RU2700716C1 - Device for control of ovality of elements of pipelines - Google Patents

Device for control of ovality of elements of pipelines Download PDF

Info

Publication number
RU2700716C1
RU2700716C1 RU2019105253A RU2019105253A RU2700716C1 RU 2700716 C1 RU2700716 C1 RU 2700716C1 RU 2019105253 A RU2019105253 A RU 2019105253A RU 2019105253 A RU2019105253 A RU 2019105253A RU 2700716 C1 RU2700716 C1 RU 2700716C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
holder
pipe
sensors
carriage
mutually perpendicular
Prior art date
Application number
RU2019105253A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Алексеевич Гринь
Вардан Аветикович Саркисян
Original Assignee
Акционерное общество "Интер РАО - Электрогенерация"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Интер РАО - Электрогенерация" filed Critical Акционерное общество "Интер РАО - Электрогенерация"
Priority to RU2019105253A priority Critical patent/RU2700716C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2700716C1 publication Critical patent/RU2700716C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/12—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring diameters

Abstract

FIELD: test technology.
SUBSTANCE: invention can be used as one of the means of diagnosing tubular systems, including in the equipment of thermal power plants for determination of ovals of bends of pipelines. Proposed device comprises composed bearing casing made up of two semi-rings and four clamping units arranged in one plane so that longitudinal axes of each pair of opposite assemblies coincide while axes of adjacent assemblies intersect at right angle. Each of the units comprises a holder with a guide rod and an inductive sensor installed in it. A spring is put on each rod. A carriage is rigidly mounted on the end of each of the rods fixed in the holder. Each carriage serves as a target for the probe stop of the corresponding inductive sensor. At that, all inductive sensors are connected to half-bridge electric circuit so that each of two adjacent active arms of half-bridge includes two diametrically opposite sensors.
EFFECT: accurate measurement of difference of mutually perpendicular diameters with automatic recording of results and possibility of device movement around pipeline axis without disconnection and reinstallation to obtain continuous diagram of measured parameter.
1 cl, 5 dwg

Description

Область использованияArea of use

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве одного из средств диагностирования трубных систем, в том числе в составе оборудования тепловых электростанций, в частности для определения овальности гибов трубопроводов пара и горячей воды.The invention relates to measuring equipment and can be used as one of the means of diagnosing pipe systems, including as part of the equipment of thermal power plants, in particular for determining the ovality of bends of steam and hot water pipelines.

Уровень техникиState of the art

В составе трубопроводных систем оборудования, работающего под избыточным давлением, имеются изогнутые элементы (гибы), одной из характеристик состояния которых является овальность, представляющая собой параметр в виде отношения максимальной разности двух взаимоперпендикулярных диаметров к среднему (номинальному) диаметру данного трубного элемента [1]. Поскольку овальность влияет на уровень напряжений в гибах, рекомендуется выполнять измерения данного параметра для гибов ответственных трубопроводных систем. В частности, на тепловых электростанциях в соответствии с требованиями технической эксплуатации должно проводиться измерение овальности гибов как на стадии входного контроля, так и при периодическом регламентном контроле на остановленном оборудовании [1]. Обычно в расчет принимается максимальное значение овальности в контрольных сечениях гиба.As part of the pipeline systems of equipment operating under excess pressure, there are curved elements (bends), one of the characteristics of which is ovality, which is a parameter in the form of the ratio of the maximum difference of two mutually perpendicular diameters to the average (nominal) diameter of this tube element [1]. Since ovality affects the stress level in bends, it is recommended to measure this parameter for bends of critical pipeline systems. In particular, in thermal power plants, in accordance with the requirements of technical operation, the ovality of the bends should be measured both at the stage of incoming control and during periodic routine control on stopped equipment [1]. Usually, the maximum value of ovality in the control sections of the bend is taken into account.

Известно устройство периодического контроля на остановленном или работающем оборудовании овальности сечения трубного элемента трубопровода: авторское свидетельство СССР №1254278 кл. G01B 5/20, опубл. 30.08.1986 [2], содержащее составной несущий корпус из двух полуколец, четыре подпружиненных щупа, продольные оси которых у противоположных щупов совпадают, а у смежных щупов лежат в одной плоскости и пересекаются под прямым углом, установленные в корпусе четыре электроизоляционные втулки с токоподводами, четыре прижимные пружины, каждая из которых установлена между одним из щупов и корпусом, четыре гибкие нити, каждая из которых соединена с одним из щупов, электродвигатель с блоком управления, формирующим команды через заданные интервалы времени. При установке корпуса на трубопроводном элементе щупы под действием прижимных пружин прижимаются к металлической поверхности трубопровода. В процессе изменения формы сечения трубного элемента его взаимоперпендикулярные диаметры изменяют свои значения, за счет этого щупы перемещаются, эти перемещения через гибкие нити передаются рычагам, угловые положения которых связаны с положением щупов. Эти положения отображаются на суммирующем диске с помощью подвижных фиксаторов. При вращении диска электродвигателем фиксаторы проходят мимо контактного датчика, дающего на блок управления сигнал на включение и выключение электромагнитной муфты, вследствие чего оцифрованный барабан перемещается на величину, пропорциональную алгебраической сумме углов поворота всех четырех рычагов и одновременно пропорциональную алгебраической сумме перемещений щупов, т.е. изменений размеров двух взаимоперпендикулярных диаметров контролируемого трубного элемента.A device for periodic monitoring on a stopped or running equipment ovality of the cross section of the pipe element of the pipeline: USSR author's certificate No. 1254278 class. G01B 5/20, publ. 08/30/1986 [2], containing a composite supporting body of two half rings, four spring-loaded probes, the longitudinal axes of which are opposite for the opposite probes, and for adjacent probes lying in the same plane and intersecting at right angles, four electrical insulating bushings with current leads installed in the housing, four clamping springs, each of which is installed between one of the probes and the housing, four flexible threads, each of which is connected to one of the probes, an electric motor with a control unit that generates commands at specified intervals Yeni. When installing the housing on the pipeline element, the probes are pressed against the metal surface of the pipeline under the action of clamping springs. In the process of changing the shape of the cross section of the tube element, its mutually perpendicular diameters change their values, due to this the probes move, these movements are transmitted through flexible threads to the levers, the angular positions of which are connected with the position of the probes. These positions are displayed on the summing disk using movable latches. When the disk is rotated by an electric motor, the clamps pass by the contact sensor, which gives the control unit a signal to turn the electromagnetic clutch on and off, as a result of which the digitized drum moves by a value proportional to the algebraic sum of the rotation angles of all four levers and simultaneously proportional to the algebraic sum of the probe movements, i.e. dimensional changes of two mutually perpendicular diameters of the controlled tubular element.

