировку системы определения координат внутритрубного зонда перед его стартом с места его размещения на стартовой позиции. The device synchronization unit, the first emitter of magnetic waves and the transmitter at the starting position and their relationship with each other is also a new solution for the considered robot systems for internal control of gas pipelines. It provides alignment of the coordinate system for determining the coordinates of the in-tube probe before it starts from its place at the starting position.
Введение в робототехнический комплекс приемника магнитных волн, навигационного вычислителя и блока связи и установка их в мобильном внутритрубном зонде является новым решением. Оно обеспечивает определение координат внутритрубного зонда в процессе его движения внутри трубопровода с использованием методов радионавигации за счет измерения параметров электромагнитного поля, созданного излучателями магнитных волн внутри трубопровода. The introduction of a magnetic receiver, a navigation computer, and a communication unit into the robotic complex and installing them in a mobile in-tube probe is a new solution. It provides the determination of the coordinates of the in-tube probe during its movement inside the pipeline using radio navigation methods by measuring the parameters of the electromagnetic field created by the emitters of magnetic waves inside the pipeline.
Введение блока связи в схему внутритрубного зонда и выполнение блока связи в виде последовательно соединенных блоков "НЕ", "И" и "ИЛИ", а также связь его с другими блоками зонда является новым для робототехнических комплексов подобного рода техническим решением. Оно обеспечивает возможность передачи информации от приемокоординатора, представленного приемником магнитных волн и навигационным вычислителем, к бортовому вычислительному и документирующему устройству через блоки коммутации и аналого-цифрового преобразователя. The introduction of a communication unit into the in-tube probe circuit and the execution of a communication unit in the form of “NOT”, “AND” and “OR” blocks connected in series, as well as its connection with other probe units is a new technical solution for robotic complexes of this kind. It provides the ability to transmit information from the receiver, represented by the receiver of the magnetic waves and the navigation computer, to the on-board computing and documenting device through the switching units and the analog-to-digital converter.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема предлагаемого робототехнического комплекса для внутреннего контроля герметичности газопровода, а на фиг. 2 - иллюстрация зависимости коэффициента затухания магнитных волн в круглом волноводе от частоты излучения и диаметра волновода, определяющего дальность определения координат внутритрубного зонда. The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a diagram of the proposed robotic complex for internal control of the tightness of the gas pipeline, and in FIG. 2 is an illustration of the dependence of the attenuation coefficient of magnetic waves in a circular waveguide on the radiation frequency and the diameter of the waveguide, which determines the range for determining the coordinates of the in-tube probe.
Робототехнический комплекс (фиг. 1) содержит:
Блок 1 - стартовая позиция.Robotic complex (Fig. 1) contains:
Block 1 - starting position.
Блок 2 - финишная позиция. Block 2 - finish position.
Блок 3 - трубопровод. Block 3 - pipeline.
Блок 4 - маркер дистанции. Block 4 - distance marker.
Блок 5 - внутритрубный зонд. Block 5 - in-tube probe.
Блок 6 - блок датчиков течи. Block 6 - block leak sensors.
Блок 7 - блок коммутации и аналого-цифрового преобразования. Block 7 - block switching and analog-to-digital conversion.
Блок 8 - бортовое вычислительное и документирующее устройство. Block 8 - on-board computing and documenting device.
Блок 9 - схема контроля. Block 9 - control circuit.
Блок 10 - ответчик прохода маркера дистанции.
Блок 11 - блок датчиков дистанции. Block 11 - block distance sensors.
Блоки 1-11 характеризуют прототип. Blocks 1-11 characterize the prototype.
Дополнительно к блокам 1-11 в робототехнический комплекс для внутреннего контроля герметичности магистрального газопровода введены следующие блоки. In addition to blocks 1-11, the following blocks have been introduced into the robotic complex for internal leak tightness control of the main gas pipeline.
Блок 12 - блок синхронизации. Block 12 is a synchronization block.
