RU2630856C1 - Method for diagnosting technical state of underground pipelines - Google Patents
Method for diagnosting technical state of underground pipelines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2630856C1 RU2630856C1 RU2016111178A RU2016111178A RU2630856C1 RU 2630856 C1 RU2630856 C1 RU 2630856C1 RU 2016111178 A RU2016111178 A RU 2016111178A RU 2016111178 A RU2016111178 A RU 2016111178A RU 2630856 C1 RU2630856 C1 RU 2630856C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic field
- sensors
- pipeline
- component
- components
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
- G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
- G01N27/825—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws by using magnetic attraction force
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемый способ предназначен для бесконтактной внетрубной диагностики технического состояния подземных ферромагнитных нефтяных и газовых труб. Предложение особенно эффективно при диагностике промысловых и транспортных труб малого и среднего диаметра (100-500 мм), а также при дефектоскопии стальных и чугунных металлоконструкций.The proposed method is intended for non-contact non-tube diagnostics of the technical condition of underground ferromagnetic oil and gas pipes. The proposal is especially effective in the diagnosis of field and transport pipes of small and medium diameter (100-500 mm), as well as in flaw detection of steel and cast iron metal structures.
Известен способ контроля и обнаружения дефектов на трубопроводах из ферромагнитных материалов (патент РФ №2294482, МПК F17D 5/02, G01N 27/82, приоритет от 18.10.2005, опубл. 27.03.2007). Способ основан на измерении абсолютной величины модуля и/или градиента модуля магнитной индукции, предусматривает построение графиков этих величин, получение для выбранных участков средних значений этих величин, вычисление среднеквадратичных отклонений этих величин от их средних значений, выделение участков, для которых отклонение в два и более раз превышает среднеквадратичное определение на местности участков, соответствующих выделенным на графиках, и проведение на этих участках работ методами неразрушающего контроля. При реализации способа необходимо соблюдение одинакового расстояния между датчиками (преобразователями) магнитной индукции или незначительное отклонение от этого равенства и постоянство глубины погружения трубопровода.A known method for monitoring and detecting defects in pipelines of ferromagnetic materials (RF patent No. 2294482, IPC F17D 5/02, G01N 27/82, priority from 10/18/2005, publ. 03/27/2007). The method is based on measuring the absolute value of the module and / or the gradient of the magnetic induction module, it provides the construction of graphs of these values, obtaining the average values of these values for selected sections, calculating the standard deviations of these values from their average values, and selecting sections for which the deviation is two or more times exceeds the root mean square determination on the site of the areas corresponding to those highlighted in the graphs, and the implementation of non-destructive testing methods in these areas. When implementing the method, it is necessary to maintain the same distance between the sensors (transducers) of magnetic induction or a slight deviation from this equality and the constancy of the depth of the pipeline.
Недостатками применения данного способа являются пропуск локальных аномалий от дефектов, магнитные моменты которых ориентированы не оптимально по отношению к датчикам поля и зависимость результатов диагностики от глубины погружения трубопровода, т.к. практически невозможно обеспечить одинаковое расстояние между осью трубопровода и датчиками, вследствие чего возникают ошибки при ранжировании аномалий, необходимость предварительного трассирования и, следовательно, снижение производительности работ и точности привязки аномалий.The disadvantages of using this method are the omission of local anomalies from defects whose magnetic moments are not optimally oriented with respect to the field sensors and the dependence of the diagnostic results on the depth of the pipeline, because it is practically impossible to ensure the same distance between the axis of the pipeline and the sensors, as a result of which errors occur during the ranking of anomalies, the need for preliminary tracing and, consequently, a decrease in the productivity of work and the accuracy of binding anomalies.
Известен также «Магнитный локатор дефектов и повреждений труб» (заявка РФ №2005139236, МПК G01N 27/82, приоритет 12.15.2005, опубл. 06.27.2007). Магнитный локатор включает измерительные катушки и два постоянных магнита. Полезный эффект достигается за счет использования измерительных катушек седлообразной формы. Недостатками предложенного локатора является необходимость существенного приближения локатора к трубопроводу и отсутствие контроля расстояния между локатором и трубопроводом.Also known is the “Magnetic Locator of pipe defects and damage” (RF application No. 2005139236, IPC G01N 27/82, priority 12.15.2005, publ. 06.27.2007). The magnetic locator includes measuring coils and two permanent magnets. A useful effect is achieved through the use of saddle-shaped measuring coils. The disadvantages of the proposed locator is the need for a significant approximation of the locator to the pipeline and the lack of control of the distance between the locator and the pipeline.
Известен способ бесконтактного выявления местоположения и характера дефектов металлических сооружений и устройство для его осуществления (патент РФ №2264617, МПК G01N 27/82, G01V 3/08, приоритет от 23.05.2001, опубл. 20.11.2005). Способ включает измерение индукции постоянного магнитного поля над трубопроводом, перемещение датчиков и аппаратуры вдоль трубопровода, измерение магнитного поля в прямоугольных координатах двумя трехкомпонентными датчиками, составление элементов тензора градиентов постоянного магнитного поля, обработку полученной информации путем матричного преобразования, определение фоновых значений и отклонений от этих значений. По отличию отклонений на заданную критериальную величину от фоновых значений судят о наличии и местоположении дефектов трубопроводов и строят магнитограмму с указанием местоположения дефектов.There is a method of non-contact detection of the location and nature of defects in metal structures and a device for its implementation (RF patent No. 2264617, IPC G01N 27/82,
Использование данного способа и устройства так же, как и предыдущего, приводит к пропуску аномалий при неоптимальной ориентации магнитного момента дефекта и датчиков поля. В известном способе не учитывается также фактическая невозможность получения тензора градиентов по измерениям двумя трехкомпонентными датчиками. Во-первых, использование двух- пятикомпонентных датчиков не обеспечивает получение полной матрицы тензора градиента, поскольку в этом случае не получается полный набор компонент, т.к. минимально-необходимое количество трехкомпонентных датчиков равно шести. Во-вторых, не все компоненты тензора могут быть получены с необходимой точностью, и поэтому матричные преобразования приводят к большим погрешностям. Тензор градиентов может быть получен при последовательных измерениях при остановке оператора в точках измерений. Недостатком известного способа и устройства является также необходимость предварительного трассирования трубопроводов, что приводит к повышению трудозатрат и снижению точности привязки выявляемых дефектов.The use of this method and device, as well as the previous one, leads to the omission of anomalies with suboptimal orientation of the magnetic moment of the defect and field sensors. The known method also does not take into account the actual impossibility of obtaining the gradient tensor from measurements by two three-component sensors. Firstly, the use of two-five-component sensors does not provide a complete matrix of the gradient tensor, since in this case a complete set of components is not obtained, because the minimum required number of three-component sensors is six. Secondly, not all tensor components can be obtained with the necessary accuracy, and therefore matrix transformations lead to large errors. The gradient tensor can be obtained by successive measurements when the operator stops at the measurement points. A disadvantage of the known method and device is the need for preliminary tracing of pipelines, which leads to an increase in labor costs and a decrease in the accuracy of binding of detected defects.