К достоинствам измерения овальности трубных элементов с помощью описанного выше устройства можно отнести:The advantages of measuring the ovality of the tube elements using the device described above include:

- возможность периодического измерения овальности посредством определения изменений размеров двух взаимоперпендикулярных диаметров трубного элемента в фиксированном положении щупов;- the possibility of periodic measurement of ovality by determining changes in the sizes of two mutually perpendicular diameters of the tube element in a fixed position of the probes;

- исключение вручную выполняемых операций по измерению геометрических размеров элементов трубопроводов;- the exclusion of manually performed operations to measure the geometric dimensions of pipeline elements;

- возможность проведения контроля при малом объеме удаления тепловой изоляции;- the ability to control with a small amount of removal of thermal insulation;

- возможность регистрации результата измерений.- the ability to register the measurement result.

К недостаткам [2] следует отнести:The disadvantages [2] include:

- достаточно громоздкая и в механической части сложная конструкция, содержащая натяжные нити, шарниры, рычаги, взаимодействующие между собой, что снижает точность измерения;- rather cumbersome and mechanically complex design, containing tension threads, hinges, levers interacting with each other, which reduces the accuracy of the measurement;

- достаточно сложная электромеханическая схема, что уменьшает надежность работы устройства;- a fairly complex electromechanical circuit, which reduces the reliability of the device;

- значительные габариты устройства, что может создавать препятствия для его установки на действующем оборудовании, когда доступность элемента для контроля ограничена;- significant dimensions of the device, which can create obstacles for its installation on existing equipment, when the availability of the control element is limited;

- при контроле в установленном положении устройства измеряются изменения диаметров трубы в двух взаимоперпендикулярных направлениях, соответствующих фиксированным положениям щупов, а фактически требуется определять данную характеристику по всему периметру сечения, т.е. во всех возможных положениях двух взаимоперпендикулярных диаметров, что вызывает необходимость перестановки устройства путем его перемещения вокруг оси трубы на некоторую величину центрального угла и фиксации в этом новом положении для выполнения следующего измерения. Далее эта процедура должна повторяться вплоть до поворота устройства вокруг сечения трубы на четверть оборота с целью получения серии дискретных значений разницы двух взаимоперпендикулярных диаметров для данного контрольного сечения трубы.- when monitoring in the installed position of the device, changes in the pipe diameters are measured in two mutually perpendicular directions corresponding to the fixed positions of the probes, but in fact it is required to determine this characteristic along the entire perimeter of the section, i.e. in all possible positions of two mutually perpendicular diameters, which makes it necessary to rearrange the device by moving it around the pipe axis by a certain amount of central angle and fixing in this new position to perform the next measurement. Further, this procedure should be repeated until the device rotates around the pipe section by a quarter of a turn in order to obtain a series of discrete values of the difference of two mutually perpendicular diameters for a given control pipe section.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей патентуемого изобретения является обеспечение надежного контроля овальности поперечного сечения трубных элементов трубопроводов, а техническим результатом - обеспечение возможности более точного измерения разности взаимоперпендикулярных диаметров по всему контуру контролируемого сечения с автоматической регистрацией результатов, а также обеспечение возможности перемещения заявленного устройства, установленного на трубопроводе, вокруг оси вышеуказанного трубопровода без необходимости отсоединения и переустановки устройства с целью обеспечения возможности получения непрерывной диаграммы измеряемого параметра.The objective of the patented invention is to provide reliable control of the ovality of the cross section of the pipe elements of the pipelines, and the technical result is to provide the possibility of more accurate measurement of the difference of mutually perpendicular diameters throughout the contour of the monitored section with automatic recording of the results, as well as the ability to move the claimed device installed on the pipeline around the axis of the above pipeline without the need to disconnect and reinstall the device properties in order to ensure the possibility of obtaining a continuous diagram of the measured parameter.