В качестве такого блока может использоваться формирователь - устройство, преобразующее с помощью усилительных приборов кривые тока одной формы в кривые тока других форм, в частности, в регулярно повторяющиеся импульсы определенной формы, длительности и скважности [см. М.Л.Каганов, Промышленная электроника. - М.: Высшая школа, 1968, стр. 200]. Такой формирователь, используемый в качестве блока 12, должен иметь два канала (два выхода), временной интервал между импульсами, генерируемыми в каждом из указанных каналов, определяется из соотношения:
где τ - время задержки генерирования импульса в первом канале относительно второго канала, с;
l - расстояние между излучателями магнитных волн, км;
c - скорость распределения магнитных волн в трубопроводе, км/с.As such a block, a shaper can be used - a device that converts current curves of one form into current curves of other forms with the help of amplifying devices, in particular, into regularly repeating pulses of a certain shape, duration and duty cycle [see M.L. Kaganov, Industrial Electronics. - M.: Higher School, 1968, p. 200]. Such a shaper used as block 12 should have two channels (two outputs), the time interval between pulses generated in each of these channels is determined from the ratio:
where τ is the delay time of pulse generation in the first channel relative to the second channel, s;
l is the distance between the emitters of magnetic waves, km;
c is the velocity of distribution of magnetic waves in the pipeline, km / s.
Блоки 13 и 14 - соответственно первый и второй излучатели магнитных волн. Blocks 13 and 14 are respectively the first and second emitters of magnetic waves.
Для возбуждения волн H01 в круглом металлическом трубопроводе возможно использование в качестве излучателя продольной щели или петли, расположенной в плоскости поперечного сечения трубопровода [см. Изюмова Т.И., Свиридов В. Т. Волноводы, коаксиальные и полосковые линии. - М.: Энергия, 1975, стр. 27 - 28]. Частоту возбуждаемых колебаний можно определить из соотношения
где f - частота магнитных волн, Гц;
c - скорость света, м/с;
a - радиус сечения трубопровода, м.To excite H 01 waves in a round metal pipe, it is possible to use a longitudinal slit or a loop located in the plane of the pipeline cross-section as a radiator [see Izyumova T.I., Sviridov V.T. Waveguides, coaxial and strip lines. - M.: Energy, 1975, p. 27 - 28]. The frequency of the excited oscillations can be determined from the relation
where f is the frequency of magnetic waves, Hz;
c is the speed of light, m / s;
a is the radius of the cross section of the pipeline, m
Так как диаметр применяемых магистральных газопроводов составляет 1420; 1220; 1020; 820 и 720 мм, то в соответствии с соотношением (2) для магистральных газопроводов частоты возбуждаемых в излучателях магнитных волн 13 и 14 колебаний должны быть соответственно не менее 257; 300; 358; 446 и 508 МГц. Since the diameter of the used gas pipelines is 1420; 1220; 1020; 820 and 720 mm, then, in accordance with relation (2) for main gas pipelines, the frequencies of the oscillations 13 and 14 of the oscillations excited in the emitters should be at least 257, respectively; 300; 358; 446 and 508 MHz.
Блок 15 - передатчик. В качестве него может использоваться радиопередатчик, обеспечивающий радиосвязь на расстоянии, соответствующем удалению финишной позиции 2 и стартовой позиции 1. Block 15 is a transmitter. As it can be used a radio transmitter that provides radio communication at a distance corresponding to the removal of the
Блок 16 - приемник. В качестве него может использоваться радиоприемник, работающий на частоте передатчика 15. Block 16 is the receiver. As it can be used a radio operating at a frequency of the transmitter 15.
Блок 17 - приемник магнитных волн. В качестве него может использоваться один из известных приемников СВЧ диапазона (работающий в диапазоне выше соответственно 257; 300; 358; 446 и 508 МГц). [См. вышеприведенный источник, стр. 4]. Block 17 is a receiver of magnetic waves. As it can be used one of the well-known microwave receivers (operating in the range above, respectively 257; 300; 358; 446 and 508 MHz). [Cm. above source, p. 4].
