RU2247958C2 - Method and device for remote testing of structures - Google Patents

Method and device for remote testing of structures Download PDF

Info

Publication number
RU2247958C2
RU2247958C2 RU2003108428/28A RU2003108428A RU2247958C2 RU 2247958 C2 RU2247958 C2 RU 2247958C2 RU 2003108428/28 A RU2003108428/28 A RU 2003108428/28A RU 2003108428 A RU2003108428 A RU 2003108428A RU 2247958 C2 RU2247958 C2 RU 2247958C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
measurement units
signals
control point
state
recorded
Prior art date
Application number
RU2003108428/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003108428A (en
Inventor
О.Т. Прохожаев (RU)
О.Т. Прохожаев
Н.Г. Петров (RU)
Н.Г. Петров
И.Ф. Егоров (RU)
И.Ф. Егоров
В.А. Усошин (RU)
В.А. Усошин
В.В. Семенюга (RU)
В.В. Семенюга
А.Н. Попенко (RU)
А.Н. Попенко
С.В. Михайлюк (RU)
С.В. Михайлюк
Original Assignee
Дочернее открытое акционерное общество ДАО "Оргэнергогаз"
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 Дочернее открытое акционерное общество ДАО "Оргэнергогаз" filed Critical Дочернее открытое акционерное общество ДАО "Оргэнергогаз"
Priority to RU2003108428/28A priority Critical patent/RU2247958C2/en
Publication of RU2003108428A publication Critical patent/RU2003108428A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2247958C2 publication Critical patent/RU2247958C2/en

Links

Landscapes

  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Selective Calling Equipment (AREA)
  • Pipeline Systems (AREA)

Abstract

FIELD: testing engineering.
SUBSTANCE: method comprises recording signals from measuring units mounted at the sites of structure to be tested and comparing the signals with reference signals. The device comprises measuring units, transducers, connecting lines, and controller.
EFFECT: enhanced reliability of testing.
2 cl, 1 dwg, 6 tbl

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для непрерывного неразрушающего контроля, оценки и прогнозирования технического состояния конструкции и инженерных сооружений, например участков трубопроводов, в течение всего периода их эксплуатации.The invention relates to measuring technique and can be used for continuous non-destructive testing, assessment and prediction of the technical condition of the structure and engineering structures, for example sections of pipelines, during the entire period of their operation.

Проблему повышения технической безопасности и устойчивости функционирования трубопроводов решают различными способами.The problem of improving technical safety and the stability of the functioning of pipelines is solved in various ways.

Известен ультразвуковой способ контроля напряженного состояния газопровода, основанный на измерении прироста напряжений в металле трубы (О.О.Фесенко, Р.Н. и др. “Ультразвуковой способ контроля напряженного состояния газопроводов”, Газовая промышленность. - 2001 г., №5, с.34-35). Суть способа заключается в возбуждении в стенке трубы сдвиговых и продольных волн, скорость распространения которых в металле зависит от уровня и знака текущих напряжений в трубе. В каждой измерительной точке устанавливают три датчика: сдвиговых волн в продольном направлении трубы, сдвиговых волн в кольцевом направлении и продольных волн. Это позволяет контролировать уровень напряжений, как в кольцевом направлении трубы, так и в продольном. (Погрешность измерения прироста напряжений Δ σ по результатам лабораторных испытаний составляет ± 1 кг/мм2).A known ultrasonic method for monitoring the stress state of a gas pipeline, based on measuring the increase in stress in the pipe metal (O.O. Fesenko, RN, etc. "Ultrasonic method for monitoring the stress state of gas pipelines", Gas industry. - 2001, No. 5, p. 34-35). The essence of the method is to excite shear and longitudinal waves in the pipe wall, the propagation velocity of which in the metal depends on the level and sign of the current stresses in the pipe. Three sensors are installed at each measuring point: shear waves in the longitudinal direction of the pipe, shear waves in the annular direction and longitudinal waves. This allows you to control the stress level, both in the annular direction of the pipe, and in the longitudinal. (The error in measuring the increase in stress Δ σ according to the results of laboratory tests is ± 1 kg / mm 2 ).

Недостатком данного решения является невозможность получения полной и достоверной информации о состоянии трубопровода без применения других методов оценки.The disadvantage of this solution is the impossibility of obtaining complete and reliable information about the state of the pipeline without the use of other assessment methods.

Известен способ предотвращения утечек текучих продуктов на трубопроводном транспорте, заключающийся в определении спадов давления и других параметров, характеризующих утечку на контролируемых участках, путем измерений и передачи данных об измерениях в региональные центры управления трубопроводами (РЦУ) через спутники связи, машинном (с помощью ЭВМ) расчете величин и мест утечек, основанном на сравнении текущих данных измерений с полученными ранее эталонными данными, принятии и передаче через спутники связи в зону аварийных участков и осуществлении управляющих воздействий по устранению утечек (заявка РФ №95100443, МПК7 F 17 D 5/00, опубл. 10.01.97 г.). При эксплуатации трубопроводов производится периодическое сравнение данных по давлению с эталонными, что позволяет повысить чувствительность и точность контроля. (Примерно на порядок по сравнению со случаем непосредственных измерений).There is a method of preventing leakage of fluid products in pipeline transport, which consists in determining pressure drops and other parameters characterizing leakage in controlled areas by measuring and transmitting measurement data to regional pipeline control centers (RCUs) via communication satellites, by machine (using a computer) calculation of values and locations of leaks, based on a comparison of current measurement data with previously obtained reference data, reception and transmission via communication satellites to the area of emergency sections and implementation of control actions to eliminate leaks (RF application No. 95100443, IPC 7 F 17 D 5/00, publ. 10.01.97). During operation of pipelines, pressure data are periodically compared with reference data, which allows to increase the sensitivity and accuracy of control. (About an order of magnitude compared with the case of direct measurements).