Решение указанной задачи путем достижения указанного технического результата обеспечивается тем, что в устройстве контроля овальности элементов трубопроводов, содержащем составной несущий корпус из двух полуколец, имеются четыре прижимных установочно-измерительных узла, расположенных в одной плоскости таким образом, что продольные оси каждой пары противоположных узлов совпадают, а оси смежных узлов пересекаются под прямым углом. При этом каждый из вышеуказанных узлов содержит неподвижно закрепленный на составном несущем корпусе призматический держатель с установленными в нем направляющим стержнем и индуктивным датчиком. На противоположном от закрепленного в держателе конце каждого из направляющих стержней жестко установлена опорная каретка, содержащая катки, предназначенные для перемещения по поверхности трубы. На каждый из направляющих стержней надета пружина, предназначенная для фиксации соответствующего направляющего стержня на трубе враспор относительно держателя и для прижатия катков соответствующей каретки к поверхности трубы. Каждая из вышеуказанных кареток также выполняет функцию мишени для упора щупа соответствующего индуктивного датчика. При этом все вышеуказанные индуктивные датчики соединены в полумостовую электрическую схему таким образом, что каждое из двух смежных активных плеч полумоста включает два диаметрально противоположных датчика, обеспечивая возможность непосредственного измерения разности двух взаимоперпендикулярных диаметров контрольного сечения трубного элемента с непрерывной регистрацией результата на самопишущем приборе.The solution of this problem by achieving the specified technical result is ensured by the fact that in the control device for the ovality of the pipeline elements containing a composite supporting body of two half rings, there are four clamping installation and measuring nodes located in the same plane so that the longitudinal axes of each pair of opposite nodes coincide , and the axes of adjacent nodes intersect at right angles. Moreover, each of the above nodes contains a prismatic holder, which is fixedly mounted on the composite supporting body, with a guide rod and an inductive sensor installed in it. At the opposite end of each of the guide rods fixed in the holder, a support carriage is rigidly mounted, comprising rollers designed to move along the surface of the pipe. A spring is put on each of the guide rods to fix the corresponding guide rod on the pipe in opposition to the holder and to press the rollers of the corresponding carriage to the surface of the pipe. Each of the above carriages also serves as a target for supporting the probe of the corresponding inductive sensor. Moreover, all of the above inductive sensors are connected in a half-bridge electrical circuit so that each of the two adjacent active arms of the half-bridge includes two diametrically opposite sensors, making it possible to directly measure the difference of two mutually perpendicular diameters of the control section of the tube element with continuous recording of the result on a recording device.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков патентуемого изобретения и достигаемым техническим результатом заключается в том, что создание устройства в виде съемного приспособления, выполненного в виде составного несущего корпуса из двух полуколец, на котором по концам двух взаимоперпендикулярных диаметров жестко установлены четыре прижимных установочно-измерительных узла, каждый из которых содержит закрепленный в его держателе индуктивный датчик и подпружиненную относительно корпуса и поверхности трубы опорную каретку, способную перемещаться по поверхности трубы за счет входящих в нее катков и служащую одновременно упорной мишенью для щупа индуктивного датчика исключает необходимость использования в конструкции гибких элементов (нитей, тросиков), шарниров, рычагов и пр., снижающих точность измерений, и обеспечивает возможность непрерывной регистрации разности двух взаимоперпендикулярных диаметров для всех их взаимоположений относительно контура сечения посредством перемещения корпуса вокруг трубы с помощью кареток без отсоединения и переустановки установленного на трубопроводе устройства.A causal relationship between the totality of the essential features of the patented invention and the achieved technical result is that the creation of a device in the form of a removable device made in the form of a composite supporting body of two half rings, on which four clamping installation and measuring clamps are rigidly mounted at the ends of two mutually perpendicular diameters nodes, each of which contains an inductive sensor fixed in its holder and spring-loaded relative to the housing and the surface of the pipe a support carriage capable of moving along the surface of the pipe due to the rollers included in it and serving simultaneously as a persistent target for the probe of the inductive sensor eliminates the need for the use of flexible elements (threads, cables), hinges, levers, etc., that reduce the accuracy of measurements, and ensures the ability to continuously register the difference of two mutually perpendicular diameters for all their relative positions relative to the section contour by moving the body around the pipe using carriages without disconnection eniya and reinstalling the device is installed on the pipeline.

Снабжение каждой из кареток четырьмя ходовыми катками (шарикоподшипниками) повышает точность измерений благодаря исключению возможности смещения каретки относительно контрольного сечения как в направлении оси (образующей) трубы, так и в направлении углового отклонения от направляющей.The supply of each carriage with four running rollers (ball bearings) increases the accuracy of measurements by eliminating the possibility of the carriage being displaced relative to the control section both in the direction of the pipe axis (forming) and in the direction of the angular deviation from the guide.

Использование в предложенном устройстве индуктивных датчиков дает возможность прямого измерения за счет перемещения щупов датчиков (т.е. без промежуточных связей) изменений двух взаимоперпендикулярных диаметров контрольного сечения, а применение полумостовой схемы с включением в каждое из двух смежных активных плеч полумоста двух диаметрально противоположно размещенных датчиков обеспечивает при соответствующей тарировке получение сигнала, непосредственно определяющего разницу этих двух диаметров сечения трубы.The use of inductive sensors in the proposed device enables direct measurement by moving probe probes (i.e., without intermediate connections) of changes in two mutually perpendicular diameters of the control section, and the use of a half-bridge circuit with the inclusion of two diametrically oppositely placed sensors in each of the two adjacent active arms of the half-bridge with appropriate calibration provides a signal that directly determines the difference between these two diameters of the pipe section.

Краткое описание фигур чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг. 1 схематично изображен общий вид устройства - вид вдоль оси трубы; на фиг. 2 - составной несущий корпус - вид в плане; на фиг. 3 - прижимной установочно-измерительный узел в виде сбоку (вдоль оси трубы); на фиг. 4 - эскизно изображен прижимной установочно-измерительный узел с датчиком и опорной кареткой; на фиг. 5 - принципиальная блок-схема измерения разности двух взаимоперпендикулярных диаметров.In FIG. 1 schematically shows a General view of the device - a view along the axis of the pipe; in FIG. 2 - composite load-bearing housing - plan view; in FIG. 3 - clamping installation and measuring unit in side view (along the axis of the pipe); in FIG. 4 - a sketch depicts a clamping installation and measuring unit with a sensor and a support carriage; in FIG. 5 is a schematic flowchart for measuring the difference of two mutually perpendicular diameters.

Перечень условных обозначений:List of conventions:

ИД - индуктивный датчик;ID - inductive sensor;

КСТ - контролируемое сечение трубы;KST - controlled section of the pipe;

НС - направляющий стержень;NS - guide rod;

ОК - опорная каретка;OK - support carriage;

ПП - прижимная пружина;PP - pressure spring;

ПУИУ - прижимной установочно-измерительный узел;PUUI - clamping installation and measuring unit;

СНК - составной несущий корпус.SNK - the composite bearing case.

