RU2251687C1 - Method of acoustical testing of pump rods - Google Patents
Method of acoustical testing of pump rods Download PDFInfo
- Publication number
- RU2251687C1 RU2251687C1 RU2003128399/28A RU2003128399A RU2251687C1 RU 2251687 C1 RU2251687 C1 RU 2251687C1 RU 2003128399/28 A RU2003128399/28 A RU 2003128399/28A RU 2003128399 A RU2003128399 A RU 2003128399A RU 2251687 C1 RU2251687 C1 RU 2251687C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rod
- vibrations
- supports
- acoustic
- defect
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля и может быть использовано для диагностики качества насосных штанг по параметрам их колебаний.The invention relates to acoustic non-destructive testing methods and can be used to diagnose the quality of sucker rods according to their vibration parameters.
Известен способ магнитно-индукционной дефектоскопии тела насосных штанг [1] и современное устройство для его осуществления [2]. Устройство, в частности, содержит дефектоскоп и механизм его перемещения вдоль штанги.A known method of magnetic induction flaw detection of the body of the sucker rods [1] and a modern device for its implementation [2]. The device, in particular, contains a flaw detector and a mechanism for moving it along the rod.
Штанга намагничивается и дефектоскоп считывает магнитную индукцию тела штанги при перемещении вдоль нее. При наличии дефекта в штанге величина магнитной индукции изменяется. Этот способ широко применяется в настоящее время.The rod is magnetized and the flaw detector reads the magnetic induction of the rod body when moving along it. If there is a defect in the rod, the magnitude of the magnetic induction changes. This method is widely used at present.
Недостатками известного способа являются:The disadvantages of this method are:
1. Невозможность определения дефектов в головках штанги.1. The inability to determine defects in the rod heads.
2. Недостаточная точность определения дефектов в теле штанги ([1], стр.15).2. Insufficient accuracy of defect determination in the body of the rod ([1], p.15).
Известен способ обнаружения трещин в изделиях, имеющих плоскость симметрии [3]. Возбуждают свободные колебания изделия, закрепленного в точке симметрии, и измеряют декременты затухания колебаний в двух симметричных точках. Если дефекты отсутствуют, то декременты затухания будут одинаковы. При наличии дефекта декремент затухания в дефектной части будет больше.A known method for detecting cracks in products having a plane of symmetry [3]. Free vibrations of a product fixed at a point of symmetry are excited, and decrements of vibration damping at two symmetric points are measured. If there are no defects, then the damping decrements will be the same. In the presence of a defect, the attenuation decrement in the defective part will be greater.
Этот способ, по-видимому, применим и для насосных штанг. Однако из-за большой длины штанги (8 м) и сильного ее прогиба (до 1 м), трудно выполним.This method, apparently, is applicable to sucker rods. However, due to the large length of the rod (8 m) and its strong deflection (up to 1 m), it is difficult to do.
Известен способ неразрушающего контроля качества изделия [4], включающий установку контролируемого изделия на опорах, возбуждение в нем колебаний, определение частоты и декремента этих колебаний, сравнение полученных значений со значениями тех же параметров, полученных на эталонном изделии.A known method of non-destructive quality control of a product [4], including installing a controlled product on supports, exciting vibrations in it, determining the frequency and decrement of these vibrations, comparing the obtained values with the values of the same parameters obtained on the reference product.
Этот способ по технической сущности наиболее близок к предлагаемому и поэтому выбран нами за прототип.This method is by technical essence closest to the proposed one and therefore we have chosen for the prototype.
Недостаток способа, изложенного в прототипе, заключается в том, что он только определяет есть ли дефект в изделии, но не позволяет судить, хотя бы приблизительно, о местоположении дефекта.The disadvantage of the method described in the prototype is that it only determines whether there is a defect in the product, but does not allow to judge, at least approximately, on the location of the defect.