Блок 18 - навигационный вычислитель. В качестве него может использоваться, в частности, вычислитель, применяемый в приемокоординаторе "Челн", разработанном украинским КБ "Орион" при участии петербургского Государственного научно-исследовательского навигационного гидрографического института Министерства Обороны РФ и предназначенном для непрерывного определения координат объектов и обеспечения движения по заданному маршруту [см. "Челн" уместится в солдатском котелке. "Санкт-Петербургские ведомости" от 4 августа 1994 г.]. Block 18 is a navigation computer. As it can be used, in particular, a calculator used in the Cheln receiver, developed by the Ukrainian Design Bureau Orion with the participation of the St. Petersburg State Scientific Research Navigation Hydrographic Institute of the Ministry of Defense of the Russian Federation and designed to continuously determine the coordinates of objects and ensure movement along a given route [cm. "Cheln" fits in a soldier's bowler hat. "St. Petersburg Gazette" of August 4, 1994].
Блок 19 - блок связи. Он представляет собой последовательно соединенные блок "НЕ" 20, блок "И" 21 и блок "ИЛИ" 22. Вход блока "НЕ" 20 подсоединен к выходу блока 10 - ответчика прохода маркера дистанции. Второй вход блока "И" 21 подсоединен к выходу приемника магнитных волн 17 через навигационный вычислитель 18. Второй вход блока "ИЛИ" 22 подсоединен к выходу блока датчиков дистанции 11, а выход блока "ИЛИ" 22 подсоединен к второму входу блока коммутации и аналого-цифрового преобразования 7. Block 19 - communication unit. It is a series-connected block "NOT" 20, the block "AND" 21 and the block "OR" 22. The input of the block "NOT" 20 is connected to the output of the block 10 - transponder passage marker distance. The second input of the AND block 21 is connected to the output of the magnetic wave receiver 17 through the navigation computer 18. The second input of the OR block 22 is connected to the output of the distance sensor unit 11, and the output of the OR block 22 is connected to the second input of the switching unit and the analog digital conversion 7.
Блоки 23 и 24 - усилители магнитных волн. Введение указанных блоков в схему предлагаемого робототехнического комплекса необходимо в том случае, когда расстояние между стартовой 1 и финишной 2 позициями превышает так называемую длину усилительного участка, определяемую затуханием энергии магнитной волны в стенках волновода [см. Ефимов И.Е., Шермина Г.А. Волноводные линии передачи. - М.: Связь, 1979. стр. 64 - 65]. Blocks 23 and 24 are amplifiers of magnetic waves. The introduction of these blocks in the scheme of the proposed robotic complex is necessary in the case when the distance between the
Коэффициент затухания для волны α в круглом трубопроводе, заполненном газом, можно оценить из соотношения [см. вышеуказанный источник, стр. 51, 62]:
где α - коэффициент затухания, дБ/м;
K - коэффициент, учитывающий материал стенок трубопровода;
λ - длина волны, м.The attenuation coefficient for wave α in a circular pipeline filled with gas can be estimated from the relation [see above source, p. 51, 62]:
where α is the attenuation coefficient, dB / m;
K - coefficient taking into account the material of the walls of the pipeline;
λ is the wavelength, m
Коэффициент K определяется из соотношения:
где ρ и ρCu - соответственно удельное сопротивление материала стенок трубопровода и меди (ρCu = 0,015500 м•мм2/м);
μ и μCu - соответственно магнитная проницаемость материала стенок трубопровода и меди (μCu ≈ 4π•10-7Г/м).
Для прямолинейного участка газопровода без отводов, характерного для подводного участка газопровода, степень ослабления магнитной волны типа H01 в зависимости от расстояния между внутритрубным зондом и одним из излучателей иллюстрирует чертеж, где на фиг. 2 представлены значения коэффициента ослабления α для трубопроводов различного диаметра в предположении, что трубопровод изготовлен из стали с μ/μCu = 200 [см. вышеуказанный источник, стр. 22].The coefficient K is determined from the ratio:
where ρ and ρ Cu are the resistivity of the material of the walls of the pipeline and copper, respectively (ρ Cu = 0.015500 m • mm 2 / m);
μ and μ Cu are the magnetic permeability of the material of the walls of the pipeline and copper, respectively (μ Cu ≈ 4π • 10 -7 G / m).