Перечень позиций чертежей:The list of positions of the drawings:

1- контролируемое сечение трубы (КСТ); 2 - составной несущий корпус (СНК) в сборе; 3 - болтовое соединение СНК; 4 - держатель; 5 - установочные отверстия; 6 - направляющий стержень (НС); 7 - индуктивный датчик (ИД); 8 - прижимная пружина (ПП); 9 - опорная каретка (ОК); 10 - крепежные отверстия для держателя; 11 - фиксирующий винт; 12 - щуп ИД; 13 - контр-гайка; 14 - ограничительная гайка; 15 - каток; 16 - ось катка; 17 - кабель ИД; 18 - рабочий элемент (катушка) ИД; 19 - балансировочные резисторы; 20 - трансформатор; 21 - генератор; 22 - блок питания; 23 - усилитель; 24 - демодулятор; 25 - регистрирующий прибор.1- controlled section of the pipe (CCT); 2 - a composite load-bearing housing (SNK) assembly; 3 - bolted connection SNK; 4 - holder; 5 - installation holes; 6 - guide rod (NS); 7 - inductive sensor (ID); 8 - clamping spring (PP); 9 - support carriage (OK); 10 - mounting holes for the holder; 11 - fixing screw; 12 - probe ID; 13 - a counter nut; 14 - restrictive nut; 15 - skating rink; 16 - axis of the roller; 17 - ID cable; 18 - working element (coil) ID; 19 - balancing resistors; 20 - transformer; 21 - generator; 22 - power supply; 23 - amplifier; 24 - demodulator; 25 - recording device.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Устройство для контроля овальности элементов трубопроводов согласно изобретению выполнено в виде составного несущего корпуса (СНК) 2 из двух жестко соединенных между собой посредством болтового соединения 3 полуколец, охватывающих контролируемое сечение трубы (КСТ) 1, с прикрепленными к СНК под углом 90°, т.е. по концам взаимоперпендикулярных диаметров, четырьмя прижимными установочно-измерительными узлами (ПУИУ). ПУИУ установлены на СНК 2 при помощи держателей 4, жестко прикрепленных к нему через установочные отверстия 5 винтами (не показаны), ввинченными в резьбовые крепежные отверстия 10. Исполнительные размеры полуколец выбирают из соображений обеспечения достаточной жесткости конструкции и по возможности облегчения ее веса. Представляется достаточной ширина полукольца ≈30 мм, толщина ≈10 мм. В держателе 4 выполнены два симметрично расположенные отверстия, одно из которых предназначено для крепления корпуса индуктивного датчика (ИД) 7 с помощью фиксирующего винта 11, а другое - для установки направляющего стержня (НС) 6, на противоположном (от держателя) конце которого жестко закреплена опорная каретка (ОК) 9, фиксируемая на поверхности КСТ 1 прижимной пружиной (ПП) 8, охватывающей НС 6, за счет поджатая ОК 9 враспор между поверхностью трубы и держателем, прикрепленным к корпусу.The device for controlling the ovality of the pipeline elements according to the invention is made in the form of a composite load-bearing housing (SNK) 2 of two half rings rigidly interconnected by means of a bolted connection 3, covering a controlled pipe section (KST) 1, attached to the SNK at an angle of 90 °, t. e. at the ends of mutually perpendicular diameters, four clamping installation and measuring nodes (PUUU). ПУУУ are installed on SNK 2 by means of holders 4, rigidly attached to it through mounting holes 5 with screws (not shown) screwed into threaded mounting holes 10. The executive sizes of the half rings are chosen in order to ensure sufficient rigidity of the structure and, if possible, lightweight it. A half-ring width of ≈30 mm and a thickness of ≈10 mm seem to be sufficient. Two symmetrically arranged holes are made in the holder 4, one of which is used to fasten the inductive sensor (ID) housing 7 using the fixing screw 11, and the other is used to install the guide rod (HC) 6, on the opposite (from the holder) end of which is rigidly fixed support carriage (OK) 9, fixed on the surface of the KST 1 with a clamping spring (PP) 8, covering HC 6, due to the pressure of OK 9 against the surface of the pipe and the holder attached to the body.

Для обеспечения точности измерений крепежные отверстия для держателя 10 в СНК и установочные отверстия в самом держателе: 5 - под крепежные винты, 6 - под НС и 7 - под индуктивный датчик выполняют таким образом, чтобы оси каждой пары двух противоположных НС совпадали, составляли прямой угол с совмещенной осью пары смежных НС и были ориентированы строго вдоль корпуса (кольца), а также, чтобы оси отверстий под НС и под корпус ИД в каждом держателе были параллельны.To ensure the accuracy of measurements, the mounting holes for the holder 10 in the SNK and the mounting holes in the holder itself: 5 - for the mounting screws, 6 - for the NS and 7 - for the inductive sensor are made so that the axes of each pair of two opposite NS coincide, make a right angle with the combined axis, the pairs of adjacent NSs were oriented strictly along the housing (ring), and also so that the axes of the holes for the NS and under the ID housing in each holder were parallel.