Для преодоления отмеченного недостатка нами предлагается способ акустического контроля насосных штанг, включающий установку контролируемой штанги на опорах, возбуждение собственных упругих колебаний и сравнение результатов анализа с эталонными данными, отличающийся тем, что возбуждение акустических колебаний проводят последовательно в двух точках, расположенных на равных расстояниях от центра симметрии штанги, съем колебаний проводят в плоскости, проходящей через центр симметрии штанги, а акустические сигналы делят на несколько временных интервалов, (содержащих информацию о состоянии разных участков штанги), на каждом из которых выполняется спектральный анализ, что позволяет судить о состоянии как разных частей тела штанги, так и ее головок.To overcome this drawback, we propose a method of acoustic control of sucker rods, including installing a controlled rod on supports, excitation of natural elastic vibrations and comparing the results of analysis with reference data, characterized in that the excitation of acoustic vibrations is carried out sequentially at two points located at equal distances from the center the symmetry of the rod, the removal of oscillations is carried out in a plane passing through the center of symmetry of the rod, and acoustic signals are divided into several Yemen intervals (containing information about the status of different parts of the bar), each of which is performed spectral analysis, which gives an indication of the state as the different parts of the rod body and her head.
На фиг.1 показана схема проведения измерений, на фиг.2 и 3 - спектры частот собственных колебаний от участков А и D насосных штанг ШН-25 без дефектов и с дефектом, на фиг.4, 5 - вид исходных акустических сигналов от штанг ШН-19, на фиг.6, 7 - спектр частот колебаний от участков А и D штанг ШН-19 без дефектов и с дефектом.Figure 1 shows the measurement scheme, figure 2 and 3 - frequency spectra of natural vibrations from sections A and D of the pump rods SHN-25 without defects and with a defect, figure 4, 5 is a view of the original acoustic signals from rods SHN -19, Fig.6, 7 - frequency spectrum of vibrations from sections A and D of the rods SHN-19 without defects and with a defect.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.The proposed method is as follows.
Штангу 1 устанавливают на три опоры 2, 3, 4. В центральную опору 3 вмонтирован приемник акустических колебаний, а в опоры 2 и 4 - пьезоэлектрические ударники. Опоры 2 и 4 расположены на равных расстояниях от опоры 3. Центр симметрии штанги должен располагаться над опорой 3.The
Включают один из ударников, например 2, и наносят первый удар. Колебания от места удара распространяются в обе стороны. При этом к приемнику колебаний приходят последовательно колебания от разных участков штанги, содержащие спектральную информацию об их состоянии. Первым к приемнику колебаний 3 приходит сигнал, распространявшийся вправо от ударника и прошедший участок В. Вторым к приемнику приходит сигнал, распространявшийся влево от ударника 2, прошедший участок А и отразившийся от левого торца штанги. Последним приходит сигнал, распространявшийся вправо и отразившийся от правого торца штанги. Их расположение на кривой записи колебаний штанги легко отметить, зная длину участков А, В, С, D, определив скорость распространения сигнала V=lв/tв, где lв - длина участка В, tв - время пробега участка В сигналом, пришедшим к приемнику 3 первым (время задержки начала записи колебаний приемником 3 после срабатывания ударника 2).Include one of the drummers, for example 2, and strike the first blow. Fluctuations from the point of impact extend in both directions. At the same time, oscillations from different sections of the rod containing spectral information about their state come sequentially to the vibration receiver. The first to the oscillation receiver 3 is the signal propagating to the right of the drummer and the past section B. The second to the receiver is the signal propagating to the left of the
Включают второй ударник 4 и наносят второй удар, по записи колебаний после которого аналогично получают спектральную информацию о состоянии частей штанги C, D и А+В, которые подтверждают и дополняют результаты, полученные при спектральном анализе колебаний после первого удара.The second drummer 4 is turned on and a second strike is applied, after recording the oscillations after which spectral information on the state of the parts of the rod C, D and A + B is likewise obtained, which confirm and supplement the results obtained by spectral analysis of the oscillations after the first impact.
Для получения информации о состоянии головок длину участков А и В необходимо брать достаточно близкую к длине головок.To obtain information about the condition of the heads, the length of sections A and B must be taken close enough to the length of the heads.
Предлагаемое изобретение позволяет определить состояние как тела штанги, так и ее головок, увеличивает достоверность дефектоскопии и скорость обследования насосной штанги.The present invention allows to determine the condition of both the body of the rod and its heads, increases the reliability of flaw detection and the speed of inspection of the pump rod.
Пример 1.Example 1
Предлагаемый способ акустического контроля был опробован на двух штангах ШН-25 Очерского машиностроительного завода длиной 8 м из стали 15Х2ГМФ, изготовленных по ГОСТ 13877-96. Одна штанга была бездефектной, а у второй вблизи одной из головок имелась трещина.The proposed acoustic control method was tested on two rods SHN-25 of the Ochersky Engineering Plant with a length of 8 m from steel 15Kh2GMF made in accordance with GOST 13877-96. One rod was defect-free, and the second one had a crack near one of the heads.
