RU2713563C1 - Information-diagnostic system for monitoring of technical state of pipelines - Google Patents

Information-diagnostic system for monitoring of technical state of pipelines Download PDF

Info

Publication number
RU2713563C1
RU2713563C1 RU2019114353A RU2019114353A RU2713563C1 RU 2713563 C1 RU2713563 C1 RU 2713563C1 RU 2019114353 A RU2019114353 A RU 2019114353A RU 2019114353 A RU2019114353 A RU 2019114353A RU 2713563 C1 RU2713563 C1 RU 2713563C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pipeline
pipelines
information
monitoring
possibility
Prior art date
Application number
RU2019114353A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Олегович Гапоненко
Александр Евгеньевич Кондратьев
Розалина Зуфаровна Шакурова
Рифат Равилевич Тазитдинов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ")
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВО "КГЭУ")
Priority to RU2019114353A priority Critical patent/RU2713563C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2713563C1 publication Critical patent/RU2713563C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology.
SUBSTANCE: use: to monitor pipeline technical state. Summary of invention consists in the fact that information-diagnostic system for control of technical state of pipelines includes a base made massive and vibration-resistant, excitation device consisting of series-connected: an acoustic radiator mounted on the support, a digital-to-analogue converter and a personal computer, as well as a recording device consisting of two sensitive elements, which can be made in form of piezoelectric sensor, microphone or laser vibrometer, installed with possibility of controlling distance between them and possibility of their movement along longitudinal axis of analyzed pipeline, wherein system of supports with retainers, on which analyzed pipeline is arranged, is introduced.
EFFECT: improving control accuracy of technical condition of pipelines due to taking into account pressure effect on pipeline.
1 cl, 4 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области неразрушающих методов контроля, а именно к контролю технического состояния трубопроводов по их резонансной частоте.The invention relates to the field of non-destructive testing methods, namely to control the technical condition of pipelines by their resonant frequency.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является установка для исследования эффективности определения расположения трубопроводов RU №145137, МПК G01V 1/00, 24.02.2014, которая содержит основание, выполненное массивным и виброустойчивым, на котором размещен исследуемый трубопровод, систему регистрации, состоящую их двух чувствительных элементов, установленных с возможностью регулирования расстояния между ними при помощи механизма передвижения чувствительных элементов на равные расстояния от продольной оси исследуемого трубопровода, причем чувствительные элементы соединены через аналого-цифровой преобразователь с персональным компьютером, а также систему возбуждения, состоящую из последовательно соединенных акустического излучателя, установленного на основании, цифро-аналогового преобразователя и персонального компьютера, при этом на основании установлен акустический излучатель с исследуемым трубопроводом, размещенным с возможностью поворота в горизонтальной плоскости при помощи шарнирного крепления его конца к основанию.Closest to the claimed invention is an installation for studying the effectiveness of determining the location of pipelines RU No. 145137, IPC G01V 1/00, 02.24.2014, which contains a massive and vibration-resistant base on which the studied pipeline is located, a recording system consisting of two sensitive elements installed with the possibility of adjusting the distance between them using the mechanism of movement of sensitive elements at equal distances from the longitudinal axis of the studied pipeline, and sensitive elements are connected through an analog-to-digital converter to a personal computer, as well as an excitation system consisting of a series-connected acoustic emitter installed on the base, a digital-to-analog converter and a personal computer, while an acoustic emitter is installed on the base with a test pipe placed with the possibility of turning in the horizontal plane by hinging its end to the base.

Недостатком прототипа является невысокая точность контроля технического состояния трубопроводов, так как не учитывается воздействие давления, создаваемого грунтом, с учетом таких факторов, как плотность грунта и его толщина.The disadvantage of the prototype is the low accuracy of the control of the technical condition of pipelines, since it does not take into account the effect of pressure created by the soil, taking into account factors such as the density of the soil and its thickness.