Известен способ диагностики технического состояния подземных трубопровода и устройство для его осуществления, описанные в патенте РФ №2453760 от 18.12.2009 г. Известный способ включает измерение компонент постоянного магнитного поля над трубопроводом не менее чем в шести точках пространства над трубопроводом при перемещении трехкомпонентных датчиков поля вдоль трубопровода, математическую обработку измерения и по полученным данным идентификацию и ранжирование особенностей технического состояния трубопроводов. Для лучшей геометризации трубопровода при перемещении датчиков поля вдоль трубопровода используют возбуждаемые с помощью специальных устройств переменные магнитные поля. Измеряют расстояние от датчиков до проекции оси трубопровода на дневную поверхность, индуцируют величину и направление удаления датчиков от проекции оси трубопровода, на основании чего оператор корректирует путь перемещения вдоль трубопровода. Известное устройство включает узел датчиков постоянного магнитного поля, состоящий по меньшей мере из шести трехкомпонентных датчиков, полевой компьютер и блок сбора данных и управления (БСДУ).A known method for diagnosing the technical condition of an underground pipeline and a device for its implementation, described in the patent of the Russian Federation No. 2453760 dated 12/18/2009. The known method includes measuring the components of a constant magnetic field above the pipeline at least six points of space above the pipeline when moving the three-component field sensors along pipeline, mathematical processing of the measurement and, based on the data obtained, identification and ranking of the features of the technical condition of the pipelines. For better pipeline geometrization, when moving field sensors along the pipeline, alternating magnetic fields excited by means of special devices are used. Measure the distance from the sensors to the projection of the axis of the pipeline onto the surface, induce the magnitude and direction of removal of the sensors from the projection of the axis of the pipeline, based on which the operator adjusts the path along the pipeline. The known device includes a node of sensors of a constant magnetic field, consisting of at least six three-component sensors, a field computer and a data acquisition and control unit (BSDU).
Недостатками данного способа и устройства являются недостаточная точность определения градиентов, ошибки в интерпретации результатов измерений из-за больших конструктивных размеров датчиков. Реальные дистанционные измерения проводятся в существенно неоднородном магнитном поле. Получаемые в этом случае разности одноименных компонент поля не являются градиентами поля в математическом и физическом смыслах, так как градиенты должны получаться на основе бесконечно малого расстояния между трехкомпонентными датчиками.The disadvantages of this method and device are the lack of accuracy in determining gradients, errors in the interpretation of measurement results due to the large design dimensions of the sensors. Real distance measurements are carried out in a substantially inhomogeneous magnetic field. The differences of the same field components obtained in this case are not field gradients in the mathematical and physical senses, since the gradients should be obtained on the basis of the infinitely small distance between the three-component sensors.
Глубина погружения промыслового трубопровода в основном составляет 1-2 метра, а размеры базы датчиков, используемых для получения разностей компонент поля, в практически используемых конструктивах составляют 0,8-1 метр (См., например, Е.И. Крапивский, В.О. Некучаев, Дистанционная магнитометрия газонефтепроводов, учебное пособие, Ухта: УГТУ, 2011, стр. 76-78.). В этом случае происходит смещение рабочей (средней) точки базы датчиков и результаты интерпретации могут содержать существенные ошибки. Известен также «Способ и устройство диагностики технического состояния подземных трубопроводов» по патенту РФ №2504763, приоритет от 12.09.2012 г., МПК G01N 27/82, опубл. 20.01.2014 г. Способ включает измерение компонент постоянного магнитного поля над трубопроводом не менее чем в шести точках пространства над трубопроводом при перемещении трехкомпонентных датчиков поля вдоль трубопровода, математическую обработку измерения и по полученным данным ~ идентификацию и ранжирование особенностей технического состояния трубопроводов. Компенсацию влияния на результаты измерений постоянного магнитного поля Земли производят путем подключения к каждому из датчиков компенсационных обмоток, включенных для каждой из одноименных компонент датчиков последовательно и навстречу друг другу, причем измерительные обмотки трехкомпонентных датчиков каждой из одноименной компонент подключают таким образом, что выходной сигнал датчиков равен сумме или разности компонент, на основе которых проводят математическую обработку измерений. В качестве математической обработки используется тензорная обработка матрицы градиентов, проведенная на основе результатов измерений, с получением линейных, квадратичных и кубических инвариантов и компонент магнитных моментов магнитных аномалий дефектов, причем при обработке измерений исключаются из обработки интервалы записи измерений, превышающие время действия перегрузок, определяемое по превышению амплитуд пороговых значений измеряемых сигналов.The immersion depth of the production pipeline is mainly 1-2 meters, and the size of the base of sensors used to obtain the differences of the field components in the practically used constructs is 0.8-1 meter (see, for example, E.I. Krapivsky, V.O. Nekuchaev, Remote magnetometry of gas and oil pipelines, study guide, Ukhta: Ural State Technical University, 2011, pp. 76-78.). In this case, the working (middle) point of the sensor base is shifted and the interpretation results may contain significant errors. Also known is the "Method and device for diagnosing the technical condition of underground pipelines" according to the patent of the Russian Federation No. 2504763, priority date 12.09.2012, IPC G01N 27/82, publ. 01/20/2014, the Method includes measuring the components of a constant magnetic field above the pipeline at least six points of space above the pipeline when moving the three-component field sensors along the pipeline, mathematical processing of the measurement and according to the data obtained ~ identification and ranking of the features of the technical condition of the pipelines. Compensation of the influence on the results of measurements of the constant magnetic field of the Earth is made by connecting to each of the sensors compensation windings connected for each of the same sensor components in series and towards each other, and the measuring windings of the three-component sensors of each of the same components are connected in such a way that the output signal of the sensors is the sum or difference of the components on the basis of which the mathematical processing of the measurements is carried out. As a mathematical treatment, we use tensor processing of the gradient matrix, based on the measurement results, to obtain linear, quadratic, and cubic invariants and components of the magnetic moments of the magnetic anomalies of defects, and during measurement processing, measurement recording intervals that exceed the duration of the overloads determined by exceeding the amplitudes of the threshold values of the measured signals.
Кроме того, дополнительно для датчиков, находящихся вдоль оси, ориентированной параллельно поверхности земли и перпендикулярно трубопроводу, получают разность модулей компонент и на основе знака и величины этой разности подают речевые указания оператору по направлению движения.In addition, in addition, for sensors located along an axis oriented parallel to the earth’s surface and perpendicular to the pipeline, the difference between the modules of the components is obtained and, based on the sign and value of this difference, voice instructions are given to the operator in the direction of movement.
Недостатками известного технического решения являются:The disadvantages of the known technical solutions are:
- неопределенность точки записи всей установки вследствие смещения продольного датчика магнитного поля относительно вертикального на величину размера приемного продольного преобразователя, что затрудняет интерпретацию полевых наблюдений и препятствует точной привязке полевых наблюдений;- the uncertainty of the recording point of the entire installation due to the displacement of the longitudinal magnetic field sensor relative to the vertical by the size of the receiving longitudinal transducer, which complicates the interpretation of field observations and prevents the accurate reference of field observations;
- невозможность получения градиентов компонент поля и градиентов модулей измеряемых полей (первых и вторых производных) относительно центра установки, что снижает чувствительность установки при фиксации дефектов на трубопроводах;- the impossibility of obtaining gradients of field components and gradients of the modules of the measured fields (first and second derivatives) relative to the center of the installation, which reduces the sensitivity of the installation when fixing defects on pipelines;
- асимметричная конструкция системы горизонтальных и вертикальных датчиков, которая не позволяет получать параметры матрицы градиентов с необходимой точностью;- asymmetric design of the system of horizontal and vertical sensors, which does not allow to obtain the parameters of the gradient matrix with the necessary accuracy;
- невозможность получения несмещенных оценок вторых производных компонент поля.- the impossibility of obtaining unbiased estimates of the second derivatives of the field components.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по совокупности существенных признаков является «Способ и устройство диагностики технического состояния подземного трубопровода по патенту РФ на изобретение №2568808. Известное устройство содержит узел датчиков постоянного магнитного поля с компенсационными обмотками и устройствами сложения и вычитания сигналов постоянного магнитного поля, блок сбора данных и управления (БСДУ) и полевой компьютер.Closest to the proposed technical solution for the combination of essential features is the "Method and device for diagnosing the technical condition of the underground pipeline according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2568808. The known device contains a node of a constant magnetic field sensor with compensation windings and devices for adding and subtracting a constant magnetic field signal, a data acquisition and control unit (BSDU) and a field computer.