НС 6 жестко крепится к ОК 9 посредством резьбового соединения и фиксируется для надежности контр-гайкой 13. Рабочая поверхность НС гладкая и он способен свободно по скользящей посадке перемещаться в установочном отверстии держателя 4. Исходное состояние НС в держателе фиксируется в положении заданного поджатая прижимной пружины 8, достаточного для перемещения каретки на ожидаемую величину снижения диаметра КСТ 1 (примерно половина рабочего хода пружины), и закрепляется в этом положении ограничительной гайкой 14, навинченной на крайний резьбовой конец НС. Исходное положение упирающегося в каретку щупа ИД 12 задается положением его корпуса, закрепленного в держателе 4 фиксирующим винтом 11 таким образом, чтобы щуп оказался примерно посредине измерительного диапазона ИД. Каретка снабжена двумя парами катков 15, насаженных на оси 16, благодаря чему каретка может перемещаться (катиться) по поверхности трубы за счет вращения катков. Расстояние между осями 16 и размер базы между двумя катками в одной паре (на одной оси) должны быть минимизированы для обеспечения достаточной локальности зоны контроля. В качестве катков предлагается использовать стандартные шарикоподшипники малого размера: 10 или 15 мм. Через выводы кабелей ИД 17 индуктивные датчики включаются в полумостовую электрическую схему. При этом каждая пара диаметрально противоположно установленных на корпусе устройства индуктивных датчиков (соответственно ИД 1 - ИД 2 и ИД 3 - ИД 4) составляют отдельные смежные плечи полумоста, благодаря чему сигналы в пределах каждого плеча представляют алгебраическую сумму сигналов, снимаемых с катушек 18 соответствующей пары датчиков. Ответная часть полумоста находится во вторичном приборе, и питание полумоста осуществляется через трансформатор 20 от генератора 21 напряжением несущей частоты. В состав вторичного прибора входят также блок питания 22, усилитель 23 и демодулятор 24. Для улучшения окончательной балансировки полумоста, выполняемой предварительно вторичным прибором, в диагонали полумоста включены балансировочные резисторы 19. Генератор 21 и усилитель 23 запитываются напряжением от блока питания 22. Снимаемый с измерительной диагонали полумоста сигнал несущей частоты, модулированный напряжением измеряемого параметра, усиливается усилителем прибора 23 и подается на фазочувствительный детектор - демодулятор 24, который выделяет сигнал модулирующей частоты, а составляющая несущей частоты задерживается фильтром. Получаемый таким образом на выходе из прибора сигнал, пропорциональный по величине и знаку измеряемому параметру, т.е. разнице двух взаимоперпендикулярных диаметров в контрольном сечении, подается на регистрирующий прибор 25.The NS 6 is rigidly attached to OK 9 by means of a threaded connection and is fixed with a counter-nut 13 for reliability. The NS working surface is smooth and is able to move freely in the mounting hole of the holder 4. The initial state of the NS in the holder is fixed in the position of the preset pressed spring 8 sufficient to move the carriage by the expected value of reducing the diameter of KST 1 (approximately half the working stroke of the spring), and is fixed in this position by a restrictive nut 14 screwed onto the extreme thread the end of the National Assembly. The initial position of the ID 12, which rests against the carriage, is set by the position of its housing fixed in the holder 4 by the fixing screw 11 so that the probe is approximately in the middle of the measuring range of the ID. The carriage is equipped with two pairs of rollers 15, mounted on the axis 16, so that the carriage can move (roll) on the surface of the pipe due to the rotation of the rollers. The distance between the axles 16 and the size of the base between the two rollers in the same pair (on the same axis) should be minimized to ensure sufficient locality of the control zone. It is proposed to use standard small-sized ball bearings: 10 or 15 mm as rollers. Through the leads of the ID 17 cables, inductive sensors are included in the half-bridge electrical circuit. At the same time, each pair of inductive sensors diametrically opposed to the device’s body (ID 1 - ID 2 and ID 3 - ID 4, respectively) comprise separate adjacent half-bridge arms, due to which the signals within each arm represent the algebraic sum of the signals taken from the coils 18 of the corresponding pair sensors. The counterpart of the half-bridge is located in the secondary device, and the half-bridge is powered through a transformer 20 from the generator 21 by the voltage of the carrier frequency. The secondary device also includes a power supply 22, an amplifier 23, and a demodulator 24. To improve the final balancing of the half-bridge performed previously by the secondary, balancing resistors 19 are included in the diagonal of the half-bridge. The generator 21 and the amplifier 23 are energized from the power supply 22. on the diagonal of the half-bridge, the carrier frequency signal, modulated by the voltage of the measured parameter, is amplified by the amplifier of the device 23 and fed to a phase-sensitive detector - demodulator 24, which you divides the modulating frequency signal, and the component of the carrier frequency is delayed by the filter. The signal obtained in this way at the output of the device is proportional in magnitude and sign to the measured parameter, i.e. the difference of two mutually perpendicular diameters in the control section, is fed to the recording device 25.

Предусматривается использование штатных индуктивных датчиков промышленного изготовления. Для наиболее распространенных типоразмеров трубных элементов предлагаются следующие датчики:The use of standard inductive sensors of industrial manufacture is provided. The following sensors are available for the most common tube sizes:

- для труб диаметром до 250 мм - тип ACT 500 А с рабочим ходом щупа ± 12,5 мм;- for pipes with a diameter of up to 250 mm - type ACT 500 A with a stroke of the probe ± 12.5 mm;

- для труб диаметром более 250 мм и до 500 мм - тип ACT 1000 А с рабочим ходом щупа ± 25 мм.- for pipes with a diameter of more than 250 mm and up to 500 mm - type ACT 1000 A with a stroke of the probe of ± 25 mm.

В качестве вторичных приборов могут использоваться усилители, работающие с полумостовыми схемами и обеспечивающие их питание напряжением несущей частоты (от нескольких единиц до нескольких десятков кГц). Регистрирующий прибор может представлять собой простой самописец, протягивающий ленту с постоянной скоростью и обеспечивающий перемещение пера пропорционально измеряемому сигналу. В современной версии регистрация сигнала организовывается с использованием компьютерной техники.As secondary devices, amplifiers that work with half-bridge circuits and provide them with power supply voltage of the carrier frequency (from several units to several tens of kHz) can be used. The recording device can be a simple recorder, stretching the tape at a constant speed and ensuring the movement of the pen in proportion to the measured signal. In the modern version, signal registration is organized using computer technology.