Задачей заявляемого изобретения является разработка информационно-диагностического комплекса для контроля технического состояния трубопроводов, в котором устранены недостатки прототипа.The task of the invention is to develop an information-diagnostic complex for monitoring the technical condition of pipelines, which eliminated the disadvantages of the prototype.

Техническим результатом является повышение точности контроля технического состояния трубопроводов.The technical result is to increase the accuracy of monitoring the technical condition of pipelines.

Технический результат достигается тем, что в информационно-диагностическом комплексе для контроля технического состояния трубопроводов, содержащим устройство возбуждения, состоящее из последовательно соединенных: акустического излучателя, установленного напротив исследуемого трубопровода, цифро-аналогового преобразователя и персонального компьютера, также имеет устройство регистрации, состоящее из двух чувствительных элементов, установленных с возможностью регулирования расстояния между ними и возможностью перемещения чувствительных элементов вдоль продольной оси исследуемого трубопровода, согласно предлагаемому изобретению, имеются опоры с фиксаторами, на которых размещен исследуемый трубопровод, что дает возможность физического моделирования воздействия давления, создаваемого грунтом, с учетом таких факторов, как плотность грунта и его толщина.The technical result is achieved by the fact that in the information-diagnostic complex for monitoring the technical condition of pipelines, containing an excitation device, consisting of series-connected: an acoustic emitter installed opposite the pipeline under study, a digital-to-analog converter and a personal computer, also has a recording device, consisting of two sensitive elements installed with the ability to control the distance between them and the ability to move the senses -negative elements along the longitudinal axis of the test conduit according to the present invention, there are supports with locks, which are situated on the analyzed line, which enables the simulation of physical effects of pressure generated by the ground, taking into account factors such as soil density and its thickness.

В основе физического моделирования лежит механическое подобие, заключающееся в исследовании таких безразмерных величин, как коэффициент Пуассона, модуль Юнга и т.п.Физическое моделирование заключается в приложении переменного механического воздействия фиксаторов. Исследование влияния воздействия давления, создаваемого грунтом, проводится в лабораторных условиях.Physical modeling is based on a mechanical similarity consisting in the study of dimensionless quantities such as Poisson's ratio, Young's modulus, etc. Physical modeling consists in applying a variable mechanical effect of the clamps. The study of the influence of the pressure created by the soil is carried out in laboratory conditions.

При этом основание конструкции выполнено массивным и виброустойчивым, а в качестве чувствительных элементов можно использовать пьезоэлектрические датчики, лазерные виброметры, микрофоны.Moreover, the base of the structure is massive and vibration-resistant, and piezoelectric sensors, laser vibrometers, microphones can be used as sensitive elements.

Конструкция установки позволяет располагать датчик съема колебаний в любой точке исследуемого трубопровода. Это особо актуально для применения датчиков бесконтактного съема (микрофон или лазерный виброметр).The design of the installation allows you to locate the sensor for measuring vibration at any point in the studied pipeline. This is especially true for the use of proximity sensors (microphone or laser vibrometer).

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен предлагаемый информационно-диагностический комплекс для контроля технического состояния трубопроводов, на фиг. 2 опора с фиксатором, на фиг. 3 опора с акустическим излучателем, на фиг. 4 основание с ножками. На чертежах цифрами обозначены:The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows the proposed information-diagnostic complex for monitoring the technical condition of pipelines, FIG. 2 support with a lock, in FIG. 3 a support with an acoustic emitter, in FIG. 4 base with legs. In the drawings, the numbers indicate:

1 - направляющая;1 - guide;

2 - опора с фиксатором;2 - support with a clamp;

3 - опора с акустическим излучателем;3 - support with an acoustic emitter;

4 - фиксатор;4 - a clamp;

5 - опора с фиксатором;5 - support with a clamp;

6 - ножка;6 - leg;

7 - регулятор высоты;7 - height adjuster;

8 - исследуемая труба;8 - test pipe;

9 - основание с ножками;9 - base with legs;

10 - регулятор степени механического воздействия;10 - regulator of the degree of mechanical impact;

11 - болт фиксатора;11 - a clamp bolt;

12 - зажимной болт фиксатора;12 - clamp bolt of a clamp;

13 - гайка крепления ножки;13 - a nut of fastening of a leg;

14 - акустический излучатель;14 - acoustic emitter;

15 - чувствительный элемент (условно на чертеже показан один);15 - a sensitive element (conventionally, one is shown in the drawing);

16 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);16 - analog-to-digital Converter (ADC);

17 - цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП);17 - digital-to-analog converter (DAC);

18 - персональный компьютер (ПК).18 - personal computer (PC).