При этом узел датчиков состоит по меньшей мере из семи- трехкомпонентных датчиков постоянного магнитного поля с центральной симметрией и расположением одного датчика в центре симметрии и по одной прямой. Вдоль каждой из трех ортогональных координатных осей расположено не менее трех трехкомпонентных датчиков, настроенных таким образом, чтобы одноименные компоненты магнитного поля в каждом из датчиков вдоль одинаковых осей датчиков были соосны, в ортогональных датчиках одноименные компоненты вдоль одинаковых осей датчиков параллельны, а разноименные компоненты ортогональны и образовывали правостороннюю систему координат. К каждой паре датчиков, расположенных в крайних точках от центра симметрии, подключены соответственно трехсекционная компенсационная обмотка и трехканальные устройства сложения и вычитания сигналов постоянного магнитного поля, а к соответствующей паре датчиков, расположенных в центре симметрии, и датчиков, расположенных в крайних точках от центра симметрии вдоль каждой из трех ортогональных осей координат, подключены трехканальные устройства вычитания. При этом БСДУ содержит по меньшей мере 8 аналого-цифровых преобразователей, входы которых подключены к выходам устройств вычитания и сложения сигналов постоянного магнитного поля по меньшей мере 8 ретранслирующих модулей, связанных с аналого-цифровыми преобразователями и через каналы взаимодействия - с принимающими модулями, выходы которых соединены с формирователем выходных сигналов, который через USB-порт связан с полевым персональным компьютером.In this case, the sensor assembly consists of at least seven seven-component permanent magnetic field sensors with central symmetry and the location of one sensor in the center of symmetry and in a straight line. At least three three-component sensors are located along each of the three orthogonal coordinate axes, configured so that the same-name components of the magnetic field in each of the sensors along the same sensor axes are aligned, in the orthogonal sensors, the same components are parallel along the same sensor axes, and the opposite components are orthogonal and formed a right-handed coordinate system. For each pair of sensors located at the extreme points from the center of symmetry, respectively, a three-section compensation winding and three-channel devices for adding and subtracting signals of a constant magnetic field are connected, and to the corresponding pair of sensors located in the center of symmetry, and sensors located at the extreme points from the center of symmetry along each of the three orthogonal coordinate axes, three-channel subtraction devices are connected. In this case, the BSDU contains at least 8 analog-to-digital converters, the inputs of which are connected to the outputs of the devices for subtracting and adding signals of a constant magnetic field of at least 8 relay modules connected to analog-to-digital converters and through the interaction channels to receiving modules, the outputs of which connected to the output driver, which through a USB port is connected to the field personal computer.
Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:
- недостаточная точность измерений при глубине погружения трубопровода более 2 метров, в том числе при мощности снежного покрова более 1 метра,- insufficient measurement accuracy at a depth of immersion of the pipeline of more than 2 meters, including when the thickness of the snow cover is more than 1 meter,
- сильное влияние на информативность измерений в зонах промышленного высокого уровня технических и физических магнитных помех, вызванных магнитной неоднородностью труб, обилием вставок, кранов, задвижек, маркеров, металлических пикетов, обрывков тросов, «пригрузов» и других металлических а также железобетонных предметов в околотрубном пространстве, создающих маскирующие магнитные поля, затрудняющее выделение дефектов на их фоне,- a strong influence on the information content of measurements in areas of industrial high level of technical and physical magnetic interference caused by magnetic inhomogeneity of pipes, an abundance of inserts, cranes, latches, markers, metal pickets, fragments of cables, “weights” and other metal and reinforced concrete objects in the near-pipe space creating masking magnetic fields, which makes it difficult to isolate defects against their background,
- отсутствие надежной информации о локальных поворотах, изгибах, поворотах, арках пучения, скручивании и других искривлениях трубопроводов под действием технологичесих и природных факторов, создающих аварийно опасные дефекты или зоны концентрации напряжений,- lack of reliable information about local bends, bends, bends, heaving arches, twisting and other curvature of pipelines under the influence of technological and natural factors that create accidentally dangerous defects or stress concentration zones,
- влияние подвижек оператора в магнитном поле Земли при его перемещении, создающих ложные магнитные аномалии, не связанные с дефектными зонами или с зонами концентрации напряжений,- the influence of operator shifts in the Earth’s magnetic field during its movement, creating false magnetic anomalies that are not associated with defective zones or with zones of stress concentration,
- необходимость предварительного трассирования проекции оси трубопровода на дневной поверхности другими методами,- the need for preliminary tracing of the projection of the axis of the pipeline on the surface by other methods,
- несимметричное положение индукционных датчиков с несимметричным влиянием полей феррозондов на результаты измерений.- the asymmetric position of the induction sensors with the asymmetric effect of the fields of the flux gates on the measurement results.
Задачей изобретения является разработка такого способа диагностики технического состояния промысловых подземных трубопроводов, который бы позволил повысить информативность и точность бесконтактной дефектоскопии подземных трубопроводов при значительном их погружении, уменьшить влияние технических и технологических помех и облегчить работу оператора при проведении диагностики.The objective of the invention is to develop such a method for diagnosing the technical condition of field underground pipelines, which would improve the information content and accuracy of non-contact defectoscopy of underground pipelines with significant immersion, reduce the influence of technical and technological interference and facilitate the work of the operator during diagnostics.
При этом предполагается:It is assumed:
- получать в результате обработки параметры локальных изгибов, поворотов, скручиваний и других искривлений труб, образующихся за счет нескомпенсированных механических напряжений и вызывающих появление дефектов и зон напряженно-деформированного состояния,- to receive as a result of processing the parameters of local bends, turns, twists and other curvatures of pipes formed due to uncompensated mechanical stresses and causing the appearance of defects and zones of stress-strain state,
- ослабить влияние на информативность измерений технических магнитных помех, вызванных магнитной технологической неоднородностью труб, а также повысить надежность и точность разделения полей дефектов и полей помех,- to weaken the impact on the information content of measurements of technical magnetic interference caused by magnetic technological heterogeneity of the pipes, as well as to increase the reliability and accuracy of the separation of the fields of defects and interference fields,
- получать с более высокой точностью оценки модулей, градиентов модулей, их первых и вторых производных магнитного поля, положение в пространстве и величины главных осей тензоров градиентов, в том числе их относительных величин и на этой основе геометрические и магнитные характеристики дефектов стенок трубопровода.- obtain, with higher accuracy, estimates of modules, module gradients, their first and second derivatives of the magnetic field, spatial position and magnitudes of the principal axes of the gradient tensors, including their relative values and, on this basis, the geometric and magnetic characteristics of defects in the walls of the pipeline.
Техническим результатом предложения является повышение точности и чувствительности способа диагностики технического состояния подземных трубопроводов, в том числе фиксации дефектов и зон концентрации напряжений на промысловых и транспортных трубах малого диаметра, повышение точности привязки результатов измерений к положению трубопровода, а также повышение надежности и точности разделения полей дефектов и полей помех.The technical result of the proposal is to increase the accuracy and sensitivity of the method for diagnosing the technical condition of underground pipelines, including fixing defects and stress concentration zones on field and transport pipes of small diameter, increasing the accuracy of linking the measurement results to the position of the pipeline, as well as increasing the reliability and accuracy of separation of defect fields and interference fields.
