[go: up one dir, main page]

RU2111452C1 - Method for measuring channel pipe geometry and device for its embodiment - Google Patents

Method for measuring channel pipe geometry and device for its embodiment Download PDF

Info

Publication number
RU2111452C1
RU2111452C1 RU93010789A RU93010789A RU2111452C1 RU 2111452 C1 RU2111452 C1 RU 2111452C1 RU 93010789 A RU93010789 A RU 93010789A RU 93010789 A RU93010789 A RU 93010789A RU 2111452 C1 RU2111452 C1 RU 2111452C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
diameter
pipe
angle
measuring
axis
Prior art date
Application number
RU93010789A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93010789A (en
Inventor
С.А. Виноградов
А.И. Трофимов
Original Assignee
Обнинский институт атомной энергетики
Виноградов Сергей Александрович
Трофимов Адольф Иванович
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 Обнинский институт атомной энергетики, Виноградов Сергей Александрович, Трофимов Адольф Иванович filed Critical Обнинский институт атомной энергетики
Priority to RU93010789A priority Critical patent/RU2111452C1/en
Publication of RU93010789A publication Critical patent/RU93010789A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2111452C1 publication Critical patent/RU2111452C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: when measuring the channel pipe geometry, simultaneously with measuring the pipe warping pipe diameter and shift of angle meter case axis relative to pipe walls are measured. Measurement data are used for calculation of fluctuations of angle between angle meter axis and channel pipe axis. Device has two diameter meters, two centering mechanisms, angle meter and measuring unit. EFFECT: higher measurement results. 3 cl, 2 dwg

Description

Указанное изобретение относится к области измерительной техники и служит для определения геометрии канальных труб, буровых скважин, технологических каналов ядерных реакторов, продуктопроводов. The specified invention relates to the field of measuring technology and is used to determine the geometry of channel pipes, boreholes, technological channels of nuclear reactors, product pipelines.

Известны способы измерения геометрии, заключающиеся в раздельной транспортировке через трубу измерителей углов наклона и диаметра или одновременном транспортировании функционально не связанных измерителя углов наклона и измерителя диаметра [1]. Known methods for measuring geometry, consisting in the separate transportation through the pipe of the tilt and diameter meters or the simultaneous transportation of functionally unrelated tilt and diameter meters [1].

Недостатком указанных способов является низкая точность измерения вследствие неконтролируемых перекосов корпуса измерителей углов наклона и диаметра в трубе, вызванных воздействием привода, а также неточностями центровки корпуса, обусловленные флуктуациями диаметра трубы. The disadvantage of these methods is the low accuracy of the measurement due to uncontrolled distortions of the casing of the tilt and diameter meters in the pipe caused by the action of the drive, as well as inaccuracies in the alignment of the body due to fluctuations in the diameter of the pipe.

Целью изобретения является повышение точности измерений. The aim of the invention is to improve the accuracy of measurements.

Указанная цель достигается за счет того, что при измерении геометрии канальных труб одновременно с измерением искривлений трубы измеряют диаметр трубы и смещение оси корпуса измерителя углов по отношению к стенкам трубы, по результатам измерений рассчитывают флуктуации угла между осью корпуса и осью трубы, вычитают значение флуктуации угла из показаний измерителя углов и используют эту разницу для вычисления значения диаметра канальных труб. This goal is achieved due to the fact that when measuring the geometry of channel pipes simultaneously with measuring pipe curvature, the pipe diameter and the displacement of the axis axis of the angle meter with respect to the pipe walls are measured, the angle fluctuations between the body axis and the pipe axis are calculated from the measurements, the angle fluctuation value is subtracted from the readings of the angle meter and use this difference to calculate the value of the diameter of the channel pipes.

Указанная цель достигается также за счет того, что устройство для измерения геометрии канальных труб, содержащее корпус, два центрирующих механизма, расположенных вдоль оси корпуса, измеритель углов и измеритель диаметра, привод и измерительный блок, снабжено вторым измерителем диаметра, установленным относительно первого под углом 45o, каждый из измерителей диаметра расположен в плоскости соответствующего центрирующего механизма, каждый из которых выполнен в виде сильфонной камеры крестообразной формы с плоскими экранами, расположенными с внутренней стороны камеры, и установленными соответственно с наружной стороны роликами, а привод электрически связан с измерительным блоком. Измерители диаметра выполнены идентично в виде стержня квадратного сечения, размещенного в центре крестовины, на боковых сторонах которого находятся 4 пьезоизлучателя, обращенных соответственно к торцам сильфонных камер.This goal is also achieved due to the fact that the device for measuring the geometry of the channel pipes, comprising a housing, two centering mechanisms located along the axis of the housing, an angle meter and a diameter meter, a drive and a measuring unit, is equipped with a second diameter meter mounted relative to the first at an angle of 45 o, the diameter of each of the gauges situated in the plane corresponding centering mechanism, each of which is designed as a bellows chamber cruciform shape with flat screens are arranged GOVERNMENTAL with the inner side of the chamber and mounted respectively on the outer side rollers and the drive is electrically connected with the measuring unit. The diameter meters are identical in the form of a square rod located in the center of the cross, on the sides of which there are 4 piezo-emitters, respectively facing the ends of the bellows chambers.

