RU87532U1 - IN-TUBE ELECTROMAGNETIC-ACOUSTIC SCANNER - Google Patents
IN-TUBE ELECTROMAGNETIC-ACOUSTIC SCANNER Download PDFInfo
- Publication number
- RU87532U1 RU87532U1 RU2009119700/22U RU2009119700U RU87532U1 RU 87532 U1 RU87532 U1 RU 87532U1 RU 2009119700/22 U RU2009119700/22 U RU 2009119700/22U RU 2009119700 U RU2009119700 U RU 2009119700U RU 87532 U1 RU87532 U1 RU 87532U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- receiving
- magnetizing
- belts
- acoustic
- electromagnetic
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Внутритрубный электромагнитно-акустический сканер, содержащий корпус (ярмо), на торцах которого расположены опорно-двигательные элементы, намагничивающую систему, выполненную в виде установленных на корпусе двух намагничивающих поясов из постоянных магнитов, на концах которых закреплены щетки, причем постоянные магниты в каждом из намагничивающих поясов имеют радиальную, но противоположную намагниченность, измерительную систему, расположенную между намагничивающими поясами, содержащую два электромагнитно-акустических пояса, каждый из которых содержит расположенные равномерно по периметру приемно-излучающие электромагнитно-акустические датчики, которые прижимаются с помощью упругих элементов к внутренней поверхности трубопровода, приемно-излучающие электромагнитно-акустические датчики расположены под углом 45° к вектору намагничивания, причем соседние приемно-излучающие электромагнитно-акустические датчики в каждом из измерительных поясов ортогональны между собой, а каждый из приемно-излучающих электромагнитно-акустических датчиков выполнен в виде пластинки, на которой расположены плоские приемная и излучающая обмотки, намотанные в форме меандра, где плечо меандра существенно меньше бокового ребра, которое обеспечивает диаграмму направленности приема и излучения сигналов.An in-line electromagnetic-acoustic scanner containing a housing (yoke), at the ends of which are locomotor elements, a magnetizing system, made in the form of two magnetizing belts of permanent magnets mounted on the housing, brushes are fixed at the ends of which, permanent magnets in each magnetizing the belts have a radial but opposite magnetization, a measuring system located between the magnetizing belts, containing two electromagnetic-acoustic belts, each the first of which contains receiving and emitting electromagnetic acoustic sensors located evenly around the perimeter, which are pressed with elastic elements to the inner surface of the pipeline, receiving and emitting electromagnetic acoustic sensors are located at an angle of 45 ° to the magnetization vector, and adjacent receiving and emitting electromagnetic the acoustic sensors in each of the measuring zones are orthogonal to each other, and each of the receiving-emitting electromagnetic acoustic sensors is made in the form of a layer APIS on which the planar radiating and receiving coil wound in a meandering manner, wherein the meander shoulder substantially smaller lateral edge which provides a directivity pattern of reception and radiation of signals.
Description
Полезная модель относится к устройствам наблюдения за состоянием трубопроводов большой протяженности, а именно, для определения дефектов стенок нефтегазопродуктопроводов путем пропуска внутри обследуемого трубопровода диагностического снаряда, записи в бортовом компьютере данных акустического сканирования, и последующего определения параметров дефектов трубопровода по накопленным данным.The utility model relates to devices for monitoring the state of long pipelines, namely, to determine defects in the walls of oil and gas pipelines by passing a diagnostic projectile inside the pipeline being examined, recording acoustic scanning data in the on-board computer, and then determining the parameters of the pipeline defects from the accumulated data.
Известен метод возбуждения и приема ультразвуковых волн и устройство для его реализации (США, патент 4100809, оп. 18.07.1978 г.). Устройство содержит подвижную платформу на роликах, которая перемещается вдоль трубы. На подвижной платформе установлены намагничивающая система и электромагнитная акустическая измерительная система. Намагничивающая система содержит магнит, S-образный магнитопровод, состоящий из центрального стержня и двух боковых стержней. На центральном стержне укреплены две встречно включенные намагничивающие катушки. На концах боковых стержней установлены полюсные наконечники, каждый из которых выполнен в виде пакета платин с регулируемой кривизной рабочей поверхности. Боковые стержни выполнены с возможностью поворота вокруг оси центрального стержня. Электромагнитная акустическая измерительная система расположена на направляющей, между полюсными наконечниками и симметрично оси центрального стержня и представляет собой две высокочастотные катушки индуктивности. Высокочастотная катушка имеет плоскую прямоугольную форму, причем проекция витков катушки на плоскость имеет форму меандра, где плечо меандра существенно меньше бокового ребра.A known method of excitation and reception of ultrasonic waves and a device for its implementation (USA, patent 4100809, op. 18.07.1978). The device comprises a movable platform on rollers, which moves along the pipe. A magnetizing system and an electromagnetic acoustic measuring system are installed on a moving platform. The magnetizing system contains a magnet, an S-shaped magnetic circuit, consisting of a central rod and two side rods. Two counterclockwise magnetizing coils are mounted on the central shaft. Pole lugs are installed at the ends of the side rods, each of which is made in the form of a platinum package with an adjustable curvature of the working surface. Side rods are rotatable around the axis of the central rod. An electromagnetic acoustic measuring system is located on the guide, between the pole pieces and symmetrically to the axis of the central rod and is two high-frequency inductors. The high-frequency coil has a flat rectangular shape, and the projection of the coil turns on a plane has the shape of a meander, where the shoulder of the meander is substantially smaller than the side rib.