Известен способ непрерывного контроля за работой насосно-трубопроводных систем для перекачки воды и нефтепродуктов, заключающийся в измерении давления на приеме и выходе каждого электронасоса, давления на каждом насосе в начале и в конце трубопровода после насоса и перед насосом, вычисляют мощности, действующие на валах насосов и их расходные коэффициенты, замеряют перепад давления на трубопроводе по манометрам и вычисляют перепад давления по формулам и по полученным данным проводят диагностику и анализ работы системы насосы - трубопровод по каждому контролируемому участку (патент РФ №2114325, МПК7 F 04 D 13/06, опубл. 27.06.98 г.).A known method of continuous monitoring of the operation of pumping systems for pumping water and oil products, which consists in measuring the pressure at the inlet and outlet of each electric pump, the pressure at each pump at the beginning and at the end of the pipeline after the pump and before the pump, calculate the power acting on the pump shafts and their flow coefficients, measure the pressure drop across the pipeline using manometers and calculate the pressure drop using the formulas and, using the data obtained, diagnose and analyze the operation of the pump-pipe system gadfly for each controlled area (RF patent No. 2114325, IPC 7 F 04 D 13/06, publ. 06/27/98).

Применение описанных способов позволяет определить наличие аварийных ситуаций на трубопроводе, но не позволяет прогнозировать моменты их появления, так как данные способы работают при наличии утечек.The application of the described methods allows to determine the presence of emergency situations on the pipeline, but does not allow to predict the moments of their occurrence, since these methods work in the presence of leaks.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ дистанционного контроля и диагностики состояния конструкции и инженерных сооружений, заключающийся в том, что на пункте контроля регистрируют сигналы с блоков измерения, установленных в местах диагностирования, сравнивают их с заранее зафиксированными значениями, и по отклонению поступивших сигналов от заранее зафиксированных судят о наличии изменений контролируемых параметров (патент РФ 2146810, МПК7 G 01 М 5/00, G 08 С 17/02, опубл. 20.03.00 г.). Кодированные радиосигналы, каждый из которых соответствует коду одного из блоков измерения, формируют на пункте контроля, производят опрос блоков измерения кодированными радиосигналами, принимают сигналы на блоках измерения, производят сравнение кода блока измерения с кодом сигнала опроса и при их совпадении производят с соответствующего блока измерения передачу на пункт контроля сигнала, несущего измерительную информацию, а сравнение ее с заранее зафиксированным значением производят на пункте контроля.Closest to the claimed method is a method for remote monitoring and diagnostics of the state of the structure and engineering structures, which consists in the fact that at the control point, signals are recorded from the measurement units installed in the places of diagnosis, they are compared with pre-recorded values, and the deviation of the received signals from in advance fixed judges of the presence of changes in controlled parameters (RF patent 2146810, IPC 7 G 01 M 5/00, G 08 C 17/02, publ. 20.03.00). Coded radio signals, each of which corresponds to the code of one of the measurement units, is formed at the control point, the measurement units are interrogated by coded radio signals, signals are received on the measurement units, the code of the measurement unit is compared with the code of the interrogation signal and, if they match, they transmit from the corresponding measurement unit to the control point of the signal carrying the measurement information, and its comparison with a pre-recorded value is performed at the control point.

Недостатком этого способа является высокая погрешность при оценке изменений величины контролируемых параметров, возникающая из-за отсутствия информации о зависимости выходных сигналов блоков измерения от внешнего воздействия на контролируемый участок трубопроводной конструкции как целого, и отсутствие информации о "нулевом" состоянии конструкции, так как за заранее зафиксированное значение выходных сигналов блоков измерения принимается значение, которое в реальном трубопроводе может таковым не оказаться.The disadvantage of this method is the high error in assessing changes in the magnitude of the monitored parameters, arising due to the lack of information about the dependence of the output signals of the measurement units on the external impact on the monitored section of the pipeline structure as a whole, and the lack of information about the “zero” state of the structure, since in advance The fixed value of the output signals of the measurement units is taken to be a value that may not be such in a real pipeline.

Для осуществления способа контроля и диагностики состояния конструкции и инженерных сооружений необходимы устройства.To implement the method of monitoring and diagnosing the state of the structure and engineering structures, devices are needed.

Известно устройство автоматического диагностирования состояния конструкции (патент РФ №2037798, МПК7 G 01 М 3/18, опубл. 19.06.95 г.). Оно состоит из датчиков давления на концах трубопровода в линиях связи. Обработка сигналов в этих линиях производится блоками электронной логики, непрерывно регистрируется по этим сигналам изменение давления в трубопроводе и по пороговым значениям этих изменений оценивают состояние трубопровода.A device for automatically diagnosing the state of construction (RF patent No. 2037798, IPC 7 G 01 M 3/18, publ. 06/19/95). It consists of pressure sensors at the ends of the pipeline in communication lines. The processing of signals in these lines is carried out by electronic logic units, the pressure change in the pipeline is continuously recorded using these signals, and the state of the pipeline is assessed by threshold values of these changes.