Информационно-диагностический комплекс для контроля технического состояния трубопроводов содержит: направляющие 1, на которых закреплены опоры с фиксаторами 2, фиксаторы с помощью болтов фиксатора 11 и зажимных болтов 12 зажимают исследуемый отрезок трубопровода 8, фиксаторы 4 оснащены регуляторами степени механического воздействия 10, имитирующими статистические механические воздействия грунта на объект контроля, а также оснащены регуляторами высоты 7, позволяющими моделировать изгибные напряжения в вертикальной плоскости.The information-diagnostic complex for monitoring the technical condition of pipelines contains: guides 1, on which supports with clamps 2 are fixed, clamps with clamp bolts 11 and clamping bolts 12 clamp the studied section of the pipeline 8, clamps 4 are equipped with regulators of the degree of mechanical impact 10 that simulate statistical mechanical the impact of soil on the control object, and are also equipped with height regulators 7, allowing to simulate bending stresses in a vertical plane.

Напротив трубопровода на опоре 3 закреплен акустический излучатель 14 для создания резонансной частоты и опора с фиксатором 5. Всю конструкцию поддерживает основание 9, которое оборудовано ножками 6, позволяющими регулировать угол наклона трубы, а также для предотвращения контакта с напольным покрытием, что в свою очередь повышает точность конечного результата. Для закрепления ножек 6 используются гайки крепления ножки 13, они же позволяют регулировать высоту установки. Отдельные части установки соединены болтами.Acoustic emitter 14 is fixed on the support 3 opposite the pipeline to create a resonant frequency and support with a lock 5. The whole structure is supported by a base 9, which is equipped with legs 6, which allow adjusting the angle of the pipe, and also to prevent contact with the floor covering, which in turn increases accuracy of the final result. To fix the legs 6, nuts for fastening the legs 13 are used, they also allow you to adjust the height of the installation. The individual parts of the installation are bolted together.

Конструкция элементов крепления позволяет проводить исследования с трубопроводами, выполненными из различных материалов и различного диаметра.The design of the fastening elements allows for research with pipelines made of various materials and various diameters.

Устройство регистрации состоит из двух чувствительных элементов 15 с возможностью их перемещения по направляющей 1, АЦП 16 и ПК 18. Устройство возбуждения состоит из акустического излучателя 14, ЦАП 17 и ПК 18.The registration device consists of two sensing elements 15 with the possibility of their movement along the guide 1, ADC 16 and PC 18. The excitation device consists of an acoustic emitter 14, DAC 17 and PC 18.

Принцип работы информационно-диагностического комплекса для контроля технического состояния трубопроводов заключается в следующем.The principle of operation of the information-diagnostic complex for monitoring the technical condition of pipelines is as follows.

Чувствительными элементами 15 регистрируются резонансные колебания, которые возбуждаются в трубопроводе 8 акустическим излучателем 14, устанавливаемым напротив исследуемого трубопровода.Sensitive elements 15 are recorded resonant vibrations that are excited in the pipe 8 by an acoustic emitter 14, installed opposite the studied pipeline.

При этом исследуемый трубопровод 8 устанавливают на опоры с фиксаторами 2, с помощью которых будет создаваться определенное давление грунта (таблица 1).In this case, the studied pipeline 8 is installed on supports with clamps 2, with the help of which a certain soil pressure will be created (table 1).