В основе работы устройства лежит электромагнитно-акустический (ЭМА) способ возбуждения и приема ультразвуковых колебаний. Устройство работает следующим образом. Устройство устанавливают на контролируемую трубу и перемещают вдоль ее. Поворачивая боковые стержни вокруг шарнирных осей и придавая наконечникам кривизну трубы, формируют намагничивающий пояс электромагнита. Включают питание намагничивающих катушек и преобразователей. Через наконечники в стенках трубы наводится постоянное подмагничивающее поле, составляющее с направлением излучения преобразователя определенный угол, зависящий от взаимного расположения преобразователей и полюсных наконечников. Изменяя взаимное расположение полюсных наконечников и преобразователей, можно возбудить в теле трубы нормальные продольные волны, нормальные поперечные волны или оба типа волн одновременно.The device is based on the electromagnetic-acoustic (EMA) method of exciting and receiving ultrasonic vibrations. The device operates as follows. The device is installed on a controlled pipe and moved along it. By turning the side rods around the hinge axes and giving the tips a pipe curvature, a magnetizing belt of an electromagnet is formed. Turn on the power of magnetizing coils and transducers. A permanent magnetizing field is induced through the tips in the pipe walls, which makes up a certain angle with the direction of the converter radiation, depending on the relative position of the transducers and the pole pieces. By changing the relative position of the pole pieces and transducers, normal longitudinal waves, normal transverse waves, or both types of waves can be excited simultaneously in the pipe body.
Для контроля широкой зоны трубы теневым методом устанавливают центральный наконечник прямоугольной формы и полюсные наконечники на одной линии с преобразователями. При теневом методе контроля продольными нормальными волнами локальной зоны трубы расположение полюсных наконечников и преобразователей то же, но центральный полюсный наконечник имеет круглую форму, а преобразователи установлены фокусирующие. При теневом методе контроля поперечными нормальными волнами угол между направлением излучения преобразователя и направлением подмагничивающего поля составляет 20-60°. Это достигается тем, что полюсные наконечники расположены таким образом, что направление подмагничивающего поля с направлением измерения составляет 20-60°. Угол между вектором поля подмагничивания и направления излучения радиации выбирается в соответствии с зависимостями амплитуд продольных волн и поперечные волны для этого угла, чтобы высокочастотные катушки индуктивности излучали поперечные или продольные нормальные волны либо оба типа волн одновременно.To control the wide zone of the pipe using the shadow method, a central tip of a rectangular shape and pole pieces are installed in line with the transducers. In the shadow method of controlling longitudinal normal waves of the local zone of the pipe, the location of the pole pieces and transducers is the same, but the central pole piece has a round shape, and the focusing transducers are installed. In the shadow method of control by transverse normal waves, the angle between the direction of radiation of the transducer and the direction of the magnetizing field is 20-60 °. This is achieved by the fact that the pole pieces are arranged so that the direction of the magnetizing field with the measurement direction is 20-60 °. The angle between the vector of the bias field and the direction of radiation radiation is selected in accordance with the dependences of the amplitudes of the longitudinal waves and the transverse waves for this angle so that the high-frequency inductors emit transverse or longitudinal normal waves or both types of waves simultaneously.
Недостатком устройства является то, что устройство предназначено для измерения дефектов снаружи трубопровода и тем самым не позволяет работать с уже проложенными трубопроводами. Кроме того, излучатель и приемник расположены в одной точке, что позволяет получать только один эхо-сигнал. Такая конфигурация системы электромагнитно-акустических датчиков позволяет установить наличие дефектов, но не позволяет определить размеры и конфигурацию дефекта, а типы трещин, расположенные вдоль движения фронта волны, не регистрируются.The disadvantage of this device is that the device is designed to measure defects outside the pipeline and thus does not allow you to work with already laid pipelines. In addition, the emitter and receiver are located at one point, which allows you to receive only one echo signal. This configuration of the system of electromagnetic-acoustic sensors allows you to determine the presence of defects, but does not allow you to determine the size and configuration of the defect, and the types of cracks located along the movement of the wave front are not recorded.
Наиболее близким по конструктивному исполнению к заявляемой полезной модели является внутритрубный ультразвуковой снаряд для определения толщины стенок (США, патент 7111516, оп. 26.09.2006 г.).The closest in design to the claimed utility model is an in-line ultrasonic projectile for determining wall thickness (US patent 7111516, op. September 26, 2006).