Недостатком известного устройства является то, что оно является только индикатором аварийной ситуации.A disadvantage of the known device is that it is only an indicator of an emergency.

Известно устройство дистанционного контроля работоспособности станции катодной защиты на магистральных трубопроводах, которое содержит трубопровод в качестве канала связи, согласующий блок и пункт сбора информации, содержащий фильтр низких частот и усилитель с индикацией (патент РФ №2006953, МПК7 G 08 С 19/02, опубл. 30.01.94 г.). Источником информационного сигнала в нем является генератор, выполненный с инфранизкой частотой пульсаций отрицательной полярности однополупериодного выпрямленного напряжения, подключенный сигнальным проводом к минусной клемме станции и через согласующий блок к электромагнитному датчику, общим - к автономному анодному заземлителю. Устройство содержит последовательно соединенные между собой избирательные фильтры, соединенные с трубопроводом, усилитель с индикацией и заземлитель. Устройство позволяет значительно повысить дальность и количество передачи сигналов контроля.A device for remote monitoring the health of the cathodic protection station on trunk pipelines, which contains a pipeline as a communication channel, a matching unit and an information collection point containing a low-pass filter and an amplifier with indication (RF patent No. 2006953, IPC 7 G 08 C 19/02, publ. 30.01.94 g.). The source of the information signal in it is a generator made with an infralow pulsation frequency of negative polarity of a half-wave rectified voltage, connected by a signal wire to the negative terminal of the station and through the matching unit to an electromagnetic sensor, common to an autonomous anode ground electrode. The device contains series-connected interconnected selective filters connected to the pipeline, an amplifier with an indication and an earthing switch. The device can significantly increase the range and number of transmission of control signals.

Недостатком устройства является то, что с помощью этого устройства можно оценить только один параметр, который в полной мере не отражает состояние конструкции.The disadvantage of this device is that using this device you can evaluate only one parameter, which does not fully reflect the state of the structure.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство дистанционного контроля и диагностики состояния конструкции, содержащее пункт контроля, блоки измерения, размещенные в местах диагностирования, преобразователи, линию связи, контроллер (патент РФ №2146810, МПК7 G 01 М 5/00, G 08 С 17/02, опубл. 20.03.00 г.). В известном устройстве блоки измерения установлены на поверхности конструкции. Пункт контроля выполнен в виде ЭВМ с принтером, блоком последовательного интерфейса, соединенного с ее входом-выходом; соединенных последовательно кодера, модулятора, радиоприемопередатчика, демодулятора и декодера, выход которого связан со вторым входом блока последовательного интерфейса, второй выход которого соединен с входом кодера. Каждый блок измерения выполнен в виде последовательно соединенных коммутатора, вторичного блока питания датчика горизонта, аналого-цифрового преобразователя, кодера, модулятора, радио приемопередатчика, демодулятора, декодера со схемой сравнения, выход которого подключен к первому входу коммутатора, к второму входу которого подключен автономный источник питания, а линией связи является линия радиосвязи через антенны радиоприемопередатчика.Closest to the claimed device is a device for remote monitoring and diagnostics of the state of the structure, containing a control point, measuring units located in the places of diagnosis, transducers, a communication line, a controller (RF patent No. 2146810, IPC 7 G 01 M 5/00, G 08 C 17/02, publ. 20.03.00 g.). In the known device, the measurement units are mounted on the surface of the structure. The control point is made in the form of a computer with a printer, a serial interface unit connected to its input-output; connected in series to an encoder, modulator, radio transceiver, demodulator and decoder, the output of which is connected to the second input of the serial interface unit, the second output of which is connected to the input of the encoder. Each measurement unit is made in the form of a series-connected switch, a secondary horizon sensor power supply, an analog-to-digital converter, an encoder, a modulator, a radio transceiver, a demodulator, a decoder with a comparison circuit, the output of which is connected to the first input of the switch, to the second input of which an autonomous source is connected power supply, and the communication line is the radio link through the antenna of the radio transceiver.

Этому устройству присущи все недостатки способа, на котором это устройство основано. Кроме этого, при размещении, креплении и защите блоков измерения на поверхности трубопровода возникают дополнительные погрешности, обусловленные наличием на трубопроводе неконтролируемого внешнего воздействия.This device has all the disadvantages of the method on which this device is based. In addition, when placing, attaching and protecting the measurement units on the surface of the pipeline, additional errors arise due to the presence of uncontrolled external influences on the pipeline.

Технической задачей является создание способа получения достоверной, точной и своевременной информации о состоянии конструкции и инженерных сооружений.The technical task is to create a way to obtain reliable, accurate and timely information about the state of the structure and engineering structures.