Устройство согласно изобретению работает следующим образом. Для проведения измерений на контролируемом участке соответствующего трубного элемента снимают тепловую изоляцию и в выбранном для контроля сечении устанавливают заявленное устройство. Для труб каждого типоразмера или нескольких близких типоразмеров изготавливается собственный составной несущий корпус соответствующего размера, а прижимные установочно-измерительные узлы с входящими в них деталями могут быть универсальными для достаточно широкого сортамента труб. Установка заявленного устройства на объекте контроля осуществляется путем обхвата контрольного трубного элемента в области контролируемого сечения трубы 1 составным несущим корпусом 2, одно из болтовых соединений которого 3 расслаблено в виде шарнира, а другое полностью разомкнуто, после чего оба болтовых соединения жестко скрепляются, обеспечивая сжатие прижимных пружин и давая упруго-жесткую посадку устройства на поверхности контрольного сечения трубы. Перед установкой на объекте контроля осуществляется балансировка устройства и его электрической схемы на эталонном отрезке трубы правильной цилиндрической формы и соответствующего размера (диаметра) или на специальном устройстве, содержащем два пересекающихся под прямым углом микрометрических винта и позволяющем благодаря этому задавать нужный исходный размер каждого из двух взаимопересекающихся под углом 90° диаметров, а также обеспечивающем одновременно возможность тарировки устройства. В результате упруго-жесткой посадки устройства на контролируемом элементе опорные каретки 9, упираясь катками 15 в поверхность трубы, сдвигают на определенную дистанцию, направляющие стержни 6 за счет сжатия ПП 8 занимают положения, соответствующие двум взаимоперпендикулярным диаметрам контрольного сечения. При этом щупы 12 индуктивных датчиков, упирающиеся в верхнюю площадку ОК 9, также займут заданные положения, соответствующие указанным диаметрам.The device according to the invention operates as follows. To take measurements on the controlled area of the corresponding pipe element, the thermal insulation is removed and the claimed device is installed in the selected section for control. For pipes of each standard size or several similar sizes, their own composite supporting body of the corresponding size is manufactured, and the clamping installation and measuring units with parts included in them can be universal for a fairly wide range of pipes. The installation of the claimed device at the test object is carried out by grasping the control pipe element in the area of the controlled pipe section 1 with a composite supporting body 2, one of the bolted connections of which 3 is relaxed in the form of a hinge, and the other is fully open, after which both bolted connections are rigidly fastened, providing pressure compression springs and giving an elastic-rigid fit of the device on the surface of the control section of the pipe. Before installation at the test object, the device and its electrical circuit are balanced on the reference pipe segment of the correct cylindrical shape and corresponding size (diameter) or on a special device containing two micrometric screws intersecting at right angles and allowing to set the desired initial size of each of the two intersecting at an angle of 90 ° diameters, as well as providing the ability to calibrate the device at the same time. As a result of the elastic-rigid fit of the device on the controlled element, the support carriages 9, abutting the rollers 15 against the pipe surface, are shifted by a certain distance, the guide rods 6, due to the compression of the PP 8, occupy the positions corresponding to two mutually perpendicular diameters of the control section. In this case, the probes 12 of inductive sensors, abutting against the upper platform of OK 9, will also occupy predetermined positions corresponding to the indicated diameters.

Разница в положениях каждой пары противоположных щупов, соответствующих сначала исходным диаметрам при начальной балансировке на эталонном образце (или специальном устройстве) и затем фактически измеряемым диаметрам контролируемого элемента после установки на нем заявленного устройства выражается в пропорциональном изменении реактивного сопротивления каждого из датчиков.The difference in the positions of each pair of opposite probes, corresponding first to the initial diameters during initial balancing on the reference sample (or a special device) and then to the actually measured diameters of the element being monitored after installing the claimed device on it, is expressed in a proportional change in the reactance of each of the sensors.

Так, если при увеличении, к примеру, одного из измеряемых диаметров (D1) относительно эталона на ΔD1, что означает смещение каждого из соответствующих щупов относительно сбалансированного положения на ΔD1/2 (при условии равных жесткостей пружин), реактивное сопротивление каждого из этих датчиков изменяется на величину ΔR1/2, то при уменьшении второго, перпендикулярного к первому, диаметра (D2) перемещения щупов, контролирующих этот диаметр, составят некие величины обратного знака, т.е. -ΔD2/2, и соответственно реактивные сопротивления каждого из этой другой пары датчиков изменятся на величину -ΔR2/2. Очевидно, что в этом случае разница между большим и меньшим диаметрами составит

Figure 00000001
So, if, for example, when one of the measured diameters (D 1 ) is increased relative to the standard by ΔD 1 , which means the displacement of each of the corresponding probes relative to the balanced position by ΔD 1/2 (assuming equal spring stiffness), the reactance of each of these sensors changes by ΔR 1/2 , then with a decrease in the second diameter (D 2 ) of the probes controlling this diameter, perpendicular to the first, they will make up some values of the opposite sign, i.e. -ΔD 2/2, respectively, and each of the reactances of the other pair of sensors change on the value -ΔR 2/2. Obviously, in this case, the difference between the larger and smaller diameters will be
Figure 00000001