На фиг. 1 показана графическая интерпретация предлагаемого способа измерений геометрии канальных труб. На фиг. 2 показано устройство, реализующее способ. In FIG. 1 shows a graphical interpretation of the proposed method for measuring the geometry of channel pipes. In FIG. 2 shows a device that implements the method.

Методы измерения геометрии канальных труб осуществляются путем измерения угла наклона оси трубы посредством измерителя углов по отношению к фиксированному направлению, например вертикали, в серии реперных точек вдоль трубы, отстоящих друг от друга на длину базы H корпуса 1 измерителя углов. Т.к. в плоскостях X - X и Y - Y корпуса измерителя углов обычно размещаются центрирующие механизмы 2, 3, принято допущение, что точки Ax и Ay на оси корпуса измерителя углов лежат также на оси 4 канальной трубы 5 (фиг. 1). При ходе измерителя углов снизу-вверх, смещение δyi точки Ayi определяется относительно смещения δxi точки Axi по формуле
δyi = δxi+H sin φi, (1) ,
где
φi - показания измерителя углов 6 (фиг. 1).
Methods for measuring the geometry of channel pipes are carried out by measuring the angle of inclination of the axis of the pipe with an angle meter with respect to a fixed direction, for example, a vertical, in a series of reference points along the pipe spaced apart by the length of the base H of the housing 1 of the angle meter. Because in the planes X - X and Y - Y of the body of the angle meter, centering mechanisms 2, 3 are usually placed, the assumption is made that the points A x and A y on the axis of the body of the angle meter lie also on the axis 4 of the channel pipe 5 (Fig. 1). During the course of measuring the angle from the bottom up, the displacement δy i of the point A yi is determined relative to the displacement δx i of the point A xi according to the formula
δy i = δx i + H sin φ i , (1),
Where
φ i - readings of the angle meter 6 (Fig. 1).

Измерение диаметра осуществляют в плоскости поперечного сечения трубы, на линии максимального диаметра, для чего также необходимо, чтобы ось корпуса измерителя диаметра совпадала с осью канальной трубы. The diameter is measured in the plane of the cross section of the pipe, on the line of maximum diameter, for which it is also necessary that the axis of the meter diameter housing coincide with the axis of the channel pipe.

Опыт измерений показывает, что при движении корпуса устройства вдоль трубы под действием привода 7, происходит неконтролируемый уход оси 8 корпуса измерителя углов (измерителя диаметра) от оси 4 канальной трубы 5 даже в плоскостях X-X,Y-Y, размещения центрирующих механизмов по следующим основным причинам:
- поперечная составляющая действия привода на верхний конец корпуса 1 измерителя углов (диаметра) внутри трубы 5, приводит к перекосам корпуса внутри трубы 5;
- флуктуации диаметра трубы приводят к смещению точки равновесия между двумя противоположными опорами 9, 10, каждого из центрирующих механизмов 2, 3, что также приводит к рассогласованию осей 4 и 8;
- неодинаковый коэффициент трения о стенку трубы контактных опор 9, 10 центрирующих механизмов, который может быть обусловлен наличием неоднородных отложений на стенках трубы в случае скользящей опоры, или вероятным заеданием роликовых опор, приводит к перекосам корпуса;
- случайные перекосы, например, от препятствий при движении;
- перекосы, обусловленные попаданием опор на каверны, включения, другие локальные дефекты.
The measurement experience shows that when the device’s body moves along the pipe under the action of the actuator 7, the axis 8 of the housing of the angle meter (diameter meter) uncontrollably leaves the axis 4 of the channel pipe 5 even in the XX, YY planes, the placement of centering mechanisms for the following main reasons:
- the transverse component of the action of the drive on the upper end of the housing 1 of the meter of angles (diameter) inside the pipe 5, leads to distortions of the housing inside the pipe 5;
- fluctuations in the diameter of the pipe lead to a shift of the equilibrium point between two opposite supports 9, 10, each of the centering mechanisms 2, 3, which also leads to a mismatch of the axes 4 and 8;
- unequal coefficient of friction against the pipe wall of the contact supports 9, 10 of the centering mechanisms, which may be due to the presence of inhomogeneous deposits on the pipe walls in the case of a sliding support, or the probable jamming of the roller bearings, leads to distortions of the housing;
- accidental distortions, for example, from obstacles during movement;
- distortions caused by the hit of supports on caverns, inclusions, other local defects.