Таблица 1. Расчетные значения давления различного типа грунта от глубины залегания (Гапоненко СО. Акустико-резонансный информационно-измерительный комплекс и методика контроля местоположения заглубленных трубопроводов: дис. канд. техн. наук. Казанский государственный энергетический университет, Казань, 2017).Table 1. The calculated values of the pressure of various types of soil from the depth (Gaponenko SO. Acoustic-resonance information-measuring complex and methods for controlling the location of buried pipelines: dissertation of the candidate of technical sciences. Kazan State Power Engineering University, Kazan, 2017).

Figure 00000001
Figure 00000001

С помощью персонального компьютера 18 через ЦАП 17 подается сигнал на акустический излучатель 14, который возбуждает резонансные колебания в исследуемом трубопроводе 8. Чувствительные элементы 15 (условно на чертеже показан один), устанавливаемые на опоры с фиксаторами 2, в трех точках регистрируют колебания стенок трубопровода. Сигнал от чувствительных элементов через АЦП 16 поступает в персональный компьютер для дальнейшего анализа.Using a personal computer 18, a signal is transmitted through the DAC 17 to an acoustic emitter 14, which excites resonant vibrations in the studied pipeline 8. Sensitive elements 15 (one is conventionally shown in the drawing) mounted on supports with clamps 2, vibrations of the walls of the pipeline are recorded at three points. The signal from the sensitive elements through the ADC 16 is fed to a personal computer for further analysis.

Изменение статического механического воздействия (нагрузки) позволяет моделировать воздействия различного типа грунта на различной глубине залегания объекта контроля. Степень механического воздействия (давления) грунта на исследуемый трубопровод регулируется с помощью шкалы на ручке регулятора степени механического воздействия 10, вследствие прилагаемого им усилия (поворота ручки).Changing the static mechanical impact (load) allows you to simulate the effects of various types of soil at different depths of the control object. The degree of mechanical impact (pressure) of the soil on the studied pipeline is regulated using a scale on the handle of the regulator of the degree of mechanical impact 10, due to the force applied by it (turning the handle).

Claims (1)

Информационно-диагностический комплекс для контроля технического состояния трубопроводов, содержащий основание, выполненное массивным и виброустойчивым, устройство возбуждения, состоящее из последовательно соединенных: акустического излучателя, установленного на опору, цифро-аналогового преобразователя и персонального компьютера, а также устройство регистрации, состоящее из двух чувствительных элементов, которые могут быть выполнены в виде пьезоэлектрического датчика, микрофона или лазерного виброметра, установленных с возможностью регулирования расстояния между ними и возможностью их перемещения вдоль продольной оси исследуемого трубопровода, отличающийся тем, что введена система опор с фиксаторами, на которых размещен исследуемый трубопровод.An information-diagnostic complex for monitoring the technical condition of pipelines, containing a base made massive and vibration-resistant, an excitation device consisting of serially connected: an acoustic emitter mounted on a support, a digital-to-analog converter and a personal computer, as well as a recording device, consisting of two sensitive elements that can be made in the form of a piezoelectric sensor, microphone or laser vibrometer installed with possibly the ability to control the distance between them and the possibility of their movement along the longitudinal axis of the studied pipeline, characterized in that a support system with clamps on which the studied pipeline is placed is introduced.
RU2019114353A 2019-05-07 2019-05-07 Information-diagnostic system for monitoring of technical state of pipelines RU2713563C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019114353A RU2713563C1 (en) 2019-05-07 2019-05-07 Information-diagnostic system for monitoring of technical state of pipelines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019114353A RU2713563C1 (en) 2019-05-07 2019-05-07 Information-diagnostic system for monitoring of technical state of pipelines

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2713563C1 true RU2713563C1 (en) 2020-02-05

Family

ID=69624876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019114353A RU2713563C1 (en) 2019-05-07 2019-05-07 Information-diagnostic system for monitoring of technical state of pipelines

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2713563C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU214339U1 (en) * 2022-05-18 2022-10-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" DIAGNOSTIC COMPLEX FOR MONITORING THE TECHNICAL CONDITION OF THE PIPELINE