При предлагаемой измерительной схеме сопротивления в двух активных плечах полумоста изменятся на ΔR1 и -ΔR2. Возникший разбаланс полумоста приведет к появлению сигнала в его измерительной диагонали, пропорционального ΔR1-(-ΔR2)=ΔR1+ΔR2. Следовательно, устройство сразу будет выдавать сигнал, пропорциональный алгебраической разнице изменений двух взаимоперпендикулярных диаметров контрольного сечения при фиксированном относительно центра данного сечения положении этих двух взаимоперпендикулярных диаметров. При вращении (вручную) устройства вокруг оси цилиндрического элемента, обеспечиваемого посредством перемещения опорных кареток 9 с помощью катков 15 по поверхности трубы, прижимные установочно-измерительные узлы огибают по дуге контур контрольного сечения, и их продольные оси принимают последовательно все возможные положения в пределах задаваемого угла вращения. Благодаря этому считывается и регистрируется непрерывная последовательность измеряемых сигналов, соответствующих разности двух взаимоперпендикулярных диаметров, при их изменяющейся ориентации. Сигнал подается на самописец, который регистрирует диаграмму изменения разности двух взаимоперпендикулярных диаметров по контуру контрольного сечения.With the proposed measuring circuit, the resistance in the two active arms of the half-bridge will change by ΔR 1 and -ΔR 2 . The resulting imbalance of the half-bridge will lead to the appearance of a signal in its measuring diagonal proportional to ΔR 1 - (- ΔR 2 ) = ΔR 1 + ΔR 2 . Therefore, the device will immediately produce a signal proportional to the algebraic difference in the changes of two mutually perpendicular diameters of the control section when the position of these two mutually perpendicular diameters is fixed relative to the center of the given section. When the device rotates (manually) around the axis of the cylindrical element, provided by moving the support carriages 9 with the help of rollers 15 along the pipe surface, the clamping measuring and measuring units bend around the contour of the control section along the arc, and their longitudinal axes take all possible positions in series within the specified angle rotation. Thanks to this, a continuous sequence of measured signals corresponding to the difference of two mutually perpendicular diameters is read and recorded, with their orientation changing. The signal is fed to the recorder, which registers a diagram of the change in the difference of two mutually perpendicular diameters along the contour of the control section.

Достаточно выполнять половину от полного оборота устройства вокруг центра контролируемого сечения (т.е. на угол π), так как вторая половина оборота дает аналогичную картину. При этом вторая четверть от указанной половины оборота будет давать диаграмму, зеркально отображающую относительно линии нулевого сигнала диаграмму, полученную от первой четверти. Обычно за расчетную величину овальности цилиндрического элемента принимается максимальное для выбранного контрольного сечения значение разности двух взаимоперпендикулярных диаметров, деленное на величину номинального диаметра. Поскольку овальность является абсолютной (т.е. положительной) величиной, то максимальное положительное значение разности двух взаимоперпендикулярных диаметров и соответствующее ему из другой четверти оборота максимальное значение модуля отрицательной разности этих диаметров целесообразно усреднять. Также для заданного контрольного сечения целесообразно выполнять три измерения со сдвижкой на 10-15 мм устройства вдоль оси трубы в разные стороны от центрального положения с последующим усреднением результата. Сдвижку устройства можно производить без его съема с контролируемого элемента за счет поджатия всех четырех пружин.It is enough to carry out half of the full revolution of the device around the center of the controlled section (i.e., by the angle π), since the second half of the revolution gives a similar picture. In this case, the second quarter of the indicated half of the turn will give a diagram that mirrors the diagram obtained from the first quarter relative to the line of the zero signal. Usually, the maximum value of the difference of two mutually perpendicular diameters divided by the value of the nominal diameter is taken as the maximum value for the selected ovality of the cylindrical element. Since ovality is an absolute (i.e., positive) value, it is advisable to average the maximum positive value of the difference between two mutually perpendicular diameters and the corresponding maximum value of the absolute value of the negative difference of these diameters from another quarter of a revolution. Also, for a given control section, it is advisable to perform three measurements with a shift of 10-15 mm of the device along the axis of the pipe in different directions from the central position, followed by averaging the result. The device can be shifted without removing it from the controlled element by preloading all four springs.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Устройство периодического контроля овальности сечения трубного элемента согласно патентуемому изобретению отвечает условию «промышленная применимость». Сущность технического решения раскрыта в формуле, описании и чертежах достаточно ясно для понимания и промышленной реализации соответствующими специалистами на основании современного уровня техники в области теплоэнергетики.The device for periodically monitoring the ovality of the cross-section of the tube element according to the patented invention meets the condition of "industrial applicability". The essence of the technical solution is disclosed in the formula, description and drawings clearly enough for understanding and industrial implementation by appropriate specialists based on the current state of the art in the field of heat power engineering.

Список источников.List of sources.

1. Стандарт организации ОАО РАО «ЕЭС России» СТО 17230282.27.100.005 - 2008. Основные элементы котлов, турбин и трубопроводов ТЭС. Контроль состояния металла. Нормы и требования. М.: 2008.1. Organization standard of RAO UES of Russia STO 17230282.27.100.005 - 2008. The main elements of boilers, turbines and pipelines of TPPs. Monitoring the condition of the metal. Norms and requirements. M .: 2008.

2. Авторское свидетельство СССР №1254278 кл. G01B 5/20, опубл. 30.08.86. Устройство для контроля овальности цилиндрических тел.2. Copyright certificate of the USSR No. 1254278 class. G01B 5/20, publ. 08/30/86. Device for controlling the ovality of cylindrical bodies.

Claims (1)