Штанги помещали на три опоры в соответствии со схемой на фиг.1. Длина участков A,D и В,С составляла 0,3 м и 3,7 м соответственно. Длина головок у обследованных штанг составляет 0,12 м. Запись колебаний после ударов осуществляли с помощью сертифицированного в системе сертификации в электроэнергетике (рег. номер СП 0034300704) прибора акустического контроля “Метакон-экспресс”, внесенного в Реестр средств измерений, допущенных к применению на ж.д. транспорте в разделе “Средства измерения, применяемые в хозяйстве электрификации и электроснабжения” под № МТ-024.2001. Механические колебания в нем преобразуются в электрические с частотой дискретизации 100 кГц (временной интервал между соседними точками составляет 0,01 мсек).The rods were placed on three supports in accordance with the scheme in figure 1. The lengths of sections A, D and B, C were 0.3 m and 3.7 m, respectively. The length of the heads of the examined rods is 0.12 m. The vibrations after impacts were recorded using the Metacon-express acoustic control device certified in the certification system in the electric power industry (registration number SP 0034300704), entered into the Register of measuring instruments approved for use on railroad transport in the section "Measuring instruments used in the electrification and power supply facilities" under the number MT-024.2001. The mechanical vibrations in it are converted into electrical ones with a sampling frequency of 100 kHz (the time interval between adjacent points is 0.01 ms).
На фиг.2 и 3 приведены акустические спектры, полученные Фурье-анализом с тех временных отрезков записанных сигналов, которые относятся к участкам штанг А (при действии ударника 2) и D (при действии ударника 4). По оси абсцисс отложены частоты в кГц, по оси ординат - относительные амплитуды составляющих спектра. У бездефектной штанги (фиг.2) вид спектров от этих участков одинаков, в то время как у штанги с дефектом (фиг.3) спектры колебаний от участков А и D не совпадают. В спектре колебаний с участка D появляются дополнительные высокие частоты, в то время как спектр колебаний от участка А этой штанги аналогичен спектрам бездефектной штанги. Изменение вида спектра по сравнению с бездефектным образцом позволяет регистрировать участок, на котором расположен дефект. В нашем случае этот участок D, т.е. трещина расположена в головке или в непосредственной близости от нее.Figure 2 and 3 shows the acoustic spectra obtained by the Fourier analysis of those time segments of the recorded signals that relate to sections of the rods A (under the action of the hammer 2) and D (under the action of the hammer 4). The frequencies in kHz are plotted along the abscissa, and the relative amplitudes of the spectrum components are plotted along the ordinates. In a defect-free rod (Fig. 2), the spectra from these sections are the same, while in a rod with a defect (Fig. 3), the vibration spectra from sections A and D do not coincide. Additional high frequencies appear in the spectrum of vibrations from section D, while the spectrum of vibrations from section A of this rod is similar to the spectra of a defect-free rod. Changing the shape of the spectrum compared to a defect-free sample allows you to register the area on which the defect is located. In our case, this section D, i.e. the crack is located in the head or in the immediate vicinity of it.
Пример 2.Example 2
Были испытаны две штанги ШН-19 Очерского машиностроительного завода диаметром 19 мм и длиной 8 м из стали марки "Н". Одна из них не содержала дефектов, а во второй имелась трещина около головки. Условия испытаний были такие же, как и в примере 1. На фиг.4 и 5 показан вид исходных акустических сигналов, полученных от бездефектной штанги (фиг.4) и содержащей дефект (фиг.5). Цифрой (1) обозначен сигнал, полученный при возбуждении колебаний ударником 2, цифрой (2) - при возбуждении колебаний ударником 4. По оси абсцисс отложено время в мсек, по оси ординат - амплитуда сигнала в мв. На этих сигналах выделены временные интервалы, соответствующие участкам В, А (на фиг.4) и C, D (на фиг.5). Вид спектров сигналов от участков А и D показан на фиг.6. Видно, что спектры аналогичны. На фиг.7 показан вид спектров сигналов от участков А и D, полученных на штанге с дефектом. В спектре колебаний с участка D имеется дополнительная более высокая частота, что позволяет регистрировать участок, на котором расположен дефект (участок D).Two rods SHN-19 of the Ochersky machine-building plant with a diameter of 19 mm and a length of 8 m made of steel grade "N" were tested. One of them did not contain defects, and in the second there was a crack near the head. The test conditions were the same as in example 1. FIGS. 4 and 5 show a view of the original acoustic signals received from a defect-free rod (FIG. 4) and containing a defect (FIG. 5). The number (1) denotes the signal received when the oscillator was excited by the