For a straight section of a gas pipeline without branches, characteristic of an underwater section of a gas pipeline, the degree of attenuation of a magnetic wave of type H 01 depending on the distance between the in-tube probe and one of the emitters is illustrated in the drawing, where in FIG. Figure 2 shows the attenuation coefficient α for pipelines of various diameters under the assumption that the pipeline is made of steel with μ / μ Cu = 200 [see above source, p. 22].
Как следует из фиг. 2, при экономически целесообразной линии с коэффициентом затухания более 100 дБ/км и при использовании волн длиной 6 - 8 (50 - 37,5 ГГц) [см. вышеуказанный источник, стр. 64] длина усилительного участка может составлять порядка 100 км. Следовательно, введение блоков 23 и 24 - усилителей магнитных волн необходимо, когда расстояние между стартовой 1 и финишной 2 позициями превышает 100 км. As follows from FIG. 2, with an economically feasible line with an attenuation coefficient of more than 100 dB / km and when using waves with a length of 6-8 (50-37.5 GHz) [see the above source, p. 64], the length of the amplification section can be about 100 km. Therefore, the introduction of blocks 23 and 24 - amplifiers of magnetic waves is necessary when the distance between the
Робототехнический комплекс для внутреннего контроля герметичности газопровода работает следующим образом. Robotic complex for internal control of the tightness of the pipeline works as follows.
Помещенный в стартовую позицию 1 внутритрубный зонд 5 начинает свое движение в трубопроводе 3 под действием разности давлений перекачиваемого газа до и после зонда. При этом скорость движения зонда может составлять 16-30 км/час. При проходе зондом 5 места расположения маркера дистанции 4 срабатывает ответчик прохода маркера дистанции 10 и на выходе последнего формируется сигнал, пропорциональный расстоянию, отделяющему маркер дистанции 4 от ответчика прохода маркера 10. Этот сигнал поступает на вход блока датчиков дистанции 11, и на выходе последнего формируется сигнал, содержащий информацию о дистанции, пройденной внутритрубным зондом 5. The in-tube probe 5 placed in the starting
Сигнал с выхода блока датчиков дистанции 11 в прототипе поступает в блок коммутации и аналого-цифрового преобразования 7 через второй вход последнего и через него в бортовое вычислительное и документирующее устройство 8. Одновременно через первый вход блока коммутации и аналого-цифрового преобразования 7 в бортовое вычислительное и документирующее устройство 8 поступает информация из блока датчиков течи 6. Таким образом, местоположение течи в трубе 3 документируется в соответствии с дистанцией, пройденной внутритрубным зондом 5 и вычисленной в блоке датчиков дистанции 11. Работа блоков 1-8 и 10, 11 контролируется схемой контроля 9. The signal from the output of the distance sensor block 11 in the prototype enters the switching and analog-to-digital conversion unit 7 through the second input of the latter and through it to the on-board computing and documenting device 8. At the same time, through the first input of the switching unit and analog-to-digital conversion 7 to the on-board computing and the documenting device 8 receives information from the leak sensor block 6. Thus, the location of the leak in the
Так работает прототип. В предложенном техническом решении выход блока датчиков дистанции 11 соединен с вторым входом коммутации и аналого-цифрового преобразования 7 через второй вход блока "ИЛИ" 22. Поэтому при наличии сигнала на выходе ответчика прохода маркера дистанции 10 схема предлагаемого технического решения работает аналогично схеме прототипа (на первом входе блока "И" 21 в этом случае сигнал отсутствует, поэтому и на первом входе блока "ИЛИ" 22 сигнал также отсутствует). Если же маркер дистанции 4 на трубе отсутствует или не функционирует, то предложенное техническое решение работает следующим образом. This is how the prototype works. In the proposed technical solution, the output of the block of distance sensors 11 is connected to the second input of the switching and analog-to-digital conversion 7 through the second input of the OR block 22. Therefore, if there is a signal at the output of the transponder of the passage of the