Для решения технической задачи предлагается в способе дистанционного контроля и диагностики состояния конструкции и инженерных сооружений, заключающемся в том, что на пункте контроля регистрируют сигналы с блоков измерения, установленных в местах диагностирования конструкции, сравнивают их с заранее зафиксированными значениями, и по отклонению поступивших сигналов от заранее зафиксированных, судят о наличии изменений контролируемых параметров, изготавливают элемент конструкции из того же материала, что и вся конструкция, размещают на нем блоки измерения, проводят метрологическую аттестацию элемента с размещенными на нем блоками измерения путем установления зависимостей между сигналами с блоков измерения и калиброванными внешними воздействиями, регистрируют эти зависимости на пульте контроля и используют их в качестве заранее зафиксированных сигналов, врезают элемент с установленными на нем блоками измерения в места диагностирования конструкции, и по отклонению поступивших сигналов с блоков измерения от заранее зарегистрированных сигналов судят о состоянии конструкции.To solve the technical problem, it is proposed in the method of remote monitoring and diagnostics of the state of the structure and engineering structures, which consists in the fact that at the control point, signals are recorded from the measurement units installed in the places of diagnosis of the structure, they are compared with previously fixed values, and the deviation of the received signals from pre-recorded, they judge the presence of changes in the controlled parameters, make a structural element from the same material as the whole structure, place measurement units are carried out on it, metrological certification of the element with the measurement units placed on it is carried out by establishing dependencies between the signals from the measurement units and calibrated external influences, these dependencies are recorded on the control panel and used as pre-recorded signals, the element is inserted with the units installed on it measurements to the places of diagnosis of the structure, and the state is judged by the deviation of the received signals from the measurement units from pre-registered signals Design.

Для осуществления способа применяют устройство дистанционного контроля и диагностики состояния конструкции и инженерных сооружений, содержащее пункт контроля, блоки измерения, размещенные в местах диагностирования конструкции, преобразователи, линию связи, контроллер, причем блоки измерения размещены на метрологически аттестованном элементе конструкции, изготовленном из того же материала, что и вся конструкция, и врезанном в места диагностирования конструкции, при этом элемент конструкции, с размещенными на нем блоками измерения, соединен с соответствующими преобразователями, связанными своими выходами с входом контроллера, подключенного к модему, который через линию связи своим выходом соединен с пунктом контроля.To implement the method, a device for remote monitoring and diagnostics of the state of the structure and engineering structures is used, containing a control point, measurement units located in the places of diagnosis of the structure, transducers, communication line, controller, and the measurement units are placed on a metrologically certified structural element made of the same material that the whole structure, and embedded in the places of diagnosis of the structure, while the structural element, with the measurement units placed on it, one with the appropriate units connected by their outputs to the controller input connected to a modem, which is through link its output connected to the control point.

В отличие от прототипа изготовление элемента конструкции из того же материала, что и вся конструкция, и расположение на нем блоков измерения и его последующая метрологическая аттестация с расположенными на нем блоками измерения путем установления зависимостей между сигналами с блоков измерения и калиброванными внешними воздействиями, позволяет получить достоверные, более точные данные относительно изменений, происходящих с конструкцией и инженерным сооружением. Полученные при аттестации данные в виде статических характеристик записывают в контроллере и на контрольно-измерительном пункте и, установив элемент конструкции на потенциально-опасном участке конструкции, который после аттестации становится многоканальным измерительным устройством, регистрируют поступающие сигналы, которые преобразуют через преобразователи, и сравнивают с начальными, полученными при аттестации статическими характеристиками, а установив отклонение, оценивают состояние эксплуатационных характеристик потенциально-опасного участка конструкции.In contrast to the prototype, the manufacture of a structural element from the same material as the whole structure, and the location of the measurement units on it and its subsequent metrological certification with the measurement units located on it by establishing the relationships between the signals from the measurement units and calibrated external influences, makes it possible to obtain reliable , more accurate data on changes occurring with the design and engineering structure. The data obtained during certification in the form of static characteristics are recorded in the controller and at the control and measuring station and, having installed the structural element on a potentially dangerous section of the structure, which after certification becomes a multichannel measuring device, the incoming signals are recorded, which are converted via converters, and compared with the initial obtained by certification by static characteristics, and having established the deviation, assess the state of operational characteristics a dangerous-area structure.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего способ дистанционного контроля и диагностики состояния конструкции и инженерных сооружений.The drawing shows a block diagram of a device that implements a method for remote monitoring and diagnostics of the state of the structure and engineering structures.

Устройство состоит из элемента конструкции 1, изготовленного из того же материала, что и контролируемый участок конструкции, на котором расположены блоки измерения:The device consists of a structural element 1 made of the same material as the controlled section of the structure on which the measurement units are located:

- деформации 2, например тензорезистивные, оптоэлектронные; механического напряжения 3, например основанные на акустической эмиссии; вибрации 4; давления 5; расхода 6; температуры транспортируемого продукта 7; температуры грунта 8; электрического тока 9; электрического потенциала с электродом сравнения 10.- deformations 2, for example, tensoresistive, optoelectronic; mechanical stress 3, for example based on acoustic emission; vibration 4; pressure 5; expense 6; temperature of the transported product 7; soil temperature 8; electric current 9; electrical potential with a reference electrode 10.

Выходы блоков измерения 2-9 и 10 соединены с входами соответствующих преобразователей 11-19, входы которых, в свою очередь, соединены с входом контроллера 20. Выход контроллера 20 подключен к модему 21, который своим выходом соединен через линию связи 22 с входом удаленного пункта контроля 23.The outputs of the measurement units 2–9 and 10 are connected to the inputs of the corresponding transducers 11–19, the inputs of which, in turn, are connected to the input of the controller 20. The output of the controller 20 is connected to a modem 21, which is connected via a communication line 22 to the input of a remote point control 23.