Таким образом, приведенные примеры показывают возможность отбраковки дефектных штанг по их акустическим характеристикам с регистрацией участка, на котором расположен дефект.Thus, the above examples show the possibility of rejecting defective rods according to their acoustic characteristics with registration of the area where the defect is located.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. Окрушко Е.Н., Ураксеев М.А. Дефектоскопия глубинно-насосных штанг. М., Недра, 1983 г.1. Okrushko E.N., Urakseev M.A. Flaw detection of sucker rods. M., Nedra, 1983
2. Установка для неразрушающего контроля глубинно-насосных штанг. Патент России №2106624, опубл. 06.06.96 г.2. Installation for non-destructive testing of deep-sucker rods. Russian Patent No. 2106624, publ. 06/06/96
3. В.И.Кирса, А.С.Киреев, В.П.Лысенко. Способ обнаружения трещин в изделии. А.С. №1228008, опубл. 30.04.86 г.3. V.I. Kirsa, A.S. Kireev, V.P. Lysenko. A method for detecting cracks in an article. A.S. No. 1228008, publ. 04/30/86
4. Слюсарев Г.В. Способ неразрушающего контроля качества готового железобетонного изделия. Патент России №2160893, опубл. 29.03.99 г.4. Slyusarev G.V. The method of non-destructive quality control of the finished reinforced concrete product. Russian Patent No. 2160893, publ. 03/29/99
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003128399/28A RU2251687C1 (en) | 2003-09-23 | 2003-09-23 | Method of acoustical testing of pump rods |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003128399/28A RU2251687C1 (en) | 2003-09-23 | 2003-09-23 | Method of acoustical testing of pump rods |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003128399A RU2003128399A (en) | 2005-03-27 |
RU2251687C1 true RU2251687C1 (en) | 2005-05-10 |
Family
ID=35560052
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003128399/28A RU2251687C1 (en) | 2003-09-23 | 2003-09-23 | Method of acoustical testing of pump rods |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2251687C1 (en) |
-
2003
- 2003-09-23 RU RU2003128399/28A patent/RU2251687C1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2003128399A (en) | 2005-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6880379B2 (en) | Method and device for detecting damage in materials or objects | |
US5457994A (en) | Nondestructive evaluation of non-ferromagnetic materials using magnetostrictively induced acoustic/ultrasonic waves and magnetostrictively detected acoustic emissions | |
US20050172720A1 (en) | Method and device for detecting changes or damages to pressure vessels while or after undergoing a hydraulic pressure test | |
RU2251687C1 (en) | Method of acoustical testing of pump rods | |
RU2308028C2 (en) | Method of detecting object defects | |
RU2334225C1 (en) | Control method of product defectiveness | |
Grosse et al. | Application of impact-echo techniques for crack detection and crack parameter estimation in concrete | |
JP2000002692A (en) | Method for searching defect in concrete structure or behind the structure | |
RU2246724C1 (en) | Method of ultrasonic testing of material quality | |
Schneider et al. | Nondestructive determination of residual and applied stress by micro-magnetic and ultrasonic methods | |
RU2805106C1 (en) | Device for concrete strength measurement | |
RU2274859C1 (en) | Non-linear acoustic method for detecting cracks and their positions in structure and device for realization of said method | |
JP6619282B2 (en) | Non-destructive inspection device for steel and non-destructive inspection method for steel | |
RU2791836C1 (en) | Device for concrete strength measurement | |
US3867836A (en) | Crack detection apparatus and method | |
RU2797126C1 (en) | Device for concrete strength measurement | |
RU2219538C2 (en) | Technique detecting cracks in solid body | |
RU2455636C1 (en) | Method for vibroacoustic inspection of articles and apparatus for realising said method | |
RU2051345C1 (en) | Method of testing elongated building constructions | |
SU979989A1 (en) | Method of checking cracks in axially symmetrical part material | |
Santos et al. | New EMAT solutions for the railway industry | |
EP4086620A1 (en) | Method and device for checking the wall of a pipeline for flaws | |
RU2111485C1 (en) | Method for non-destructive flaw detection | |
SU979988A1 (en) | Method of acoustic checking of hollow cylindrical articles | |
JPH06118069A (en) | Method for identifying exciting state |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20090625 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090924 |