Технический результат достигается за счет того, что в способе диагностики технического состояния подземного трубопровода, включающем измерение сумм и разностей компонент постоянного магнитного поля над трубопроводом при перемещении датчиков поля вдоль трубопровода, компенсацию влияния на результаты измерений постоянного магнитного поля Земли, математическую обработку измерения на основе составленной из сумм или разностей компонент матрицы градиентов и по полученным данным - идентификацию и ранжирование особенностей технического состояния трубопроводов,The technical result is achieved due to the fact that in the method for diagnosing the technical condition of an underground pipeline, including measuring the sums and differences of the components of the constant magnetic field above the pipeline when moving field sensors along the pipeline, compensating for the effect on the results of measurements of the constant magnetic field of the Earth, mathematical processing of the measurement based on from the sums or differences of the components of the gradient matrix and according to the data obtained - identification and ranking of technical features condition of pipelines
предлагается: при измерениях использовать не менее восьми трехкомпонентных датчиков постоянного магнитного поля и двух трехкомпонентных датчиков переменного магнитного поля, объединенных в узел датчиков, представляющий из себя пространственную фигуру в виде куба, причем трехкомпонентные датчики постоянного магнитного поля расположены в вершинах куба, тогда как трехкомпонентные датчики переменного магнитного поля расположены по вертикальной оси симметрии куба, один на верхней его грани и один на нижней, все датчики соединены между собой креплением из немагнитного непроводящего материала; it is proposed: for measurements to use at least eight three-component sensors of a constant magnetic field and two three-component sensors of a variable magnetic field, combined into a sensor assembly, which is a spatial figure in the form of a cube, moreover, three-component sensors of a constant magnetic field are located at the vertices of the cube, while three-component sensors alternating magnetic fields are located on the vertical axis of symmetry of the cube, one on its upper face and one on its lower, all sensors are connected between wallpaper with non-magnetic non-conductive material;
- в процессе измерений фиксировать 36 сумм и 36 разностей одноименных компонент постоянного магнитного поля с помощью трехкомпонентных датчиков постоянного магнитного поля и 6 компонент переменного магнитного поля с помощью трехкомпонентных датчиков переменного магнитного поля,- during the measurement process, fix 36 sums and 36 differences of the same components of a constant magnetic field using three-component sensors of a constant magnetic field and 6 components of a variable magnetic field using three-component sensors of a variable magnetic field,
- в процессе математической обработки 36 сумм и 36 разностей одноименных компонент постоянного магнитного поля вычислять для 6 плоскостей куба величины модулей и величины главных осей плоскостных тензоров градиентов, углы между главными осями градиентов в каждой плоскости, отклонения главных осей от направлений выбранной системы координат, взаимные повороты главных осей в параллельных плоскостях, а также повороты выбранных плоскостей, на основе этих данных получают параметры поворотов, скручивания и изгибов локальных участков трубопровода, зоны концентрации напряжений, области кластеров дефектов,- during the mathematical processing of 36 sums and 36 differences of the same component of the constant magnetic field, calculate for 6 cube planes the magnitudes of the magnitudes and the principal axes of the plane gradient tensors, the angles between the principal axes of the gradients in each plane, the deviations of the main axes from the directions of the selected coordinate system, mutual rotations major axes in parallel planes, as well as rotations of selected planes, on the basis of these data, the parameters of rotations, twisting and bends of local sections of the pipeline are obtained ode, stress concentration zones, areas of defect clusters,
- в процессе математической обработки измеренных 6 компонент переменного магнитного поля вычислять глубину погружения трубопровода, отклонение оператора от проекции оси трубопровода на дневную поверхность и требуемое направление движения оператора для приближения к этой проекции, затем на основе этих данных вырабатывают речевые команды направления движения оператора.- in the process of mathematical processing of the measured 6 components of an alternating magnetic field, calculate the depth of the pipeline, the deviation of the operator from the projection of the axis of the pipeline onto the day surface and the desired direction of movement of the operator to approach this projection, then, based on these data, voice commands for the direction of movement of the operator are generated.
Дополнительными отличиями способа являются:Additional differences of the method are:
- дополнительно может быть проведено измерение 6 компонент переменного магнитного поля с помощью второй группы трехкомпонентных датчиков переменного магнитного поля, расположенных вдоль горизонтальной оси куба, на основе которых дополнительно вычисляют величину и направлении приближения оператора к положению проекции оси трубопровода на дневной поверхности, и вырабатывают речевые команды,- in addition, 6 components of an alternating magnetic field can be measured using a second group of three-component alternating magnetic field sensors located along the horizontal axis of the cube, based on which the magnitude and direction of the operator’s approximation to the projection position of the pipeline axis on the day surface are additionally calculated, and speech commands are generated ,
- в качестве трехкомпонентных датчиков могут быть применены феррозондовые, магниторезистивные датчиков или ГМР (гигантский магниторезистивный эффект) датчики,- as three-component sensors can be applied flux-gate, magnetoresistive sensors or GMP (giant magnetoresistive effect) sensors,
- в качестве датчиков переменного магнитного поля могут быть применены индукционные датчики.- as sensors of an alternating magnetic field, induction sensors can be used.
Таким образом, предлагаемый способ диагностики технического состояния подземного трубопровода основан на измерении 36 сумм компонент поля и 36 градиентов постоянного магнитного поля, используя 8 трехкомпонентных датчиков постоянного магнитного поля, расположенных в вершинах куба околотрубного пространства, с использованием системы не менее чем из 4-х преобразователей магнитной индукции, каждый из которых состоит из 2-х трехкомпонентных соосных датчиков постоянного поля с осевой симметрией. В состав системы входит также 2 трехкомпонентных датчиков переменного магнитного поля.Thus, the proposed method for diagnosing the technical condition of an underground pipeline is based on measuring 36 sums of field components and 36 gradients of a constant magnetic field using 8 three-component sensors of a constant magnetic field located at the vertices of a cube near-tube space using a system of at least 4 transducers magnetic induction, each of which consists of 2 three-component coaxial sensors of a constant field with axial symmetry. The system also includes 2 three-component sensors of an alternating magnetic field.
В способе производится измерение суммы 36 и разности 36 одноименных компонент относительно выбранной системы координат. В результате обработки результатов измерений в предлагаемом способе производят выявление, идентификацию и ранжирование особенностей технического состояния трубопроводов с использованием геометрических характеристик аномалообразующих магнитных объектов, а также параметров локальных поворотов и изгибов, дефектов и зон напряженного состояния металла, интенсивности деформаций сдвига.The method measures the sum of 36 and the difference of 36 components of the same name relative to the selected coordinate system. As a result of processing the measurement results in the proposed method, the features of the technical condition of pipelines are identified, identified and ranked using the geometric characteristics of anomalous magnetic objects, as well as parameters of local turns and bends, defects and zones of the stressed state of the metal, and the intensity of shear deformations.