Устройство содержит корпус, на торцах которого расположены опорно-двигательные элементы, и акустическую измерительную систему, выполненную в виде двух акустических поясов, каждый из которых содержит акустические модули, включающие приемно-излучающие ультразвуковые датчики, подпружиненных к стенке трубы гибкими эластичными элементами. Корпус образует взрывонепроницаемую оболочку, в которой располагаются источник питания и электронная аппаратура для измерений, обработки и хранения получаемых данных измерений на основе бортового компьютера, управляющего работой снаряда в процессе его движения внутри трубопровода. В качестве источника питания устанавливаются аккумуляторные батареи или батареи гальванических элементов емкостью до 1000 Ач. В хвостовой части снаряда установлены ультразвуковые датчики, попеременно излучающие и принимающие ультразвуковые импульсы. Установленные на корпусе снаряда полиуретановые манжеты обеспечивают центровку снаряда внутри трубопровода, а также обеспечивают продвижение снаряда потоком перекачиваемой по трубопроводу среды. Колеса установленных на корпусе дефектоскопа одометров прижимаются к внутренней стенке трубопровода. При движении снаряда информация о длине пройденного пути, измеренная одометрами, записывается в накопитель бортового компьютера и позволяет после выполнения диагностического пропуска и обработки накопленных данных определить положение дефектов на трубопроводе и соответственно место последующей экскавации и ремонта трубопровода.The device comprises a housing, at the ends of which are located locomotor elements, and an acoustic measuring system made in the form of two acoustic belts, each of which contains acoustic modules, including receiving and emitting ultrasonic sensors, spring-loaded with flexible elastic elements to the pipe wall. The housing forms an explosion-proof shell, in which the power source and electronic equipment for measuring, processing and storing the obtained measurement data are located on the basis of the on-board computer that controls the operation of the projectile during its movement inside the pipeline. Rechargeable batteries or batteries of galvanic cells with a capacity of up to 1000 Ah are installed as a power source. Ultrasonic sensors are installed in the tail of the projectile, alternately emitting and receiving ultrasonic pulses. Polyurethane cuffs installed on the shell of the projectile provide centering of the projectile inside the pipeline, as well as ensure the advancement of the projectile by the medium pumped through the pipeline. The wheels of the odometers installed on the flaw detector body are pressed against the inner wall of the pipeline. When the projectile moves, the information on the distance traveled, measured by odometers, is recorded in the on-board computer drive and allows, after performing a diagnostic pass and processing the accumulated data, to determine the position of defects in the pipeline and, accordingly, the place of subsequent excavation and repair of the pipeline.
Электронная часть дефектоскопа в наиболее простом исполнении включает в себя последовательно подключенные генератор запускающих импульсов, датчик, усилитель, дифференцирующую цепочку, компаратор, цифровой счетчик, процессор, накопитель цифровых данных, а также источник опорного напряжения и тактовый генератор.The electronic part of the flaw detector in the simplest version includes a serially connected trigger pulse generator, a sensor, an amplifier, a differentiating circuit, a comparator, a digital counter, a processor, a digital data storage device, as well as a reference voltage source and a clock generator.
Устройство работает следующим образом. Снаряд-дефектоскоп помещают в трубопровод и включают перекачку продукта (нефти, нефтепродукта) по трубопроводу. В процессе движения внутритрубного ультразвукового дефектоскопа внутри трубопровода ультразвуковые датчики периодически испускают ультразвуковые импульсы с частотой 5 МГц, которые частично отражаются от внутренней стенки трубопровода, от внешней стенки трубопровода или от области дефекта, например расслоения металла в стенке трубы. После испускания ультразвуковых импульсов ультразвуковые датчики переключаются в режим приема отраженных импульсов и принимают импульсы, отраженные от внутренней стенки, импульсы, отраженные от внешней стенки трубы, либо импульсы, отраженные от области дефекта стенки.The device operates as follows. The flaw detector is placed in the pipeline and includes pumping the product (oil, oil) through the pipeline. During the movement of the in-tube ultrasonic flaw detector inside the pipeline, ultrasonic sensors periodically emit ultrasonic pulses with a frequency of 5 MHz, which are partially reflected from the inner wall of the pipeline, from the outer wall of the pipeline or from the area of the defect, for example, delamination of the metal in the pipe wall. After emitting ultrasonic pulses, the ultrasonic sensors switch to the reflected pulse mode and receive pulses reflected from the inner wall, pulses reflected from the outer wall of the pipe, or pulses reflected from the area of the wall defect.
По завершении контроля заданного участка трубопровода снаряд-дефектоскоп извлекают из трубопровода и переносят накопленные в процессе диагностического пропуска данные на компьютер вне снаряда. Последующий анализ записанных данных позволяет идентифицировать дефекты стенки трубопровода и определить их положение на трубопроводе с целью последующего ремонта дефектных участков трубопровода.Upon completion of control of a given section of the pipeline, the flaw detector is removed from the pipeline and the data accumulated during the diagnostic pass is transferred to a computer outside the projectile. Subsequent analysis of the recorded data allows you to identify defects in the wall of the pipeline and determine their position on the pipeline for the subsequent repair of defective sections of the pipeline.
Основным недостатком данного устройства является то, что оно работает только в жидких средах, например, в нефтепроводах. Снаряд не может работать в газопроводах.The main disadvantage of this device is that it works only in liquid media, for example, in oil pipelines. The projectile cannot work in gas pipelines.