Все вышеперечисленные факторы приводят к тому, что угловые показания измерителя углов 6 соответствуют наклону корпуса 1 измерителя углов 6, а не наклону оси 4 канальной трубы, а показания измерителя диаметра соответствуют не диаметру в плоскости поперечного сечения X'-X' трубы 5 (фиг. 1, позиция 2), а некоему в расстоянию между стенками трубы в сечении X - X. Другим следствием перекосов корпуса 1 является уход контактных опор измерителя диаметра с линии максимального диаметра A - A на линию A' - A', которая соответствует одной из хорд окружности сечения трубы (см. фиг. 2, сечение Y - Y). All of the above factors lead to the fact that the angular readings of the angle meter 6 correspond to the inclination of the housing 1 of the angle meter 6, and not to the tilt of the axis 4 of the channel pipe, and the readings of the diameter meter do not correspond to the diameter in the cross section plane X'-X 'of the pipe 5 (Fig. 1, position 2), and some in the distance between the pipe walls in the section X - X. Another consequence of the distortions of the housing 1 is the departure of the contact supports of the diameter meter from the line of maximum diameter A - A to the line A '- A', which corresponds to one of the chords cross section pipes (see Fig. 2, section Y - Y).

Предлагается способ и устройство для его реализации, посредством которых осуществляется точное измерение ухода оси корпуса измерителя углов (измерителя диаметра) от оси канальной трубы в плоскостях размещения центрирующих механизмов, которое позволяет вычислить флуктуации угла между осью 8 корпуса 1 измерителя углов (диаметра) и осью 4 канальной трубы и затем вычесть их из показаний измерителя углов 6. Кроме того, способ позволяет приводить плоскость измерения диаметра к плоскости поперечного сечения трубы. A method and apparatus for its implementation is proposed, by means of which an accurate measurement of the departure of the axis axis of the angle meter (diameter meter) from the axis of the channel pipe in the planes of the centering mechanisms, which allows you to calculate the angle fluctuations between the axis 8 of the housing 1 of the angle meter (diameter) and axis 4 channel pipe and then subtract them from the readings of the angle meter 6. In addition, the method allows to bring the plane of diameter measurement to the plane of the cross section of the pipe.

Способ осуществляется за счет следующей методики и устройства, его реализующих. The method is carried out due to the following methods and devices that implement it.

В плоскостях X - X, Y - Y корпуса 1 измерителя углов располагают измерители расстояния от условной оси корпуса 1 (стержень квадратного сечения 11) измерителя углов до противоположных стенок трубы. Указанные измерители расположены в двух ортогональных плоскостях A - A, B- B и выполнены в виде ультразвуковых пьезоэлектрических дальномеров, содержащих пьезоэлементы 12, 13, 14, 15, которые подключены к измерительному блоку 16 (фиг. 2). Дальномер с пьезоэлементом 12 измеряет смещение Y1, дальномер с пьезоэлементом 13 смещение Y2. Сумма смещений Y1 и Y2 с поправкой на толщину стержня 11 дает диаметр канальной трубы в плоскости A-A (фиг. 2) и в сечении трубы Y - Y (фиг. 2).In the planes X - X, Y - Y of the housing 1 of the angle meter, distance meters are located from the conditional axis of the body 1 (rod of square section 11) of the angle meter to the opposite walls of the pipe. These meters are located in two orthogonal planes A - A, B-B and are made in the form of ultrasonic piezoelectric range finders containing piezoelectric elements 12, 13, 14, 15, which are connected to the measuring unit 16 (Fig. 2). The range finder with the piezoelectric element 12 measures the displacement Y 1 , the range finder with the piezoelectric element 13 measures the displacement Y 2 . The sum of the displacements Y 1 and Y 2 , adjusted for the thickness of the rod 11, gives the diameter of the channel pipe in the plane AA (Fig. 2) and in the cross section of the pipe Y - Y (Fig. 2).