Для получения этих параметров в качестве математической обработки после вычислений компонент поля используется тензорная обработка, т.е. вычисление расположенных в параллельных плоскостях матрицы градиентов компонент магнитной индукции, величин производных градиентов магнитной индукции, а также производной модулей магнитной индукции с последующим вычислением параметров, характеризующих техническое состояние трубопроводов. Таким образом, в результате, используя измерения нормальных и касательных компонент индукции магнитного поля и их градиентов вдоль вертикальных и горизонтальных осей на основе приемов тензорного анализа, достигается повышение точности, надежности и детальности решения задач бесконтактной диагностики и неразрушающей дефектоскопии подземных трубопроводов, улучшение идентификации и геометризации дефектов металла и изоляции. В случае необходимости перемещение датчиков поля вдоль трубопровода производят по крайней мере дважды, последовательно на ограниченных по протяженности участках, а идентификацию и ранжирование дефектов производят на основе первичных и повторных наблюдений. После выявления участков трубопровода с аномальным магнитным полем и проведения шурфования производят непрерывное их сканирование с помощью магнитного дефектоскопа и далее в этих областях проводят уточняющие работы на основе ультразвукового толщиномера, фиксируя локальные зоны коррозии, например зоны питтинговой коррозии.To obtain these parameters, tensor processing is used as mathematical processing after computing the field components, i.e. calculation of the gradients of the magnetic induction components located in parallel planes of the matrix of the matrix, the values of the derivatives of the magnetic induction gradients, as well as the derivative of the magnetic induction modules, followed by calculation of the parameters characterizing the technical condition of the pipelines. Thus, as a result, using measurements of the normal and tangential components of the magnetic field induction and their gradients along the vertical and horizontal axes based on the methods of tensor analysis, an increase in the accuracy, reliability and detail of solving the problems of non-contact diagnostics and non-destructive flaw detection of underground pipelines, improving identification and geometry metal defects and insulation. If necessary, the movement of field sensors along the pipeline is carried out at least twice, sequentially in areas of limited length, and the identification and ranking of defects is carried out on the basis of initial and repeated observations. After identifying sections of the pipeline with an abnormal magnetic field and punching, they are continuously scanned using a magnetic flaw detector and then in these areas, refinement work is carried out on the basis of an ultrasonic thickness gauge, fixing local corrosion zones, for example, pitting corrosion zones.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими чертежами:The essence of the invention is illustrated by the following drawings:
Фиг. 1, на которой изображена пространственная схема узла трехкомпонентных датчиков, FIG. 1, which shows a spatial diagram of a node of three-component sensors,
где 1,.2.,3.,4.,5.,6.,7, 8 - трехкомпонентные датчики постоянного магнитного поля,where 1, .2., 3., 4., 5., 6., 7, 8 are three-component sensors of a constant magnetic field,
X, Y, Z - оси координат,X, Y, Z - coordinate axes,
9-10 - трехкомпонентные датчики переменного магнитного поля.9-10 - three-component sensors of an alternating magnetic field.
Фиг. 2, на которой приведена схема индукционного датчика.FIG. 2, which shows a diagram of an induction sensor.
Для осуществления предлагаемого способа необходимо произвести следующие операции.To implement the proposed method, it is necessary to perform the following operations.
1. Ha участке, удаленном от промышленных помех, производят калибровку измерительной аппаратуры, поочередно располагая систему датчиков вдоль магнитного меридиана, и производят необходимые измерения.1. At a site remote from industrial interference, calibrate the measuring equipment, alternately placing the sensor system along the magnetic meridian, and make the necessary measurements.
2. Производят разметку диагностируемого трубопровода, закрепляют трассу трубопровода на местности и определяют координаты закрепленных точек портативными навигаторами GPS.2. Mark the diagnosed pipeline, fix the pipeline route on the ground and determine the coordinates of the fixed points by portable GPS navigators.
3. Переносят измерительную аппаратуру на диагностируемый трубопровод. Включают измерительный комплекс и измеряют компоненты постоянного и переменного магнитного поля и разности компонент постоянного магнитного поля при перемещении системы датчиков вдоль проекции оси трубопровода на дневную поверхность. В каждый момент производятся измерения 36 сумм и 36 разностей постоянного магнитного поля и 6 компонент переменного магнитного поля.3. Transfer the measuring equipment to the diagnosed pipeline. The measuring complex is turned on and the components of the constant and alternating magnetic field and the difference of the components of the constant magnetic field are measured while moving the sensor system along the projection of the pipeline axis onto the surface. At each moment, 36 sums and 36 differences of the constant magnetic field and 6 components of the alternating magnetic field are measured.
4. При перемещении руководствуются автоматически подаваемыми речевыми командами по требуемому направлению движения оператора для выхода на проекцию оси трубопровода на дневной поверхности и на величину требуемого отступа.4. When moving, they are guided by automatically supplied speech commands in the required direction of movement of the operator to enter the projection of the axis of the pipeline on the surface and the amount of indentation required.
На основе измерения 36 сумм и 36 разностей постоянного магнитного поля в результате обработки получают повороты и изгибы локальных участков трубопровода, зоны концентрации напряжений, области кластеров дефектов.Based on the measurement of 36 sums and 36 differences of the constant magnetic field, the turns produce bends and bends of local sections of the pipeline, stress concentration zones, and regions of defect clusters.
На основе аномалий этих параметров по стандартным статистическим характеристикам (превышение текущей дисперсии над среднеквадратичным отклонением) производят выявление дефектов трубопроводов. По количеству аномалий, выявленных при тензорной обработке записей, оценивают вклад поля дефекта и производят ранжирование выделенных дефектов по степени опасности. На основе сигналов от датчиков переменного магнитного поля после необходимых вычислений получают речевые команды направления поворотов оператора, величины и направления приближения оператора к положению проекции оси трубопровода на дневной поверхности.Based on the anomalies of these parameters according to standard statistical characteristics (excess of the current dispersion over the standard deviation), pipeline defects are detected. By the number of anomalies detected during tensor processing of the records, the contribution of the defect field is estimated and the selected defects are ranked by the degree of danger. Based on the signals from the alternating magnetic field sensors, after the necessary calculations, speech commands are received for the direction of rotation of the operator, the magnitude and direction of the operator approaching the position of the projection of the pipeline axis on the surface.
Таким образом, достигается повышение точности, надежности и детальности решения задач бесконтактной диагностики и неразрушающей дефектоскопии подземных трубопроводов, улучшение идентификации и геометризации дефектов металла и изоляции.Thus, an increase in the accuracy, reliability and detail of solving the problems of non-contact diagnostics and non-destructive flaw detection of underground pipelines is achieved, and the identification and geometrization of metal defects and insulation are improved.
Приемы вычислений параметров поля приведены ниже.The methods for calculating the field parameters are given below.
В правосторонней системе координат х, у, z тензор градиентов характеризуется матрицей |Hij|:In the right-handed coordinate system x, y, z, the gradient tensor is characterized by the matrix | H ij |:
С некоторым приближением тензор |Hij| может быть представлен в виде суммы шести поверхностных тензоров на шести плоскостях: xz, yz, ху.With some approximation, the tensor | H ij | can be represented as the sum of six surface tensors on six planes: xz, yz, xy.
1. Используя приемы тензорного анализа для каждой из плоскостей куба для определения аномалий анизотропии трубопровода, возникающих из-за нарушений технологии изготовления труб, проводим вычисления главных осей и их средних значений.1. Using the methods of tensor analysis for each of the planes of the cube to determine anomalies in the anisotropy of the pipeline arising from violations of the technology for manufacturing pipes, we calculate the principal axes and their average values.
Для плоскости 1-2-3-4 (фиг. 1) имеем среднюю величину максимального значения главной оси 
Аналогичным образом определяются величины 
Для плоскости 1-2-5-6 имеем среднюю величину максимального значения главной оси максимальные величины 
По величине отношения 
2. Эффект «скручивания» происходит при сезонных изменениях положениях трубопровода при оттаивании и отсутствии компенсации растягивающих и сжимающих напряжений. Наиболее вероятен эффект скручивания в витых трубах.2. The effect of "twisting" occurs with seasonal changes in the position of the pipeline during thawing and the absence of compensation for tensile and compressive stresses. The most likely twisting effect in twisted pipes.