Сущность полезной модели заключается в том, что внутритрубный электромагнитно-акустический сканер содержит корпус (ярмо), на торцах которого расположены опорно-двигательные элементы, намагничивающую систему, выполненную в виде установленных на корпусе двух намагничивающих поясов из постоянных магнитов, на концах которых закреплены щетки, причем постоянные магниты в каждом из намагничивающих поясов имеют радиальную, но противоположную намагниченность, измерительную систему, расположенную между намагничивающими поясами, содержащую два электромагнитно-акустических пояса, каждый из которых содержит расположенные равномерно по периметру приемно-излучающие электромагнитно-акустические датчики, которые прижимаются с помощью упругих элементов к внутренней поверхности трубопровода, приемно-излучающие электромагнитно-акустические датчики расположены под углом 45° к вектору намагничивания, причем соседние приемно-излучающие электромагнитно-акустические датчики в каждом из измерительных поясов ортогональны между собой, а каждый из приемно-излучающих электромагнитно-акустических датчиков выполнен в виде пластинки, на которой расположены плоские приемная и излучающая обмотки, намотанные в форме меандра, где плечо меандра существенно меньше бокового ребра, которое обеспечивает диаграмму направленности приема и излучения сигналов.The essence of the utility model is that the in-line electromagnetic-acoustic scanner contains a housing (yoke), at the ends of which are locomotor elements, a magnetizing system, made in the form of two magnetizing belts of permanent magnets mounted on the housing, at the ends of which brushes are fixed, moreover, the permanent magnets in each of the magnetizing belts have a radial but opposite magnetization, a measuring system located between the magnetizing belts containing electromagnetic-acoustic belts, each of which contains receiving-emitting electromagnetic-acoustic sensors located uniformly around the perimeter, which are pressed with elastic elements to the inner surface of the pipeline, receiving-emitting electromagnetic-acoustic sensors are located at an angle of 45 ° to the magnetization vector, adjacent receiving and emitting electromagnetic acoustic sensors in each of the measuring zones are orthogonal to each other, and each of the receiving and emitting electromagnetic The acoustic sensors are made in the form of a plate on which there are flat receiving and radiating windings wound in the form of a meander, where the meander arm is substantially smaller than the side rib, which provides a radiation pattern of the reception and emission of signals.
Двухрядное расположение приемно-излучающих электромагнитно-акустических датчиков, а также их расположение под углом ±45° к вектору намагничивания позволяет, путем ортогонального четырехпозиционного сканирования, получить 16 проекций ультразвуковой картины каждого дефекта. Соответственно, 12 проекций отраженных сигналов и 4 проекции прошедших через дефект сигналов при ультразвуковом излучении с 4-х различных направлений. Полученные сигналы после обработки с помощью специальных программ позволяют получить графическое изображение дефекта и его параметры. Описанный процесс напоминает рентгеновскую томографию.The two-row arrangement of receiving and emitting electromagnetic acoustic sensors, as well as their location at an angle of ± 45 ° to the magnetization vector, allows, by means of an orthogonal four-position scanning, to obtain 16 projections of the ultrasound image of each defect. Accordingly, 12 projections of reflected signals and 4 projections of signals transmitted through a defect during ultrasonic radiation from 4 different directions. The received signals after processing using special programs allow you to get a graphic image of the defect and its parameters. The described process resembles x-ray tomography.
Детальное изложение конструкции устройства и его принципа действия иллюстрировано чертежами.A detailed description of the design of the device and its operating principle is illustrated by drawings.
На фиг.1 изображен общий вид устройства;Figure 1 shows a General view of the device;
на фиг.2 изображено устройство, вид сбоку;figure 2 shows the device, side view;
на фиг.3 дано сечение верхней части устройства, запассованного в трубопровод с двумя измерительными поясами;figure 3 shows a cross section of the upper part of the device, stocked in a pipeline with two measuring belts;
на фиг.4 дана развертка трубы с двумя намагничивающими поясами и двумя измерительными поясами из электромагнитно-акустических датчиков;figure 4 is a scan of the pipe with two magnetizing belts and two measuring belts of electromagnetic acoustic sensors;
на фиг.5 представлена конструкция электромагнитно-акустического датчика;figure 5 presents the design of the electromagnetic acoustic sensor;
на фиг.6 показана геометрия излучающих и приемных ЭМА катушек, установленных с диаграммой направленности под углом 45° к направлению постоянного подмагничивания поля, и формирование нормальной поперечной ультразвуковой волны в теле трубы;figure 6 shows the geometry of the emitting and receiving EMA coils mounted with a radiation pattern at an angle of 45 ° to the direction of permanent magnetization of the field, and the formation of a normal transverse ultrasonic wave in the pipe body;
на фиг.7 дана электрическая блок-схема устройства.Fig.7 is an electrical block diagram of the device.