На первом и втором входах блока синхронизации 12 формируются сигналы с задержкой времени относительно друг друга. Эти сигналы поступают соответственно на вход первого излучателя магнитных волн 13, установленного на стартовой позиции 1, и на вход передатчика 15. Излучение передатчика 15 принимается приемником 16, в результате чего на выходе приемника 16 формируется сигнал, который поступает на вход второго излучателя магнитных волн, установленного на финишной позиции 2. At the first and second inputs of the synchronization unit 12, signals with a time delay relative to each other are formed. These signals are respectively supplied to the input of the first magnetic wave emitter 13, installed at the
Задержку времени в блоке синхронизации 12 в соответствии с соотношением (1) выбирают такой, чтобы первый 13 и второй 14 излучатели магнитных волн генерировали пакеты магнитных волн одновременно. Магнитные колебания типа H01 воспринимаются приемником магнитных волн 17, установленным на внутритрубном зонде 5, и на выходе приемника магнитных волн 17 формируется сигнал, который поступает на вход навигационного определителя 18. На выходе навигационного определителя 18 формируется сигнал, аналогичный сигналу, формируемому на выходе блока датчиков дистанции 11. Этот сигнал поступает на второй вход блока "И" 21. Так как в случае отсутствия сигнала на выходе ответчика прохода маркера дистанции 10 на первом входе блока "И" 21 сигнал присутствует, то сигнал с выхода навигационного определителя 18 через блок "И" 21 поступает на первый вход блока "ИЛИ" 22 и через него на второй вход блока коммутации и аналого-цифрового преобразователя 7.The time delay in the synchronization unit 12 in accordance with relation (1) is chosen such that the first 13 and second 14 emitters of the magnetic waves generate packets of magnetic waves simultaneously. Magnetic vibrations of type H 01 are perceived by the magnetic wave receiver 17 mounted on the in-tube probe 5, and a signal is generated at the output of the magnetic wave receiver 17, which is fed to the input of the navigation determiner 18. At the output of the navigation determinant 18, a signal similar to the signal generated at the output of the block distance sensors 11. This signal is fed to the second input of the "And" block 21. Since in the absence of a signal at the output of the transponder
В случае введения в схему робототехнического комплекса усилителей 23 и 24 излучения, генерируемые излучателями магнитных волн 13 и 14, усиливаются соответственно усилителями 23 и 24, и приемник магнитных волн 17 в радиусе действия этих усилителей воспринимает усиленные усилителями магнитные волны. Конструкция таких усилителей в настоящее время отработана [см. вышеуказанный источник, стр. 69]. В остальном схема работает аналогично прототипу. In the case of the introduction of amplifiers 23 and 24 into the circuit of the robotic complex, the radiation generated by the emitters of the magnetic waves 13 and 14 are amplified by the amplifiers 23 and 24, respectively, and the receiver of the magnetic waves 17 receives the amplified magnetic waves in the range of these amplifiers. The design of such amplifiers is currently developed [see above source, p. 69]. The rest of the circuit works similarly to the prototype.
Таким образом, на основе анализа структуры и функционирования предложенного технического решения, а также оценки его работоспособности применительно к условиям магистральных газопроводов можно заключить, что робототехнический комплекс для внутритрубного контроля магистральных газопроводов, в котором реализовано данное решение, обладает преимуществами, отвечающими поставленной цели - повышению точности определения координат внутритрубного зонда, а следовательно, и точности определения места течи в подводном газопроводе при использовании информации от данного робототехнического комплекса при локализации и ликвидации аварий на подводных газопроводах, связанных с повреждением или потерей маркеров дистанции на трубе. Thus, based on an analysis of the structure and functioning of the proposed technical solution, as well as an assessment of its performance in relation to the conditions of gas pipelines, it can be concluded that the robotic system for in-line monitoring of gas pipelines in which this solution is implemented has advantages that meet the stated goal of improving accuracy determining the coordinates of the in-tube probe, and therefore the accuracy of determining the place of a leak in an underwater gas pipeline using information from this robotic complex in the localization and elimination of accidents in underwater gas pipelines associated with damage or loss of distance markers on the pipe.