В этом случае имеет место изменение положения главных осей плоскостей матриц, фиксируемых величинами углов ϕ. При скручивании вокруг оси У имеем положение главной оси, определяемое в плоскости 1-2-5-6 углом ϕ1 по соотношениюIn this case, there is a change in the position of the principal axes of the planes of the matrices, fixed by the values of the angles ϕ. When twisting around the Y axis, we have the position of the main axis, determined in the plane 1-2-5-6 by the angle ϕ1 by the ratio
В плоскости 3-4-7-8 определяется положение главной оси углом ϕ2 по соотношениюIn the plane 3-4-7-8, the position of the main axis is determined by the angle ϕ2 according to the ratio
Разность (ϕ1--ϕ2) определяет величину скручивания вокруг оси у. Аналогичным образом определяем скручивание вокруг осей X и Z.The difference (ϕ1 - ϕ2) determines the amount of twisting around the y axis. Similarly, we determine twisting around the X and Z axes.
3. Изгиб или искривление оси трубы происходит при сезонных воздействиях грунта при оттаивании в зонах вечной мерзлоты, а также в зонах коррозионного утонения металла трубопровода под действием внутреннего давления. Изгиб приводит к появлению подземных « арок пучения», опасных по раскрытию сварных швов и образованию аварий.3. Bending or curvature of the pipe axis occurs during seasonal soil influences during thawing in permafrost zones, as well as in areas of corrosion-induced thinning of pipeline metal under the influence of internal pressure. Bending leads to the appearance of underground "arches of heaving", dangerous for the disclosure of welds and the formation of accidents.
Изгиб трубопровода приводит к изменению величины градиентов и характеризуется ростом градиентов при растяжении и уменьшением градиентов при сжатии. Например, о величине изгиба по оси X можно судить по разности градиентов (d Н у 2-4 / dy - dHy 1-3 /dy) или (d Н у 6-8 / d у - d Н у 5-7 / d у). Аналогичным образом можно судить о изгибах (поворотах) вокруг осей У и Z.The bending of the pipeline leads to a change in the magnitude of the gradients and is characterized by an increase in gradients under tension and a decrease in gradients under compression. For example, the magnitude of the bend along the X axis can be judged by the difference in the gradients (d N at 2-4 / dy - dHy 1-3 / dy) or (d N at 6-8 / d y - d N at 5-7 / d y). Similarly, one can judge about bends (turns) around the axes Y and Z.
4. По величинам градиентов вокруг горизонтальных и вертикальных осей судят о наличии дефектов. Например, градиенты вдоль горизонтальных осей оцениваются следующим образом:4. The values of the gradients around the horizontal and vertical axes are judged on the presence of defects. For example, gradients along the horizontal axes are evaluated as follows:
где Δl - длина преобразователя; Hx1, Hx2 …… и Н y1, Ну2 …… - величины компонент поля в точках 1-8.where Δl is the length of the Converter; H x1 , H x2 ....... and H y1, Nu2 ....... are the field components at points 1-8.
По величинам модулей также производится выявление и оценка дефектов и их кластеров.By the magnitudes of the modules, defects and their clusters are also identified and evaluated.
Например, оценка модулей разностей для вертикальных преобразователей определяется из соотношений |M12-M34|, |M12-M56|, |M12-M78|, |M34-M18|, |M34-M56|, |M56-M78|, гдеFor example, the estimate of the difference moduli for vertical converters is determined from the relations | M 12 -M 34 |, | M 12 -M 56 |, | M 12 -M 78 |, | M 34 -M 18 |, | M 34 -M 56 | , | M 56 -M 78 |, where
5. На основе сигналов датчиков переменного магнитного поля производится расчет глубины погружения трубопровода от поверхности земли (h), отступа оператора от проекции оси (X1).5. Based on the signals from the sensors of an alternating magnetic field, the depth of the pipeline from the surface of the earth (h), the indent of the operator from the axis projection (X 1 ) are calculated.
Для вертикального положения трубки датчиковFor the vertical position of the sensor tube
h=Z1-hнижн. датчика (фиг. 2),h = Z 1 -h lower sensor (Fig. 2),
гдеWhere
гдеWhere
При расчетах L Z1Z2X1X2 - геометрические параметры (фиг. 2)When calculating LZ 1 Z 2 X 1 X 2 - geometric parameters (Fig. 2)
L - размер трубки датчиков (расстояние между верхним и нижним датчиками),L is the tube size of the sensors (the distance between the upper and lower sensors),
Z1 - расстояние между осью трубы и проекцией нижнего датчика на ось Z (м),Z 1 - the distance between the axis of the pipe and the projection of the lower sensor on the Z axis (m),
Z2 - расстояние между осью трубы и проекцией верхнего датчика на ось Z (м),Z 2 - the distance between the axis of the pipe and the projection of the upper sensor on the Z axis (m),
X1 - расстояние между осью трубы и проекцией нижнего датчика на ось X (м),X 1 - the distance between the axis of the pipe and the projection of the lower sensor on the X axis (m),
Х2 - расстояние между осью трубы и проекцией верхнего датчика на ось X (м).X 2 - the distance between the axis of the pipe and the projection of the upper sensor on the X axis (m).
В расчетах используется обозначения:The following notation is used in the calculations:
Hz нижн. - вертикальная компонента нижнего датчика,H z lower - vertical component of the lower sensor,
Нх нижн. - горизонтальная поперечная компонента нижнего датчика,N x lower. - horizontal transverse component of the lower sensor,
Hz верх. - вертикальная компонента верхнего датчика,H z top - vertical component of the upper sensor,
Нх верх. - горизонтальная поперечная компонента верхнего датчика.N x top. - horizontal transverse component of the upper sensor.
Для обнаружения аномальных локальных погружений трубопровода и связанных с ним зон концентрации напряжений используется продольная производнаяThe longitudinal derivative is used to detect abnormal local immersions in the pipeline and associated stress concentration zones.
d Z1/d y.d Z1 / d y.
Для обнаружения локальных искривлений трубопровода и связанных с ним зон концентрации напряжений используется продольная производная d X1/d у.The longitudinal derivative d X1 / d у is used to detect local curvatures of the pipeline and the zones of stress concentration associated with it.
Для обнаружения зон локального стекания тока катодной защиты Ikz в зонах нарушения изоляции и повышенного коррозионного износа используется продольная производная тока d Ikz/d у.The longitudinal derivative of the current d Ikz / d у is used to detect zones of local run-off of the cathodic protection current Ikz in zones of insulation failure and increased corrosion wear.
Способ может быть частично реализован на известных устройствах диагностики технического состояния подземных трубопроводов, например:The method can be partially implemented on known devices for diagnosing the technical condition of underground pipelines, for example:
- Прибор типа ИКН Разработан и серийно изготавливается ООО "Энергодиагностика". Имеют сертификат Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии RU.C.34003.A №22258,- Device type IKN Designed and mass-produced by LLC Energodiagnostika. Have a certificate of the Federal Agency for Technical Regulation and Metrology RU.C.34003.A No. 22258,
- Прибор серии МБС (МБС-03, МБС-04). Название прибора " Скиф". Разработан и изготавливается ООО НТЦ "Транскор-К".- MBS series device (MBS-03, MBS-04). The name of the device is "Skiff". Designed and manufactured by STC "Transcor-K".