Устройство конструктивно выполнено в виде внутритрубного снаряда и содержит цилиндрический корпус (ярмо) 1, выполненный из магнитомягкого материала (фиг.1, 2, 3). На торцевых гранях корпуса 1 установлены опорно-двигательные элементы 2, которые обеспечивают центровку устройства в трубопроводе и несут на себе вес устройства. Перепад давления, создаваемый плотным прилеганием опорно-двигательных элементов 2 к стенкам 3 трубопровода, обеспечивает перемещение устройства в обследуемом трубопроводе потоком транспортируемого по нему продукта. Опорно-двигательные элементы 2 могут быть выполнены в виде манжет, изготовленных из износостойкого полиуретана большой прочности, либо в виде дисков, также изготовленных из полиуретана. В носовой части устройства крепится скоба 4 и обтекатель 5. На концах опорно-двигательных элементов 2 могут быть установлены ролики 6 и датчики пройденного пути - одометры 7. Скоба 4 используется при транспортно-погрузочных работах, для установки устройства в трубопровод, а также для сцепления его с дополнительным измерительным устройством при создании многосекционного устройства. Внутри корпуса 1 выполнены средства для регулирования скорости движения снаряда в виде регулируемого байпасного патрубка для перепуска транспортируемого по трубопроводу продукта, а также размещены дополнительные измерительные датчики (на чертежах не показаны).The device is structurally made in the form of an in-tube projectile and comprises a cylindrical body (yoke) 1 made of soft magnetic material (Figs. 1, 2, 3). On the end faces of the housing 1, locomotor elements 2 are installed, which provide centering of the device in the pipeline and bear the weight of the device. The pressure difference created by the snug fit of the musculoskeletal elements 2 to the walls 3 of the pipeline ensures the movement of the device in the pipeline under examination by the flow of the product transported through it. Musculoskeletal elements 2 can be made in the form of cuffs made of wear-resistant polyurethane of high strength, or in the form of discs also made of polyurethane. A bracket 4 and a cowl are fastened in the bow of the device. At the ends of the supporting-motor elements 2, rollers 6 and odometer sensors 7 can be installed. Bracket 4 is used for transport and loading operations, for installing the device in the pipeline, as well as for coupling it with an additional measuring device when creating a multi-section device. Inside the housing 1, there are means for controlling the speed of the projectile in the form of an adjustable bypass pipe for bypassing the product transported through the pipeline, and additional measuring sensors are placed (not shown in the drawings).
Намагничивающая система устройства состоит из ярма 1 и двух намагничивающих поясов, каждый из которых содержит пояс постоянных магнитов, соответственно 10 и 11, установленных на ярме 1, и пояс гибких магнитных щеток, соответственно 12 и 13, закрепленных на торцах магнитов 10 и 11. Направление намагничивания в постоянных магнитах 10 и 11 взаимно противоположное и направлено радиально от ярма 1 к трубе 3 (фиг.3).The magnetizing system of the device consists of yoke 1 and two magnetizing belts, each of which contains a belt of permanent magnets, respectively 10 and 11, mounted on yoke 1, and a belt of flexible magnetic brushes, respectively 12 and 13, mounted on the ends of magnets 10 and 11. Direction The magnetization in the permanent magnets 10 and 11 is mutually opposite and directed radially from the yoke 1 to the pipe 3 (figure 3).
Между намагничивающими поясами расположена измерительная система, содержащая два измерительных пояса, каждый из N приемно-излучающих электромагнитно-акустических (ЭМА) датчиков, соответственно 14 и 15. Приемно-излучающие электромагнитно-акустические датчики 14 и 15 расположены равномерно по периметру и прижимаются к внутренней поверхности трубопровода 3 с помощью упругих элементов ("ласт"), соответственно 16 и 17 (фиг.3).Between the magnetizing belts there is a measuring system containing two measuring belts, each of N receiving-emitting electromagnetic-acoustic (EMA) sensors, respectively 14 and 15. The receiving-emitting electromagnetic-acoustic sensors 14 and 15 are located uniformly around the perimeter and are pressed against the inner surface pipeline 3 using elastic elements ("fins"), respectively 16 and 17 (figure 3).
Конструктивно, каждый из N приемно-излучающих электромагнитно-акустических (ЭМА) датчиков 14.1-14.N и 15.1-15.N соответственно первого и второго измерительных поясов представляет собой плоскую пластинку 18, на которой выполнены плоская излучающая обмотка Т и плоская принимающая обмотка R (Фиг.5). Высокочастотные излучающие Т и приемные R обмотки имеют плоскую прямоугольную форму, причем проекция витков обмоток на плоскость датчика имеет форму меандра, где плечо меандра существенно меньше бокового ребра. Таким образом, боковые ребра определяют диаграмму направленности излучения и приема электромагнитно-акустических волн, причем ось диаграммы направленности перпендикулярна боковому ребру и проходит посередине высокочастотных обмоток Т и R (фиг.5, 6).Structurally, each of the N receiving-emitting electromagnetic acoustic (EMA) sensors 14.1-14.N and 15.1-15.N, respectively, of the first and second measuring belts is a flat plate 18 on which a flat radiating winding T and a flat receiving winding R are made (Figure 5). The high-frequency radiating T and receiving R windings have a flat rectangular shape, and the projection of the turns of the windings on the sensor plane has the shape of a meander, where the shoulder of the meander is substantially smaller than the side rib. Thus, the side ribs determine the radiation pattern and the reception of electromagnetic acoustic waves, and the axis of the radiation pattern is perpendicular to the side rib and passes in the middle of the high-frequency windings T and R (Figs. 5, 6).
В каждом из поясов электромагнитно-акустические датчики 14 и 15 установлены так, что их диаграмма направленности расположена под углом 45° к вектору намагничивания. Причем, соседние датчики в каждом из поясов ортогональны между собой (фиг.4).In each of the zones, electromagnetic-acoustic sensors 14 and 15 are installed so that their radiation pattern is located at an angle of 45 ° to the magnetization vector. Moreover, adjacent sensors in each of the zones are orthogonal to each other (figure 4).