Точно также измеряются смещения и диаметр посредством дальномеров с пьезоэлементами 14, 15 в плоскости B - B (фиг. 2) в том же сечении (рис. 1). Аналогичную конструкцию имеют измерители 17 расстояний X1 и X2 (фиг. 1) в сечении X - X и плоскости C - C (фиг. 2) и ортогональный к нему измеритель в плоскости D - D (фиг. 2). Плоскости измерения расстояний и диаметра CC, DD в сечении X - X, установлены относительно плоскостей измерения смещений и диаметра A - A, B - B, в сечении Y - Y на 45o с целью идентификации эллипсоидальности трубы и односторонней некруглости ее сечения. Указанные измерители расстояний и диаметра размещены в центре крестовины сильфонов 17, 18, имеющих наружные контактные ролики 19 и отражающий экран 20 на торцах сильфонов. Для лучшей проводимости ультразвука крестовины могут быть заполнены жидкостью 21 и сообщаться с компенсирующей камерой 22 (фиг. 2). Сильфоны позволяют удерживать точку M на отражающем экране 20 на линии максимального диаметра A - A даже при смещении оси корпуса измерителя углов, к примеру в плоскость A' - A', за счет своей гибкости во всех направлениях. Использование ультразвуковых дальномеров в качестве измерителей расстояний, позволяет осуществлять бесконтактное измерение расстояний в двух ортогональных плоскостях, к примеру A-A и B-B в одном сечении (Y - Y), а также фиксировать расстояние от пьезоэлемента 12 до точки M в случае смещения оси пьезоэлемента с линии A - A на линию A' - A' (фиг. 2) за счет пространственного характера распространения ультразвуковой волны, что в других типах измерителей смещения (индуктивных, емкостных) при нарушении взаимоположения чувствительных элементов не в плоскости измерений, затруднено. Контактные ролики 19 служат для фиксации точек k1 - k2, между которыми производится измерение диаметра, в том числе за счет трения опоры о стенку трубы в случаях резких перекосов корпуса. Кроме того, точка контакта со стенкой трубы M роликов 19, при условии, что они закреплены на гибком сильфоне, при смещении измерителя диаметра в плоскость A' - A', "скатывается" на линию максимального диаметра A-A, что приводит к эффекту "автокоррекции" опор 19 в процессе движения измерителя диаметра.In the same way, displacements and diameter are measured by means of range finders with piezoelectric elements 14, 15 in the plane B - B (Fig. 2) in the same section (Fig. 1). The meters 17 of distances X 1 and X 2 (Fig. 1) in cross section X - X and the plane C - C (Fig. 2) and the meter orthogonal to it in the plane D - D (Fig. 2) have a similar design. The planes for measuring the distances and diameters CC, DD in the X - X section are set relative to the planes for measuring the displacements and the diameters A - A, B - B, in the Y - Y section at 45 o in order to identify the pipe ellipsoidality and one-sided non-circularity of its section. These distance and diameter meters are located in the center of the crosspiece of the bellows 17, 18 having external contact rollers 19 and a reflective screen 20 at the ends of the bellows. For better ultrasound conductivity, the crosses can be filled with liquid 21 and communicate with the compensating chamber 22 (Fig. 2). The bellows allow you to hold the point M on the reflective screen 20 on the line of maximum diameter A - A even when the axis axis of the angle meter is shifted, for example, to the plane A '- A', due to its flexibility in all directions. The use of ultrasonic rangefinders as distance meters allows non-contact measurement of distances in two orthogonal planes, for example AA and BB in the same section (Y - Y), as well as fixing the distance from piezoelectric element 12 to point M in case the axis of the piezoelectric element is shifted from line A - A to the line A '- A' (Fig. 2) due to the spatial nature of the propagation of the ultrasonic wave, which in other types of displacement meters (inductive, capacitive) in case of violation of the relative position of the sensitive elements is not plane ti measurements difficult. The contact rollers 19 are used to fix the points k 1 - k 2 between which the diameter is measured, including due to friction of the support against the pipe wall in cases of sharp distortions of the housing. In addition, the point of contact with the pipe wall M of the rollers 19, provided that they are mounted on a flexible bellows, when the diameter meter is shifted to the plane A '- A', "rolls" to the line of maximum diameter AA, which leads to the effect of "auto-correction" supports 19 during the movement of the diameter meter.

Способ измерения геометрии труб заключается в выполнении следующих процедур. A method for measuring the geometry of pipes is to perform the following procedures.

1. В исходном состоянии (позиция 1) корпус 1 устройства находится в неподвижном состоянии, оси 4 и 8 трубы 5 и корпуса измерителя углов 1 смещены друг относительного друга на угол αo .1. In the initial state (position 1), the housing 1 of the device is stationary, the axes 4 and 8 of the pipe 5 and the housing of the angle meter 1 are offset relative to each other by an angle α o .