Способ осуществляется описанным устройством следующим образом (на примере трубопровода).The method is carried out by the described device as follows (for example, a pipeline).

Кодированный командный сигнал с кодом, соответствующим заданному измерительному трубопроводному патрубку, подается с удаленного пункта контроля 23 по линии связи 22 через модем 21 на контроллер 20 и переводит его из ждущего режима в режим измерения. В этом режиме аналоговые сигналы с блоков измерения 2-9, а также, при измерении электрического потенциала, непосредственно с трубопроводного патрубка и электрода сравнения 10 поступают на соответствующие преобразователи 11-19, где осуществляется их необходимое усиление и преобразование сигналов в цифровой вид. Сигналы с преобразователей поступают на вход контроллера 20, представляющий собой микропроцессор с запоминающим устройством, который производит расчет и преобразование информации, поступившей от преобразователей. Результат вычислений подается последовательно на модем 21 и через линию связи 22 на удаленный пункт контроля 23, где этот результат сравнивается с данными, полученными при метрологической аттестации и проводится анализ технического состояния трубопровода.An encoded command signal with a code corresponding to a given measuring pipe, is supplied from a remote control point 23 via a communication line 22 through a modem 21 to the controller 20 and transfers it from standby to measurement mode. In this mode, analog signals from measuring units 2–9, and also, when measuring electric potential, directly from the pipe branch and reference electrode 10 are sent to the corresponding converters 11–19, where they are amplified and converted into digital signals. The signals from the converters are fed to the input of the controller 20, which is a microprocessor with a storage device that calculates and converts the information received from the converters. The calculation result is fed sequentially to the modem 21 and through the communication line 22 to the remote control point 23, where this result is compared with the data obtained during metrological certification and the technical condition of the pipeline is analyzed.

При метрологической аттестации устройства определение статических характеристик блоков измерения и всего устройства в целом проводится по ГОСТ 8.508-84, по которому статические характеристики определяются с заданными уровнями точности и достоверности в виде полиномов от задаваемых внешних воздействий. При этом в качестве внешних воздействий могут выступать:During metrological certification of the device, the determination of the static characteristics of the measurement units and the entire device as a whole is carried out according to GOST 8.508-84, according to which the static characteristics are determined with specified levels of accuracy and reliability in the form of polynomials from the given external influences. In this case, the following can act as external influences:

деформации при растяжении, сжатии, изгибе, кручении, вибрация, температурные воздействия в заданном диапазоне температур.deformation under tension, compression, bending, torsion, vibration, temperature effects in a given temperature range.

Конкретный пример использования предлагаемого способа дистанционного контроля и диагностики состояния конструкции и инженерных сооружений.A specific example of the use of the proposed method for remote monitoring and diagnostics of the state of the structure and engineering structures.

В трубопровод Дн=720 мм δ =8 мм, изготовленного из стали марки 17Г1С, врезают патрубок Дн=720 мм δ =8 мм, изготовленного из стали марки 17Г1С и длиной 100 мм и изготовленного из трубы с теми же техническими характеристиками, что и сам трубопровод.A pipe Dn = 720 mm δ = 8 mm, made of steel grade 17G1S and a length of 100 mm and made of a pipe with the same technical characteristics, is cut into the pipe Dn = 720 mm δ = 8 mm made of steel of 17G1S grade pipeline.

На патрубок устанавливают:On the pipe set:

- тензорезисторные мостовые датчики 1-LS31-6/350 (Германия), для измерения деформации по трем направлениям в одной точке установки (нуль градусов, сорок пять градусов, девяносто градусов), объединенные в группы-розетки. Четыре розетки расположены по периметру патрубка через 90° . Тензорезисторный мостовой датчик состоит из четырех привариваемых тензорезисторов, из которых два являются измерительными, а два термокомпенсационными. Всего используется сорок восемь тензорезисторов, образующих двенадцать мостовых датчиков.- strain gauge bridge sensors 1-LS31-6 / 350 (Germany), for measuring strain in three directions at one installation point (zero degrees, forty-five degrees, ninety degrees), combined into socket groups. Four outlets are located around the pipe at 90 °. The strain gage bridge sensor consists of four welded strain gages, of which two are measuring and two are thermal compensating. A total of forty-eight strain gages are used, forming twelve bridge sensors.

- Платиновый термометр ТСП-0395 для измерения температуры транспортируемого продукта.- Platinum thermometer TSP-0395 for measuring the temperature of the transported product.

- Долговременный электрод сравнения ЭСН-МС2 для измерения уровня потенциала катодной защиты (электрод устанавливается в непосредственной близости от патрубка). Передача данных от электрода сравнения осуществляется с помощью кабеля и разъемов на электронном блоке.- Long-term reference electrode ESN-MS2 for measuring the level of cathodic protection potential (the electrode is installed in the immediate vicinity of the nozzle). Data is transmitted from the reference electrode using a cable and connectors on the electronic unit.

После установки датчиков на патрубке они накрываются крышками. Крышки, оснащенные кабельными вводами, обеспечивают герметизацию.After installing the sensors on the pipe, they are covered with covers. Covers equipped with cable glands provide sealing.

Температурный режим эксплуатации устройства от -10 до +45° С.The temperature mode of operation of the device is from -10 to + 45 ° C.