Устройство для контроля овальности элементов трубопровода, включающее составной несущий корпус из двух полуколец, отличающееся тем, что содержит четыре прижимных установочно-измерительных узла, расположенных в одной плоскости таким образом, что продольные оси каждой пары противоположных узлов совпадают, а оси смежных узлов пересекаются под прямым углом; при этом каждый из вышеуказанных узлов содержит неподвижно закрепленный на составном несущем корпусе призматический держатель с установленными в нем направляющим стержнем и индуктивным датчиком; на противоположном от закрепленного в держателе конце каждого из направляющих стержней жестко установлена опорная каретка, содержащая катки, предназначенные для перемещения по поверхности трубы; на каждый из направляющих стержней надета пружина, предназначенная для фиксации соответствующего направляющего стержня на трубе враспор относительно держателя и для прижатия катков соответствующей каретки к поверхности трубы; каждая из вышеуказанных кареток также выполняет функцию мишени для упора щупа соответствующего индуктивного датчика; при этом все вышеуказанные индуктивные датчики соединены в полумостовую электрическую схему таким образом, что каждое из двух смежных активных плеч полумоста включает два диаметрально противоположных датчика, обеспечивая возможность непосредственного измерения разности двух взаимоперпендикулярных диаметров контрольного сечения трубного элемента с непрерывной регистрацией результата на самопишущем приборе.A device for controlling the ovality of pipeline elements, comprising a composite supporting body of two half rings, characterized in that it contains four clamping installation and measuring nodes located in the same plane so that the longitudinal axes of each pair of opposite nodes coincide, and the axes of adjacent nodes intersect under the straight angle; wherein each of the above nodes contains a prismatic holder fixedly mounted on the composite supporting body with a guide rod and an inductive sensor installed therein; on the opposite from the end of each of the guide rods fixed in the holder, a support carriage is rigidly mounted comprising rollers designed to move along the surface of the pipe; a spring is put on each of the guide rods, designed to fix the corresponding guide rod on the pipe in opposition to the holder and to press the rollers of the corresponding carriage to the surface of the pipe; each of the above carriages also serves as a target for supporting the probe of the corresponding inductive sensor; Moreover, all the above inductive sensors are connected in a half-bridge electrical circuit in such a way that each of two adjacent active shoulders of the half-bridge includes two diametrically opposite sensors, making it possible to directly measure the difference of two mutually perpendicular diameters of the control section of the tube element with continuous recording of the result on a recording device.
RU2019105253A 2019-02-25 2019-02-25 Device for control of ovality of elements of pipelines RU2700716C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019105253A RU2700716C1 (en) 2019-02-25 2019-02-25 Device for control of ovality of elements of pipelines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019105253A RU2700716C1 (en) 2019-02-25 2019-02-25 Device for control of ovality of elements of pipelines

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2700716C1 true RU2700716C1 (en) 2019-09-19

Family

ID=67990022

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019105253A RU2700716C1 (en) 2019-02-25 2019-02-25 Device for control of ovality of elements of pipelines

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2700716C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2741773C1 (en) * 2019-10-14 2021-01-28 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Device for measuring perimeters of male and female surfaces of thin-walled large-sized cylindrical shells attached to each other and method of its calibration
CN112432626A (en) * 2020-10-09 2021-03-02 山东天岳先进科技股份有限公司 Ovality detection device and detection method
CN113878034A (en) * 2021-09-07 2022-01-04 天津大学 Multi-order ovality machining and forming method for metal pipeline

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1573331A1 (en) * 1988-05-16 1990-06-23 Специальное конструкторское бюро "Газстроймашина" Arrangement for measuring ovality of cylindrical articles
SU1682761A1 (en) * 1986-06-10 1991-10-07 Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности Method of inspection of metallic tube geometrical parameters
US5963030A (en) * 1998-03-30 1999-10-05 Union Oil Company Of California Pipe inspection apparatus and process
RU34242U1 (en) * 2003-06-10 2003-11-27 Открытое акционерное общество "Станкон" Device for measuring large outside diameters
US9400162B2 (en) * 2011-12-29 2016-07-26 Valloure Oil And Gas France Device for measuring an internal or external profile of a tubular component

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1682761A1 (en) * 1986-06-10 1991-10-07 Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности Method of inspection of metallic tube geometrical parameters
SU1573331A1 (en) * 1988-05-16 1990-06-23 Специальное конструкторское бюро "Газстроймашина" Arrangement for measuring ovality of cylindrical articles
US5963030A (en) * 1998-03-30 1999-10-05 Union Oil Company Of California Pipe inspection apparatus and process
RU34242U1 (en) * 2003-06-10 2003-11-27 Открытое акционерное общество "Станкон" Device for measuring large outside diameters
US9400162B2 (en) * 2011-12-29 2016-07-26 Valloure Oil And Gas France Device for measuring an internal or external profile of a tubular component

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2741773C1 (en) * 2019-10-14 2021-01-28 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Device for measuring perimeters of male and female surfaces of thin-walled large-sized cylindrical shells attached to each other and method of its calibration
CN112432626A (en) * 2020-10-09 2021-03-02 山东天岳先进科技股份有限公司 Ovality detection device and detection method
CN113878034A (en) * 2021-09-07 2022-01-04 天津大学 Multi-order ovality machining and forming method for metal pipeline

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2700716C1 (en) Device for control of ovality of elements of pipelines
CN1094191C (en) Method and apparatus for non-contact measuring thickness of non-metal coating on surface of metal matrix
CN110005706B (en) Sensorized roller
JPS62257053A (en) Scanner and method for inspecting tube hole of header
GB2605553A (en) Retractable mechanical device and method for cleaning tubular structures and installing sensor/transducer elements on the inside wall thereof
US20180112976A1 (en) Mechanical strain extensometer
JPH04262216A (en) Apparatus for measuring load in axial direction applied on cylindrical member
CN108827214A (en) A kind of detection device and method of super large type bearing ring outer diameter
JP6279572B2 (en) Apparatus and method for detecting ovalization of circumferential section of heat exchanger tube
CN115950379A (en) Cylindrical surface information continuous acquisition device, acquisition method and analysis method
CN211347684U (en) Clamp for testing hardness of large-diameter pipe fitting
JP2720312B2 (en) Method and apparatus for inspecting elongated objects having arbitrarily non-circular cross sections
CN208902084U (en) A kind of detection device of super large type bearing ring outer diameter
KR100577525B1 (en) An Eddy Current Probe for Measuring the Shape Transition of Heat Exchanger Tubes
RU110835U1 (en) OVALITY METER
JPH02162241A (en) Method for measuring friction coefficient of bearing
KR101835650B1 (en) Compensation apparatus of circumferentially arrayed magnetic sensors
RU123961U1 (en) TRANSPORT SENSOR RING SUSPENSION UNIT TUBES
JP2010117139A (en) Contact type displacement gauge
RU2543677C1 (en) Meter of tubular channel bending
TWI574008B (en) Testing machine
RU113006U1 (en) SECONDARY DEFECTOSCOPE SENSOR MOUNTING UNIT
CN108278947A (en) A kind of detecting tool of flute profile fixture
RU2134404C1 (en) Superposed roundness gage
JP2024060335A (en) Sensor mounting device and measuring device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210226