Внутри корпуса 1 (фиг.7) расположены бортовой блок питания 8 и компьютер 9. Блок 8 питания содержит батарейную секцию 19, модуль 20 преобразования напряжения батареи в напряжение, необходимое для питания электронных модулей, искрозащитный модуль 21 и модуль распределения питания 22. Электрически выход батарейной секции 19 подключен к входу модуля преобразования напряжения 20, выходы которого подключены через искрозащитный модуль 21 к модулю распределения питания 22. Выходы модуля распределения питания 22 подключены ко всем электронным модулям и элементам устройства. Бортовой компьютер 8 содержит процессор 23, блок 24 аналого-цифрового преобразования данных измерений и запоминающее устройство 25 на базе твердотельной интегральной схемы.Inside the housing 1 (Fig. 7), an onboard power supply unit 8 and a computer 9 are located. The power supply unit 8 contains a battery section 19, a module 20 for converting the battery voltage into a voltage necessary for supplying electronic modules, an intrinsic protection module 21, and a power distribution module 22. An electrical output the battery section 19 is connected to the input of the voltage conversion module 20, the outputs of which are connected through the spark protection module 21 to the power distribution module 22. The outputs of the power distribution module 22 are connected to all electronic modules and electronic cops device. The on-board computer 8 includes a processor 23, an analog-to-digital conversion unit 24 for the measurement data, and a storage device 25 based on a solid-state integrated circuit.
Устройство содержит также дополнительные датчики. Датчик 26 внешнего давления, датчик 27 углового поворота и датчик 28 температуры. Информационные выходы одометра 7, датчика 26 внешнего давления, датчика 27 углового поворота и датчика 28 температуры подключены к соответствующим входам блока 24 аналого-цифрового преобразования.The device also contains additional sensors. An external pressure sensor 26, an angle rotation sensor 27, and a temperature sensor 28. The information outputs of the odometer 7, the external pressure sensor 26, the angle rotation sensor 27 and the temperature sensor 28 are connected to the corresponding inputs of the analog-to-digital conversion unit 24.
Устройство содержит генератор 29 и коммутатор 30. Информационные выходы 31 коммутатора 30 соединены с информационными входами блока 24 аналого-цифрового преобразования, а измерительные входы 32 и 33 коммутатора 30 соединены соответственно с выводами принимающих обмоток 14.R1-14.RN и 15.R1-14.RN датчиков 14 и 15 первого и второго измерительного пояса. Выход генератора 29 соединен с входом 34 коммутатора 30. Измерительные выходы 35 и 36 коммутатора 30 соединены соответственно с выводами излучающих обмоток 14.Т1-14.TN и 15.Т1-14.TN датчиков 14 и 15 первого и второго измерительного пояса.The device comprises a generator 29 and a switch 30. The information outputs 31 of the switch 30 are connected to the information inputs of the analog-to-digital conversion unit 24, and the measurement inputs 32 and 33 of the switch 30 are connected respectively to the terminals of the receiving windings 14.R1-14.RN and 15.R1- 14.RN sensors 14 and 15 of the first and second measuring zone. The output of the generator 29 is connected to the input 34 of the switch 30. The measuring outputs 35 and 36 of the switch 30 are connected respectively to the terminals of the radiating windings 14.T1-14.TN and 15.T1-14.TN of the sensors 14 and 15 of the first and second measuring zone.
Управляющий выход процессора 23 соединен с управляющим входом коммутатора 30.The control output of the processor 23 is connected to the control input of the switch 30.
Через шлюзовую камеру устройство - внутритрубный снаряд вводится в начало контролируемого участка трубопровода 3. Причем на период контроля трубопровода 3 подача транспортируемого продукта через него не прекращается. Оптимальная расчетная скорость движения внутритрубного снаряда по трубе составляет 1÷3 м/с при скорости движения транспортируемого продукта, например газа, до 17 м/с. Скорость передвижения обеспечивается, так называемой "байпасной" системой взаимодействия транспортируемого продукта и внутритрубного снаряда, при которой транспортируемый продукт, обтекая элементы конструкции снаряда, создает аэродинамическую силу, заставляющую снаряд непрерывно перемещаться в направлении потока транспортируемого продукта.Through the lock chamber, a device — an in-tube projectile — is introduced at the beginning of the monitored section of pipeline 3. Moreover, for the period of monitoring the pipeline 3, the flow of the transported product through it does not stop. The optimal design speed of the in-tube projectile through the pipe is 1 ÷ 3 m / s at a speed of movement of the transported product, such as gas, up to 17 m / s. The speed of movement is provided by the so-called "bypass" system of interaction between the transported product and the in-tube projectile, in which the transported product, flowing around the projectile structure, creates an aerodynamic force that causes the projectile to continuously move in the direction of flow of the transported product.
При движении устройства по трубопроводу 3 бортовой компьютер 9, управляя коммутатором 30, организует циклы акустических измерений, попеременно включая излучающие Т и принимающие R обмотки каждого из N приемно-излучающих электромагнитно-акустических датчиков 14 и 15. При этом, коммутатор 30 сначала подключает соответствующие излучающие обмотки Т к генератору 29, а затем соответствующие принимающие обмотки R к блоку 24 аналого-цифрового преобразования. Количество одновременно подключаемых излучающих Т и принимающих R обмоток и порядок их подключения задается программой компьютера 9. Данные измерений оцифровываются и записываются в запоминающем 25 устройстве бортового компьютера 9. Одновременно записываются сигналы от других датчиков, в частности, одометра 7.When the device moves through the pipeline 3, the on-board computer 9, controlling the switch 30, organizes acoustic measurement cycles, alternately including the emitting T and R-receiving windings of each of the N receiving-emitting electromagnetic-acoustic sensors 14 and 15. In this case, the switch 30 first connects the corresponding emitting windings T to the generator 29, and then the corresponding receiving windings R to the block 24 analog-to-digital conversion. The number of simultaneously connected radiating T and receiving R windings and the order of their connection is set by the computer program 9. The measurement data are digitized and recorded in the memory 25 of the on-board computer 9. Simultaneously, signals from other sensors, in particular, the odometer 7, are recorded.