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU648901A1 (en) * 1975-03-24 1979-02-25 Предприятие П/Я М-5057 Apparatus for ultrasonic inspection of pipes
SU1649417A1 (en) * 1988-08-02 1991-05-15 Предприятие П/Я А-7650 Device for ultrasonic control of tube condition
US20040211261A1 (en) * 2001-08-29 2004-10-28 Reinhard Prause Device for inspecting pipes using ultrasound
RU2248568C1 (en) * 2003-10-29 2005-03-20 ООО "Компания Нординкрафт" Apparatus for ultrasonic testing of tubes
RU145137U1 (en) * 2014-02-24 2014-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") INSTALLATION FOR STUDYING THE EFFICIENCY OF DETERMINING THE PIPELINE LOCATION

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU648901A1 (en) * 1975-03-24 1979-02-25 Предприятие П/Я М-5057 Apparatus for ultrasonic inspection of pipes
SU1649417A1 (en) * 1988-08-02 1991-05-15 Предприятие П/Я А-7650 Device for ultrasonic control of tube condition
US20040211261A1 (en) * 2001-08-29 2004-10-28 Reinhard Prause Device for inspecting pipes using ultrasound
RU2248568C1 (en) * 2003-10-29 2005-03-20 ООО "Компания Нординкрафт" Apparatus for ultrasonic testing of tubes
RU145137U1 (en) * 2014-02-24 2014-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") INSTALLATION FOR STUDYING THE EFFICIENCY OF DETERMINING THE PIPELINE LOCATION

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU214339U1 (en) * 2022-05-18 2022-10-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" DIAGNOSTIC COMPLEX FOR MONITORING THE TECHNICAL CONDITION OF THE PIPELINE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Loveday et al. Guided wave propagation as a measure of axial loads in rails
JP2008134182A (en) System and method for diagnosing damage to structure
Rydén Surface wave testing of pavements
Piana et al. Experimental modal analysis of straight and curved slender beams by piezoelectric transducers
Gaponenko et al. Device for calibration of piezoelectric sensors
JP2012229982A (en) Method and apparatus for health monitoring of concrete structure
RU2713563C1 (en) Information-diagnostic system for monitoring of technical state of pipelines
Saravanan et al. Damage identification in structural elements through curvature mode shapes and nonlinear energy operator
Tashakori et al. Load monitoring using surface response to excitation method
GB2529316A (en) Dynamic stiffness measurement apparatus and method
US20200348266A1 (en) Method for diagnosing defects in solid materials and a diagnostic device
RU2654554C1 (en) Method for determining the combustion rate of the charge of the solid-propellant rocket engine
Liu et al. Metal core piezoelectric ceramic fiber rosettes for acousto-ultrasonic source localization in plate structures
JP2008145356A (en) Method for measuring tension of embedded rod member
JPWO2015059956A1 (en) Structure diagnosis apparatus, structure diagnosis method, and program
Loveday et al. Time domain simulation of piezoelectric excitation of guided waves in rails using waveguide finite elements
RU145137U1 (en) INSTALLATION FOR STUDYING THE EFFICIENCY OF DETERMINING THE PIPELINE LOCATION
Piana et al. On the use of piezoelectric sensors for experimental modal analysis
JP2017009457A (en) Method and device for ground structure survey
RU145136U1 (en) INSTALLATION FOR STUDYING THE EFFICIENCY OF DETERMINING THE PIPELINE LOCATION
Wu et al. Local resonances for rail neutral temperature estimation
RU214339U1 (en) DIAGNOSTIC COMPLEX FOR MONITORING THE TECHNICAL CONDITION OF THE PIPELINE
Collini et al. Research Article Vibration Analysis for Monitoring of Ancient Tie-Rods
RU2458362C1 (en) Method for short-term prediction of earthquakes
US11175263B2 (en) Apparatus and method for generating, measuring, and evaluating vibrational modes in cylindrical objects