Эти устройства включают узел датчиков, полевой компьютер и блок сбора данных и управления (БСДУ), причем БСДУ состоит из плат АЦП, соединенных с ретранслирующими микросхемами LVDS, передающими каналами SPI, приемными микросхемами LVDS, соединенными с программируемой логической интегральной микросхемой ПЛИС, соединенной с последовательным интерфейсом передачи данных USB, дополнительно подключают к каждому из датчиков компенсационные обмотки, включенные для каждой из одноименных компонент датчиков последовательно и навстречу друг другу, измерительные обмотки каждой из одноименных компонент датчиков включают так, что на выходе получают сумму и разность этих компонент, трехкомпонентные датчики, наиболее приближенные к земле, снабжены тремя фиксаторами перегрузок, причем эти фиксаторы соединены с одной из плат АЦП, устройства сложения и вычитания также соединены с платами АЦП.These devices include a sensor node, a field computer and a data acquisition and control unit (BSDU), and the BSU consists of ADC boards connected to LVDS relay circuits, SPI channels, LVDS receiver circuits connected to a FPGA programmable logic integrated circuit connected to a serial USB data interface, additionally connect to each of the sensors compensation windings included for each of the same sensor components in series and towards each other, changing The windings of each of the sensors of the same name include so that the sum and difference of these components are obtained at the output, the three-component sensors closest to the ground are equipped with three overload clamps, and these clamps are connected to one of the ADC boards, the addition and subtraction devices are also connected to ADC boards.
В конструкции устройства также используют наушники, подключенные к полевому компьютеру, который оснащен блоком выработки речевых команд.The design of the device also uses headphones connected to a field computer, which is equipped with a unit for generating voice commands.
При этом узел датчиков должен состоять из восьми трехкомпонентных датчиков постоянного магнитного поля (1-8) (фиг. 1), установленных на концах конструкции из немагнитного материала. Профили, из которых выполнены линейные элементы конструкции, ориентированы вдоль и поперек трех пространственных взаимно перпендикулярных осей и образуют пространственную фигуру в виде куба. На оси симметрии расположен вертикальный преобразователь индукции переменного магнитного поля, состоящий из двух трехкомпонентных датчиков переменного магнитного поля. Датчики в каждом из преобразователей постоянного магнитного поля настроены соосно, с минимальным дисбалансом, и их расположение позволяет измерять разности одноименных компонент поля между крайними точками преобразователей и крайними точками, а также измерять сумму одноименных компонент поля между крайними точками преобразователей.In this case, the sensor assembly should consist of eight three-component sensors of a constant magnetic field (1-8) (Fig. 1) installed at the ends of the structure of non-magnetic material. The profiles of which linear structural elements are made are oriented along and across three spatial mutually perpendicular axes and form a spatial figure in the form of a cube. On the axis of symmetry is a vertical transducer of induction of an alternating magnetic field, consisting of two three-component sensors of an alternating magnetic field. The sensors in each of the DC magnetic field transducers are configured coaxially with minimal imbalance, and their location allows you to measure the differences of the same field components between the extreme points of the transducers and the extreme points, as well as measure the sum of the same field components between the extreme points of the transducers.
В случае использования феррозондовых датчиков, работа устройства осуществляется следующим образом.In the case of using fluxgate sensors, the operation of the device is as follows.
Феррозондовые датчики 1-8, практически примененные в предложении, являются датчиками активного типа и используют для своей работы ток возбуждения. Ток возбуждения дважды за период доводит ферромагнитные сердечники датчиков до насыщения, за счет чего изменяется потокосцепление намотанной на сердечник измерительной катушки с внешним магнитным полем. В измерительной катушке возникает переменное электрическое напряжение, частота которого в два раза больше частоты тока возбуждения, а амплитуда пропорциональна постоянной составляющей проекции вектора индукции внешнего магнитного поля на магнитную ось датчика. В компенсационных обмотках для каждой из одноименных компонент датчиков внешние помехи, в том числе флуктуации магнитного поля Земли, подавляются. Кроме того, исключаются искажения, связанные с нестабильностью частоты возбуждающего поля. Устройства определения разности одноименных компонент формируют сигналы, равные разности этих компонент, а устройства определения суммы этих компонент формируют сигналы, равные их суммам.Fluxgate sensors 1-8, practically used in the proposal, are active type sensors and use the excitation current for their work. The excitation current twice a period brings the ferromagnetic cores of the sensors to saturation, due to which the flux linkage of the measuring coil wound around the core with an external magnetic field changes. An alternating electric voltage arises in the measuring coil, the frequency of which is twice the frequency of the excitation current, and the amplitude is proportional to the constant component of the projection of the induction vector of the external magnetic field on the magnetic axis of the sensor. In the compensation windings for each of the same sensor components, external noise, including fluctuations in the Earth's magnetic field, is suppressed. In addition, distortions associated with the instability of the frequency of the exciting field are excluded. Devices for determining the difference of the same components generate signals equal to the differences of these components, and devices for determining the sum of these components generate signals equal to their sums.
Устройства вычитания сигналов поля в крайних точках преобразователей формирует разность сигналов между точками 1-2, 1-3, 1-5, 8-4, 8-7 и 8-6.The device for subtracting field signals at the extreme points of the converters generates a signal difference between points 1-2, 1-3, 1-5, 8-4, 8-7 and 8-6.
Устройство сложения формируют сигналы, равные сумме этих компонент в точках 1-2, 1-3,1-5, 8-4, 8-7 и 8-6, т.е. в крайних точках преобразователей.The addition device generates signals equal to the sum of these components at points 1-2, 1-3.1-5, 8-4, 8-7 and 8-6, i.e. at the extreme points of the transducers.
Сигналы от компенсационных обмоток подаются на АЦП. Сигналы суммы компонент поля и их разностей подаются на блок БСДУ, где с помощью 12 канальных плат АЦП преобразуются в цифровой код. Микросхемой LVDS по каналу связи (интерфейсу) SPI сигналы передаются на принимающую микросхему LVDS и затем на программируемую логическую микросхему ПЛИС. Микросхема ПЛИС формирует сигналы последовательного интерфейса передачи данных USB. Трехкомпонентный датчик, наиболее приближенный к Земле, снабжен тремя фиксаторами перегрузок, причем эти фиксаторы соединены с одной из плат БСДУ.Signals from the compensation windings are fed to the ADC. The signals of the sum of the field components and their differences are fed to the BSDU block, where they are converted into a digital code using 12 channel ADC cards. The LVDS microcircuit uses the SPI communication channel (interface) to transmit the LVDS receiving microcircuit and then to the FPGA programmable logic microcircuit. The FPGA chip generates signals from a serial USB data transfer interface. The three-component sensor closest to the Earth is equipped with three overload locks, and these locks are connected to one of the BSDU boards.