По завершении контроля заданного участка трубопровода 3 устройство извлекают из трубопровода 3 и накопленные в процессе диагностики данные переносят на стационарный компьютер. Последующий анализ записанных данных позволяет сделать вывод о наличии дефектов и определить их размеры и месторасположение на трубопроводе 3.Upon completion of the control of a given section of the pipeline 3, the device is removed from the pipeline 3 and the data accumulated during the diagnostic process are transferred to a stationary computer. Subsequent analysis of the recorded data allows us to conclude that there are defects and to determine their size and location on the pipeline 3.
В основе работы устройства лежит электромагнитно-акустический (ЭМА) способ возбуждения и приема ультразвуковых колебаний. Между двумя намагничивающими поясами создается область продольного намагничивания за счет ярма, радиально намагниченных постоянных магнитов 10 и 11 и щеток 12 и 13, выполненных из магнитомягкого материала. Щетки 12 и 13 замыкают магнитный поток от магнитов 10 и 11 к трубе 3 без воздушного зазора. Замыкание магнитного потока от магнитов к трубе через гибкие магнитомягкие щетки 12 и 13 обеспечивает необходимую величину напряженности магнитного поля в стенке трубопровода.The device is based on the electromagnetic-acoustic (EMA) method of exciting and receiving ultrasonic vibrations. Between the two magnetizing belts, a longitudinal magnetization region is created due to the yoke, radially magnetized permanent magnets 10 and 11 and brushes 12 and 13 made of soft magnetic material. Brushes 12 and 13 close the magnetic flux from the magnets 10 and 11 to the pipe 3 without an air gap. The closure of the magnetic flux from the magnets to the pipe through flexible magnetically soft brushes 12 and 13 provides the necessary magnitude of the magnetic field in the pipe wall.
Приемно-излучающие электромагнитно-акустические датчики 14 и 15 расположены таким образом, что ось диаграммы направленности каждого из них составляет угол 45° к вектору намагничивания Нс (фиг.4, 6), причем, соседние датчики в каждом поясе ортогональны друг другу. Таким образом создается конструкция, в которой измерительный пояс содержит ряд датчиков, чередующихся под углом плюс 45° и минус 45°. Излучаемый Т датчиком ультразвуковой импульс распространяется по стенке трубопровода и, в случае появления на его пути дефекта 37, часть излучения отражается, часть рассеивается, а часть проходит в прежнем направлении. Эти отраженные и прямые сигналы регистрируются принимающими R датчиками. Устройство позволяет использовать метод эхо локации и теневой метод локации.The receiving and emitting electromagnetic-acoustic sensors 14 and 15 are arranged in such a way that the axis of the radiation pattern of each of them makes an angle of 45 ° to the magnetization vector N s (Figs. 4, 6), moreover, the adjacent sensors in each belt are orthogonal to each other. Thus, a structure is created in which the measuring belt contains a series of sensors alternating at an angle of plus 45 ° and minus 45 °. An ultrasonic pulse emitted by the T sensor propagates along the pipe wall and, in the event of a defect 37 on its path, part of the radiation is reflected, part is scattered, and part passes in the same direction. These reflected and direct signals are recorded by receiving R sensors. The device allows you to use the echo location method and the shadow location method.
Цикл измерений задается бортовым компьютером 9. Процессор 23 бортового компьютера 9 по программе, находящейся в запоминающем устройстве 25, выдает сигналы на коммутатор 30. Сначала подается управляющий сигнал на коммутатор 30, который соединяет генератор 29 с, например, выводами излучающей обмотки 15.2Т датчика 15.2, в результате чего формируется импульс с высокочастотным заполнением, который возбуждает в стенке трубы звуковую волну. Затем генератор 29 отключается и подключаются принимающие R обмотки датчиков 15 и 14. Как видно из фиг.4, с учетом приемной диаграммы направленности, отраженные от дефекта сигналы будут регистрироваться в основном обмотками 15.5R, 14.2R и 15.2R, а прошедшие через дефект обмоткой 14.5R. Далее, информационные сигналы через коммутатор 31 и блок 24 аналого-цифрового преобразования поступают в запоминающее устройство 25. Затем осуществляется второй цикл измерений, при подключении генератора 31 к соседнему излучающему датчику 15.2Т, ориентированного ортогонально предыдущему датчику 15.1Т.The measurement cycle is set by the on-board computer 9. The processor 23 of the on-board computer 9 outputs the signals to the switch 30 according to the program located in the storage device 25. First, a control signal is supplied to the switch 30, which connects the generator 29 to, for example, the terminals of the radiating winding 15.2T of the sensor 15.2 As a result, a pulse with high-frequency filling is formed, which excites a sound wave in the pipe wall. Then the generator 29 is turned off and the receiving R windings of the sensors 15 and 14 are connected. As can be seen from Fig. 4, taking into account the receiving radiation pattern, the signals reflected from the defect will be recorded mainly by the windings 15.5R, 14.2R and 15.2R, and the windings passed through the defect 14.5R. Further, information signals through the switch 31 and the analog-to-digital conversion unit 24 are supplied to the storage device 25. Then, a second measurement cycle is carried out, when the generator 31 is connected to the adjacent radiating sensor 15.2T, oriented orthogonally to the previous sensor 15.1T.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009119700/22U RU87532U1 (en) | 2009-05-25 | 2009-05-25 | IN-TUBE ELECTROMAGNETIC-ACOUSTIC SCANNER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009119700/22U RU87532U1 (en) | 2009-05-25 | 2009-05-25 | IN-TUBE ELECTROMAGNETIC-ACOUSTIC SCANNER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU87532U1 true RU87532U1 (en) | 2009-10-10 |