Далее проводят метрологическую аттестацию патрубка для установления зависимости между сигналами от датчиков и напряженно-деформированным состоянием патрубка от известного внешнего воздействия.Next, metrological certification of the pipe is carried out to establish the relationship between the signals from the sensors and the stress-strain state of the pipe from a known external influence.

Метрологическая аттестация патрубка осуществляется до его врезки в трубопровод.Metrological certification of the pipe is carried out before its insertion into the pipeline.

При нагружении патрубка внутренним давлением (давлением транспортируемого продукта) в металле возникнут напряжения:When the pipe is loaded with internal pressure (pressure of the transported product), stresses will arise in the metal:

σ о=(DВН· Р)/(4· δ )σ about = (D BH · P) / (4 · δ)

σ 90=(DВН· Р)/(2· δ )σ 90 = (D BH · P) / (2 · δ)

σ 45=(σ 090)/2+(σ 090)/2)· соs2φσ 45 = (σ 0 + σ 90 ) / 2 + (σ 090 ) / 2)

где: σ - механические напряжения в направлении измерения 0,45 и 90 градусов, МПа;where: σ - mechanical stresses in the direction of measurement of 0.45 and 90 degrees, MPa;

Р - давление, МПа;P is the pressure, MPa;

DВН - внутренний диаметр патрубка, мм;D BH - inner diameter of the pipe, mm;

δ - толщина стенки, мм.δ is the wall thickness, mm.

Подаваемое испытательное давление контролируется поверенным манометром. Давление меняют от нуля до необходимого значения с определенным интервалом. Механические напряжения на тензодатчиках преобразуются в электрические сигналы, регистрируются в блоке вторичных преобразователей.The supplied test pressure is monitored by a calibrated pressure gauge. The pressure is changed from zero to the desired value with a certain interval. Mechanical stresses on the load cells are converted into electrical signals, recorded in the block of secondary converters.

Полученные зависимости Δ U=f (Р), где Δ U - сигналы разбаланса тензодатчиков, Р - испытательное давление, по приведенным выше соотношениям пересчитываются в зависимости Δ Ui=f (σ i) После установки в трубопровод, используя эти зависимости, оценивают реальные эксплуатационные характеристики участка трубопровода.The obtained dependences Δ U = f (P), where Δ U are the signals of the unbalance of the load cells, P is the test pressure, according to the above ratios are recalculated in the dependence Δ U i = f (σ i ) After installation in the pipeline, using these dependencies, evaluate the real operational characteristics of the pipeline section.

Пример расчета деформаций трубопровода при внутренних давлениях: 4,5 МПа и 5,4 МПа.An example of calculating pipeline deformations at internal pressures: 4.5 MPa and 5.4 MPa.

Исходные данные:Initial data:

Давление 4,5 МПаPressure 4.5 MPa

Таблица 1Table 1 Диаметр наружныйOuter diameter DH D h 720 мм720 mm Толщина стенкиWall thickness δ δ 8 мм8 mm Диаметр внутреннийInner diameter DBH D bh 704 мм704 mm Dвн=Dн-2· δ D int = D n -2 · δ Модуль упругости сталиModulus of elasticity of steel ЕE 2,1· 106 кгс/см2 2.1 · 10 6 kgf / cm 2 Коэффициент ПуассонаPoisson's ratio μ μ 0,30.3 Марка сталиsteel grade 17Г1С17G1S Предел текучестиYield strength σ T σ T 360 МПа360 MPa

Расчет напряжений:Stress calculation:

Таблица 2table 2 Напряжение продольноеLongitudinal voltage σ 0 σ 0 99 МПа99 MPa σ 0=(Dвн· Р)/(4· δ )σ 0 = (Dвн · Р) / (4 · δ) Напряжение кольцевоеRing voltage σ 90 σ 90 198 МПа198 MPa σ 90=(Dвн· Р)/(2· δ )σ 90 = (Dвн · Р) / (2 · δ) Напряжение под углом φ =45° Tension at an angle φ = 45 ° σ 45 σ 45 148,5 МПа148.5 MPa σ 45=(σ 090)/2+((σ 090)/2)· cos2φ σ 45 = (σ 0 + σ 90 ) / 2 + ((σ 090 ) / 2) cos2φ

Расчет относительных деформаций:Calculation of relative deformations:

Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000002
Figure 00000003

Расчет напряжений:Stress calculation:

Таблица 5Table 5 Напряжение продольноеLongitudinal voltage σ 0 σ 0 118,8 МПа118.8 MPa σ 0=(Dвн· Р)/(4· δ )σ 0 = (Dвн · Р) / (4 · δ) Напряжение кольцевоеRing voltage σ 90 σ 90 237,6 МПа237.6 MPa σ 90=(Dвн· Р)/(2· δ )σ 90 = (Dвн · Р) / (2 · δ) Напряжение под углом φ =45° Tension at an angle φ = 45 ° σ 45 σ 45 111,4 МПа111.4 MPa σ 45=(σ 090)/2+
((σ 090)/2)· соs2φ
σ 45 = (σ 0 + σ 90 ) / 2 +
((σ 090 ) / 2)

Расчет относительных деформаций:Calculation of relative deformations:

Таблица 6Table 6 Относительная деформация продольная расчетнаяRelative strain longitudinal design ε 0(р) ε 0 (p) 2,3· 10-4 2.3 · 10 -4 ε 0(р)0/Е-μ · σ 90)/Еε 0 (r) = σ 0 / E-μ · σ 90) / E Относительная деформация поперечная расчетнаяRelative strain transverse calculated ε 90(р) ε 90 (p) 9,6· 10-4 9.6 · 10 -4 ε 90(р)90/Е-(μ · σ 0)/Еε 90 (p) = σ 90 / E- (μ σ 0 ) / E Относительная деформация Под углом φ =45° расчетнаяRelative deformation At an angle φ = 45 ° calculated ε 45(р) ε 45 (p) 5,9· 10-4 5.9 · 10 -4 ε 45(р)=(ε 090)/2+
((ε 090)/2)· соs2φ
ε 45 (p) = (ε 0 + ε 90 ) / 2 +
((ε 090 ) / 2)

Полученные при аттестации данные (см. табл.1-6) и статические характеристики записывают в контроллер.The data obtained during certification (see Table 1-6) and static characteristics are recorded in the controller.

Патрубок с установленными на нем датчиками, который после аттестации становится многоканальным измерительным устройством, устанавливают на потенциально-опасном участке трубопровода, предварительно определенном проектом, и регистрируют поступающие сигналы, которые преобразуются в блоке вторичных преобразователей, и сравнивают с начальными (таблицы 1-6), полученными при аттестации, и по статическим характеристикам, установив отклонение, оценивают состояние эксплуатационных характеристик участка трубопровода.A pipe with sensors installed on it, which after certification becomes a multi-channel measuring device, is installed on a potentially hazardous section of the pipeline, previously determined by the project, and the incoming signals are recorded, which are converted in the secondary transducer block, and compared with the initial ones (tables 1-6), obtained during certification, and by static characteristics, having established the deviation, assess the state of the operational characteristics of the pipeline section.

Предложенное техническое решение позволяет создать простое, надежное, оперативное средство контроля состояния трубопровода в течение всего времени его эксплуатации.The proposed technical solution allows you to create a simple, reliable, operational tool for monitoring the condition of the pipeline during the entire time of its operation.

Claims (2)

1. Способ дистанционного контроля и диагностики состояния конструкции и инженерных сооружений, заключающийся в том, что на пункте контроля регистрируют сигналы с блоков измерения, установленных в местах диагностирования конструкции, сравнивают их с заранее зафиксированными значениями, и по отклонению поступивших сигналов от заранее зафиксированных судят о наличии изменений контролируемых параметров, отличающийся тем, что изготавливают элемент конструкции из того же материала, что и вся конструкция, размещают на нем блоки измерения, проводят метрологическую аттестацию элемента с размещенными на нем блоками измерения путем установления зависимостей между сигналами с блоков измерения и калиброванными внешними воздействиями, регистрируют эти зависимости на пункте контроля и используют их в качестве заранее зафиксированных сигналов, врезают элемент с установленными на нем блоками измерения в места диагностирования конструкции, и по отклонению поступивших сигналов с блоков измерения от заранее зарегистрированных сигналов судят о состоянии конструкции.1. The method of remote monitoring and diagnostics of the state of the structure and engineering structures, which consists in the fact that the control point records the signals from the measurement units installed in the places of diagnosis of the structure, compares them with pre-recorded values, and judges the deviation of the received signals from pre-recorded the presence of changes in the controlled parameters, characterized in that a structural element is made of the same material as the entire structure, the measurement units are placed on it, p they carry out metrological certification of the element with the measurement units placed on it by establishing dependencies between the signals from the measurement units and calibrated external influences, register these dependencies at the control point and use them as pre-recorded signals, insert the element with the measurement units installed on it into the diagnostic places of the structure , and judging by the deviation of the received signals from the measurement units from the previously registered signals, the state of the structure is judged. 2. Устройство дистанционного контроля и диагностики состояния конструкции и инженерных сооружений в соответствии со способом по п.1, содержащее пункт контроля, блоки измерения, размещенные в местах диагностирования конструкции, преобразователи, линию связи, контроллер, отличающееся тем, что блоки измерения размещены на метрологически аттестованном элементе конструкции, изготовленном из того же материала, что и вся конструкция, и врезанном в места диагностирования конструкции, при этом элемент конструкции, с размещенными на нем блоками измерения, соединен с соответствующими преобразователями, связанными своими выходами с входом контроллера, подключенного к модему, который через линию связи своим выходом соединен с пунктом контроля.2. The device for remote monitoring and diagnostics of the state of the structure and engineering structures in accordance with the method according to claim 1, containing a control point, measurement units located in the places of diagnosis of the structure, converters, communication line, controller, characterized in that the measurement units are placed metrologically certified structural member, made of the same material as the whole structure, and embedded in the diagnostic site of the structure, while the structural element, with blocks placed on it Measurements, connected to the respective units connected by their outputs to the controller input connected to a modem, which is through the communication line to its output connected to the control point.
RU2003108428/28A 2003-03-28 2003-03-28 Method and device for remote testing of structures RU2247958C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003108428/28A RU2247958C2 (en) 2003-03-28 2003-03-28 Method and device for remote testing of structures

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003108428/28A RU2247958C2 (en) 2003-03-28 2003-03-28 Method and device for remote testing of structures