Достоинствами предлагаемого способа являются:The advantages of the proposed method are:
- возможность получать в результате обработки параметры локальных изгибов, поворотов, скручиваний и других искривлений труб, образующихся за счет нескомпенсированных механических напряжений и вызывающих появление дефектов и зон напряженно-деформированного состояния,- the ability to obtain as a result of processing the parameters of local bends, turns, twists and other curvatures of pipes formed due to uncompensated mechanical stresses and causing the appearance of defects and zones of stress-strain state,
- возможность ослабить влияние на информативность измерений технических магнитных помех, вызванных магнитной технологической неоднородностью труб, а также повысить надежность и точность разделения полей дефектов и полей помех,- the ability to weaken the influence on the information content of measurements of technical magnetic interference caused by magnetic technological heterogeneity of the pipes, as well as to increase the reliability and accuracy of the separation of the fields of defects and interference fields,
- возможность получать с более высокой точностью оценки модулей, градиентов модулей, их первых и вторых производных магнитного поля, положение в пространстве и величины главных осей тензоров градиентов, в том числе их относительных величин и на этой основе геометрические и магнитные характеристики дефектов стенок трубопровода.- the ability to obtain with higher accuracy estimates of modules, module gradients, their first and second derivatives of the magnetic field, spatial position and magnitudes of the principal axes of the gradient tensors, including their relative values and, on this basis, the geometric and magnetic characteristics of defects in the walls of the pipeline.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016111178A RU2630856C1 (en) | 2016-03-27 | 2016-03-27 | Method for diagnosting technical state of underground pipelines |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016111178A RU2630856C1 (en) | 2016-03-27 | 2016-03-27 | Method for diagnosting technical state of underground pipelines |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2630856C1 true RU2630856C1 (en) | 2017-09-13 |
Family
ID=59893962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016111178A RU2630856C1 (en) | 2016-03-27 | 2016-03-27 | Method for diagnosting technical state of underground pipelines |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2630856C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2662246C1 (en) * | 2017-12-13 | 2018-07-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Техносфера-МЛ" | Measurement method of length of underground pipeline |
| RU2672978C1 (en) * | 2017-06-16 | 2018-11-21 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кыргызско-Российский Славянский университет (КРСУ) | Method for detecting defects in a long-dimensional ferromagnetic object |
| RU2724582C1 (en) * | 2019-12-27 | 2020-06-25 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "Транскор-К" | Method of non-contact detection of availability, location and degree of danger of concentrators of mechanical stresses in metal of ferromagnetic structures |
| EP3760965A1 (en) * | 2019-07-01 | 2021-01-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Determining the average distance of a measuring device to a conductor |
| CN114511534A (en) * | 2022-01-28 | 2022-05-17 | 江苏泰和木业有限公司 | PC board crack judgment method and system based on image processing |
| RU2778718C1 (en) * | 2021-10-19 | 2022-08-23 | Игорь Сергеевич Колесников | Device for in-line determination of mechanical stresses in pipeline |
| WO2023068968A1 (en) * | 2021-10-19 | 2023-04-27 | Игорь Сергеевич КОЛЕСНИКОВ | In-line device for detecting mechanical stresses in a pipeline |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2453760C2 (en) * | 2009-12-18 | 2012-06-20 | Открытое акционерное общество "Газпромнефть" | Method of diagnosing technical state of underground pipelines (versions) |
| RU2504763C1 (en) * | 2012-09-12 | 2014-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Диагностические системы" (Company Limited "DIAS") | Method and device for diagnostics of technical state of underground pipelines |
| WO2014163536A1 (en) * | 2013-04-04 | 2014-10-09 | Sakson Valery Mikhailovich | Device for diagnosing technical condition of metal pipelines |
| RU2568808C2 (en) * | 2014-04-11 | 2015-11-20 | Открытое акционерное общество "Газпром нефть" | Method and device for contactless diagnostics of technical condition of underground pipelines |
-
2016
- 2016-03-27 RU RU2016111178A patent/RU2630856C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2453760C2 (en) * | 2009-12-18 | 2012-06-20 | Открытое акционерное общество "Газпромнефть" | Method of diagnosing technical state of underground pipelines (versions) |
| RU2504763C1 (en) * | 2012-09-12 | 2014-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Диагностические системы" (Company Limited "DIAS") | Method and device for diagnostics of technical state of underground pipelines |
| WO2014163536A1 (en) * | 2013-04-04 | 2014-10-09 | Sakson Valery Mikhailovich | Device for diagnosing technical condition of metal pipelines |
| RU2568808C2 (en) * | 2014-04-11 | 2015-11-20 | Открытое акционерное общество "Газпром нефть" | Method and device for contactless diagnostics of technical condition of underground pipelines |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2672978C1 (en) * | 2017-06-16 | 2018-11-21 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кыргызско-Российский Славянский университет (КРСУ) | Method for detecting defects in a long-dimensional ferromagnetic object |
| RU2662246C1 (en) * | 2017-12-13 | 2018-07-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Техносфера-МЛ" | Measurement method of length of underground pipeline |
| EP3760965A1 (en) * | 2019-07-01 | 2021-01-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Determining the average distance of a measuring device to a conductor |
| WO2021001145A1 (en) * | 2019-07-01 | 2021-01-07 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Determination of the average distance between a measurement device and a conductor |
| US11946738B2 (en) | 2019-07-01 | 2024-04-02 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Determination of the average distance between a measurement device and a conductor |
| RU2724582C1 (en) * | 2019-12-27 | 2020-06-25 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "Транскор-К" | Method of non-contact detection of availability, location and degree of danger of concentrators of mechanical stresses in metal of ferromagnetic structures |
| RU2778718C1 (en) * | 2021-10-19 | 2022-08-23 | Игорь Сергеевич Колесников | Device for in-line determination of mechanical stresses in pipeline |
| WO2023068968A1 (en) * | 2021-10-19 | 2023-04-27 | Игорь Сергеевич КОЛЕСНИКОВ | In-line device for detecting mechanical stresses in a pipeline |
| RU2779721C1 (en) * | 2021-12-07 | 2022-09-12 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | In-line smart pig with adjustable speed for inspection of pipelines |
| CN114511534A (en) * | 2022-01-28 | 2022-05-17 | 江苏泰和木业有限公司 | PC board crack judgment method and system based on image processing |
| CN114511534B (en) * | 2022-01-28 | 2023-05-05 | 江苏泰和木业有限公司 | PC board crack judging method and system based on image processing |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2630856C1 (en) | Method for diagnosting technical state of underground pipelines | |
| RU2568808C2 (en) | Method and device for contactless diagnostics of technical condition of underground pipelines | |
| US9715034B2 (en) | Method for multi-tubular evaluation using induction measurements | |
| US9581567B2 (en) | System and method for inspecting subsea vertical pipeline | |
| RU2453760C2 (en) | Method of diagnosing technical state of underground pipelines (versions) | |
| CN103063124B (en) | A kind of detection method of austenitic stainless steel amount of plastic deformation | |
| Ge et al. | Analysis of signals for inclined crack detection through alternating current field measurement with a U-shaped probe | |
| Narkhov et al. | Novel quantum NMR magnetometer non-contact defectoscopy and monitoring technique for the safe exploitation of gas pipelines | |
| RU164969U1 (en) | SENSOR ASSEMBLY FOR DIAGNOSTIC OF TECHNICAL CONDITION OF UNDERGROUND PIPELINES | |
| RU2620327C1 (en) | Defects diagnostic device inside the buildings made of tube steel | |
| Mamtani et al. | Determining the reference frame for kinematic analysis in S-tectonites using AMS | |
| Zhou et al. | Non-magnetization detection of arbitrary direction defects in coiled tubing based on fluxgate sensor | |
| US12018939B2 (en) | System and method for analyzing an oilfield casing using an apparent thickness approach | |
| JP2001356177A (en) | Buried cable investigating method | |
| RU2504763C1 (en) | Method and device for diagnostics of technical state of underground pipelines | |
| Zhou et al. | Recognizing coiled tubing defect characteristics based on weak magnetic detection technology | |
| US20210072187A1 (en) | Non-destructive inspection device | |
| Alabi et al. | Electromagnetic method field test for characterizing steel fibers in ultra-high performance concrete (UHPC) | |
| RU101206U1 (en) | PERMANENT MAGNETIC FIELD SENSOR ASSEMBLY, AC MAGNETIC FIELD SENSOR ASSEMBLY AND COMBINED SENSORS ASSEMBLY FOR DIAGNOSTIC OF PIPELINE TECHNICAL CONDITION | |
| CN112945447A (en) | Magnetic measurement sensing unit, device and method for three-dimensional residual stress field of ferromagnetic component | |
| RU2510500C1 (en) | Method and device for diagnostics of buried pipeline | |
| JP2018132426A (en) | Reinforcement diameter of ferroconcrete, measuring device of covering, and reinforcement arrangement direction measuring method | |
| CN113050182B (en) | Method and system for observing geomagnetic field in water area | |
| JP2005127963A (en) | Nondestructive inspection method and its apparatus | |
| RU2724582C1 (en) | Method of non-contact detection of availability, location and degree of danger of concentrators of mechanical stresses in metal of ferromagnetic structures |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190328 |