Реализация предложения отвечает целям безопасности проведения аварийно-спасательных работ на море и в прибрежных районах, так как обеспечивает уменьшение времени поиска места аварии, а следовательно. и времени нахождения личного состава аварийно-спасательных судов в районе повышенной экологической опасности (особенно если по подводному трубопроводу перекачивался продукт с повышенным содержанием серы). The implementation of the proposal meets the safety objectives of conducting rescue operations at sea and in coastal areas, as it provides a reduction in the search time for the accident site, and therefore. and the time spent by the personnel of emergency rescue vessels in the area of increased environmental hazard (especially if a product with a high sulfur content was pumped through an underwater pipeline).
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98100331A RU2143636C1 (en) | 1998-01-06 | 1998-01-06 | Robotic system for internal inspection of gas lines for tightness |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98100331A RU2143636C1 (en) | 1998-01-06 | 1998-01-06 | Robotic system for internal inspection of gas lines for tightness |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU98100331A RU98100331A (en) | 1999-09-20 |
| RU2143636C1 true RU2143636C1 (en) | 1999-12-27 |
Family
ID=20201031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98100331A RU2143636C1 (en) | 1998-01-06 | 1998-01-06 | Robotic system for internal inspection of gas lines for tightness |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2143636C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2511057C1 (en) * | 2012-10-30 | 2014-04-10 | Открытое Акционерное Общество (ОАО) "Оргэнергогаз" | Complex for semi-natural tests of inertial navigation systems of internal pipe inspecting charges |
-
1998
- 1998-01-06 RU RU98100331A patent/RU2143636C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Амфилохиев В.Б. и др. Всероссийская научно-техническая конференция "Научно-технические проблемы создания средств подъема и утилизации затонувших объектов", Тезисы докладов, СПб ГМТУ. - С.-П., 1994, с.46-47. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2511057C1 (en) * | 2012-10-30 | 2014-04-10 | Открытое Акционерное Общество (ОАО) "Оргэнергогаз" | Complex for semi-natural tests of inertial navigation systems of internal pipe inspecting charges |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102417558B1 (en) | Detection and Monitoring of Changes in Metal Structures Using Multimode Acoustic Signals | |
| US10094659B2 (en) | Method and apparatus for determining properties of a pipeline, in particular the position of a branch of a sewage pipeline | |
| RU2635016C2 (en) | Intra-tube projectile with wireless data transmission system | |
| US10527514B2 (en) | System and method for real time remote measurement of geometric parameters of a pipeline in the launch step, through sound waves | |
| CA2728818A1 (en) | Apparatus and method to locate an object in a pipeline | |
| CN102980942B (en) | Metal pipeline detection method | |
| CN109915738B (en) | Pipeline ultrasonic attenuation detection system and method | |
| US7852091B2 (en) | Microwave determination of location and speed of an object inside a pipe | |
| KR102434025B1 (en) | Method for detecting buried metal using synchronous detection method and device therefor | |
| US20110170374A1 (en) | Method of determining position where work is done in space surrounded by surfaces and work result management device | |
| CN114610079B (en) | Two-dimensional control method and system based on extremely-low-frequency magnetic sensing | |
| RU2685578C1 (en) | Method for remote monitoring and diagnostics of condition of structures and engineering structures and device for its implementation | |
| CN103196991A (en) | Complete-coverage transient electromagnetic detection method for continuously diagnosing corrosion and defects of pipe body metal | |
| RU2143636C1 (en) | Robotic system for internal inspection of gas lines for tightness | |
| CN100390531C (en) | Gas pipeline leakage detecting and positioning method and system based on microwave technology | |
| JP3119321B2 (en) | Detection method of target points in buried pipes | |
| RU2586258C1 (en) | Pigging system with rope drawing | |
| JP2001235089A (en) | Pig locator and method of chasing pig | |
| EP0042212A1 (en) | Pipeline leak location | |
| RU2521717C1 (en) | Method of passive acoustic monitoring of demersal gas-liquid flows | |
| SU1710930A1 (en) | Method of determining leakage point in pipeline | |
| KR200378954Y1 (en) | Leakage Searching System for Gas | |
| RU2474812C1 (en) | Method of detecting defects in pipelines | |
| JPH09196798A (en) | Method and apparatus for detecting leakage from water pipe | |
| RU2196271C2 (en) | Method for detection of pipeline break-down point |