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003108428A RU2003108428A (en) 2005-01-10
RU2247958C2 true RU2247958C2 (en) 2005-03-10

Family

ID=34881001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003108428/28A RU2247958C2 (en) 2003-03-28 2003-03-28 Method and device for remote testing of structures

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2247958C2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2462656C2 (en) * 2010-07-15 2012-09-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Аккорд Эстейт" Combined hydroacoustic system for detection of oil product pipeline
RU2471161C1 (en) * 2011-09-19 2012-12-27 Открытое акционерное общество "Авангард" Method for remote control and diagnosis of state of structures and engineering structures and device for realising said method
RU2626391C1 (en) * 2016-08-30 2017-07-26 Акционерное общество "Иркутский научно-исследовательский и конструкторский институт химического и нефтяного машиностроения" (АО "ИркутскНИИхиммаш") Method for monitoring technical state of high threat objects
RU2673367C2 (en) * 2014-04-18 2018-11-26 Эни С.П.А. Method and system for continuous remote control of deformations in pipelines under pressure
RU2685578C1 (en) * 2018-07-19 2019-04-22 Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации Method for remote monitoring and diagnostics of condition of structures and engineering structures and device for its implementation
RU2708340C2 (en) * 2018-03-21 2019-12-05 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Method for monitoring integrity of bank-protecting structure and device for implementation thereof
RU2817576C1 (en) * 2023-11-03 2024-04-16 Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") System and method for monitoring loaded state of main pipeline section

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЛАПШИН Б.М. И ДР., Автоматизированная система непрерывного контроля герметичности подводных нефтепроводов. - Нефтяное хозяйство, 1989, №10, с.63 фиг.1. *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2462656C2 (en) * 2010-07-15 2012-09-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Аккорд Эстейт" Combined hydroacoustic system for detection of oil product pipeline
EA021366B1 (en) * 2010-07-15 2015-06-30 Общество С Ограниченной Ответственностью "Аккорд Эстейт" Combined hydroacoustic system for detection of leaks of oil product pipeline
RU2471161C1 (en) * 2011-09-19 2012-12-27 Открытое акционерное общество "Авангард" Method for remote control and diagnosis of state of structures and engineering structures and device for realising said method
RU2673367C2 (en) * 2014-04-18 2018-11-26 Эни С.П.А. Method and system for continuous remote control of deformations in pipelines under pressure
RU2626391C1 (en) * 2016-08-30 2017-07-26 Акционерное общество "Иркутский научно-исследовательский и конструкторский институт химического и нефтяного машиностроения" (АО "ИркутскНИИхиммаш") Method for monitoring technical state of high threat objects
RU2708340C2 (en) * 2018-03-21 2019-12-05 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Method for monitoring integrity of bank-protecting structure and device for implementation thereof
RU2685578C1 (en) * 2018-07-19 2019-04-22 Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации Method for remote monitoring and diagnostics of condition of structures and engineering structures and device for its implementation
RU2817576C1 (en) * 2023-11-03 2024-04-16 Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") System and method for monitoring loaded state of main pipeline section

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003108428A (en) 2005-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200182736A1 (en) Fuel leakage monitoring apparatus and method in pipe line
CA1123227A (en) Structural failure detection method
US8820163B2 (en) Nondestructive inspection apparatus and nondestructive inspection method using guided wave
US6155292A (en) Method and a synthetic danger predicting and disaster preventing monitor system in which pipelines laid under the ground or through a structure are employed in their entirety for a synthetic danger predicting alarm sensor
US8479590B2 (en) System for monitoring structural assets
WO2007025172A2 (en) Concrete maturity monitoring system using passive wireless surface acoustic wave temperature sensors
CN109813485A (en) Ultrasonic bolt pretightning force remote supervision system
CN108263639A (en) Aircaft configuration key position fatigue life on-line monitoring method based on indirect measuring strain under spectrum carries
CN109781332A (en) Method based on axle power and elongation control bolt pretightening
RU2247958C2 (en) Method and device for remote testing of structures
US20140028328A1 (en) Method And Device for Measuring Corrosion Metal Loss
CN115598007A (en) Prestressed corrugated pipe grouting quality detection device and detection method
KR101685558B1 (en) Diagnosis and Disaster Warning Device of a Building Using a Reinforced Concrete Construction
CN111795765A (en) Nondestructive monitoring device and method for service stress of preload part
CN110487227A (en) A kind of on-line monitoring system and method using ultrasound examination pipeline circumferential strain
KR101874378B1 (en) Method for Safety Assessment Real-Time of Landing Pier-Type Wharf Structure Based Internet of Things and System thereof
CN116223782B (en) Device and method for detecting grouting quality of pore canal
KR101604306B1 (en) Radioactivity leak monitoring system for radioactivity containment building
KR101944690B1 (en) A monitoring system of water supply pipeline equipped with judgement function of cause of problem
CN113432769B (en) Contact load testing device and method for tunnel lining and supporting structure
KR102357219B1 (en) Electric pole diagnosis device using guided ultrasound
RU2138725C1 (en) Method of prevention of break of gas lines
KR200239172Y1 (en) Measurable bridge bearing
KR20170032724A (en) System for checking leakage of underground pipe
JPH04182568A (en) Interposal state detecting method of filling grout in concrete structure and device thereof

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PD4A Correction of name of patent owner