Family
ID=41261318
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009119700/22U RU87532U1 (en) | 2009-05-25 | 2009-05-25 | IN-TUBE ELECTROMAGNETIC-ACOUSTIC SCANNER |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU87532U1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014035285A1 (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-06 | Tgt Oil And Gas Services Fze | A method of electromagnetic defectoscopy for multi-string wells and the electromagnetic downhole defectoscope. |
RU177945U1 (en) * | 2017-08-09 | 2018-03-16 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) | Device for ultrasonic inspection of the pipeline |
RU2790942C1 (en) * | 2022-09-28 | 2023-02-28 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Pipeline monitoring device using electromagnetic acoustic technology |
-
2009
- 2009-05-25 RU RU2009119700/22U patent/RU87532U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014035285A1 (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-06 | Tgt Oil And Gas Services Fze | A method of electromagnetic defectoscopy for multi-string wells and the electromagnetic downhole defectoscope. |
GB2513019A (en) * | 2012-08-31 | 2014-10-15 | Tgt Oil And Gas Services Fze | A Method of electromagnetic defectoscopy for multi-string wells and the electromagnetic downhole defectoscope |
GB2513019B (en) * | 2012-08-31 | 2018-05-02 | Obschestvo S Ogranichennoy Otvetstvennostyu Miks | A method of electromagnetic defectoscopy for multi-string wells and the electromagnetic downhole defectoscope |
RU177945U1 (en) * | 2017-08-09 | 2018-03-16 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) | Device for ultrasonic inspection of the pipeline |
RU2794338C2 (en) * | 2021-08-25 | 2023-04-17 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Method for pipeline control using electromagnetic-acoustic technology |
RU2790942C1 (en) * | 2022-09-28 | 2023-02-28 | Публичное акционерное общество "Транснефть" (ПАО "Транснефть") | Pipeline monitoring device using electromagnetic acoustic technology |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107064289B (en) | Method, device and system for multi-mode electromagnetic ultrasonic and magnetic leakage detection and sensor | |
US4127035A (en) | Electromagnetic transducer | |
CN104007180B (en) | Torsional mode magnetostriction sensor array | |
CN104090034B (en) | A kind of electromagnetic acoustic Lamb wave transducer for guided wave tomography | |
US8479577B2 (en) | In-line inspection tool for pipeline integrity testing | |
EP3009834B1 (en) | Ultrasonic pipe inspecting apparatus and pipe inspecting method | |
CN108562642B (en) | Electromagnetic transduction device of longitudinal mode ultrasonic guided wave, pipeline detection system and method | |
US20090139335A1 (en) | Device and Method for the Material Testing and/or Thickness Measurements of a Test Object That Contains at Least Fractions of Electrically Conductive and Ferromagnetic Material | |
US11209401B2 (en) | Electromagnetic acoustic transducer (EMAT) for corrosion mapping | |
CN108593784A (en) | A kind of contactless electromagnet ultrasonic changer and detection method that can generate torsion guided wave | |
CN104820025A (en) | Omnidirectional horizontal shearing modal magnetostrictive sensor | |
RU87532U1 (en) | IN-TUBE ELECTROMAGNETIC-ACOUSTIC SCANNER | |
RU177945U1 (en) | Device for ultrasonic inspection of the pipeline | |
US20220221429A1 (en) | Apparatus and method for pipeline inspection using emat generated shear waves | |
RU187205U1 (en) | Device for ultrasonic inspection of the pipeline | |
CN103969340A (en) | Complete cycle radial excitation electromagnetic ultrasonic transducer | |
RU142323U1 (en) | SCANNING DEFECTOSCOPE | |
JPH11133003A (en) | Ppm electromagnetic ultrasonic transducer and device and method for detecting flaw using ppm electromagnetic ultrasonic transducer | |
JPH1048068A (en) | Electromagnetic ultrasonic transducer | |
US20230228717A1 (en) | Method for non-destructively testing objects, in particular planar objects, made of a fibre-reinforced composite material | |
RU2149367C1 (en) | Device for diagnosis of pipe-lines | |
Gao et al. | Study of magnetostrictive guided wave detection of defects in steel strip for elevator traction | |
KR102203609B1 (en) | Electromagnetic acoustic transducer and pipe inspection apparatus comprising the same | |
Kuansheng et al. | A new frequency-tuned longitudinal wave transducer for nondestructive inspection of pipes based on magnetostrictive effect | |
JP4718267B2 (en) | Electromagnetic ultrasonic inspection |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20091023 |
|
NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20120520 |
|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170526 |