В этом положении осуществляется измерение расстояний X1, X2 в сечении X - X, расстояний Y1, Y2 в сечении Y - Y, угла φo измерителя углов 6. При использовании многокоординатного измерителя углов (гироскопического или акселерометрического) измеряются все угловые координаты. Для простоты рассмотрим реализацию способа в одной плоскости чертежа (фиг. 1).In this position, the distances X 1 , X 2 in the section X - X, the distances Y 1 , Y 2 in the section Y - Y, the angle φ o of the angle meter are measured 6. When using the multi-coordinate angle meter (gyroscopic or accelerometer), all angular coordinates are measured . For simplicity, we consider the implementation of the method in one plane of the drawing (Fig. 1).

По данным замеров находят исходные уставки Δxo,Δyo между осями 8 и 4 измерителя углов и трубы в нижнем X - X и верхнем Y - Y сечениях по формуле

Figure 00000002

здесь
(x1o+x2o)/2 - радиус трубы 5 в сечении X - X, (y1o+y2o)/2 - то же в сечении Y - Y.According to the measurements, the initial settings Δx o , Δy o are found between the axes 8 and 4 of the angle meter and the pipe in the lower X - X and upper Y - Y sections according to the formula
Figure 00000002

here
(x1o + x2o) / 2 - the radius of the pipe 5 in the section X - X, (y1o + y2o) / 2 - the same in the section Y - Y.

Определяют исходный угол αo между осями 8 и 4 по формуле
αo= arctg[(Δxo-Δyo)/H] (4),
где
H - расстояние между центрирующими механизмами устройства.
The initial angle α o between the axes 8 and 4 is determined by the formula
α o = arctan [(Δx o -Δy o ) / H] (4),
Where
H is the distance between the centering mechanisms of the device.

2. Рассчитав угол рассогласования осей αo, производят коррекцию диаметра в сечениях X - X и Y - Y, по формуле

Figure 00000003

Таким образом, диаметр из плоскости фактического измерения xi - xi, yi - yi, приводится к плоскости поперечного сечения трубы xi' - xi', yi' - yi'.2. Having calculated the mismatch angle of the axes α o , the diameter is corrected in sections X - X and Y - Y, according to the formula
Figure 00000003

Thus, the diameter from the plane of actual measurement xi - xi, yi - yi, is reduced to the plane of the cross section of the pipe xi '- xi', yi '- yi'.

3. Находят угол наклона оси 4 канальной трубы по формуле
φ ист о = φo±αo. (7)
Определяют смещение δyo реперной точки Ay0 относительно смещения δxo реперной точки Ax по формуле
δyo= δxo+H sin φ ист о . (8)
Если принять для начальной точки δxo= 0, то получим
δyo= H sinφ ист о . (9)
При перемещении корпуса устройства на i-е число реперных точек (позиция 2), производятся текущие измерения расстояний X1, X2, Y1, Y2 от оси корпуса до стенок канальной трубы.
3. Find the angle of inclination of the axis 4 of the channel pipe by the formula
φ ist about = φ o ± α o . (7)
Determine the offset δy o of the reference point Ay 0 relative to the offset δx o of the reference point Ax by the formula
δy o = δx o + H sin φ ist about . (eight)
If we take δx o = 0 for the initial point, then we obtain
δy o = H sinφ ist about . (nine)
When moving the device case to the i-th number of reference points (position 2), current measurements are taken of the distances X 1 , X 2 , Y 1 , Y 2 from the axis of the body to the walls of the channel pipe.

По данным замеров, используя формулы (2 - 8) находят текущий угол αi , истинный диаметр в плоскостях xi' - xi', yi' - yi', истинный угол φ ист i наклона оси канальной трубы в реперных точках, а по формуле 1 находят координаты i-ой точки.According to measurements, using the formulas (2 - 8), find the current angle α i , the true diameter in the planes xi '- xi', yi '- yi', the true angle φ ist i the slope of the axis of the channel pipe at the reference points, and according to formula 1, the coordinates of the i-th point are found.

Для более точных вычислений следует после вычисления истинного диаметра (пункт 2, формулы 5, 6), вновь пересчитать Δxo,Δyoi с учетом нового значения диаметра (радиуса) методом последовательных приближений до требуемой сходимости результатов.For more accurate calculations, after calculating the true diameter (paragraph 2, formulas 5, 6), recalculate Δx o , Δy o , α i taking into account the new value of the diameter (radius) by the method of successive approximations to the required convergence of the results.

При значительных перекосах корпуса устройства, даже несмотря на эффект "автокоррекции" опор, описанный выше, может происходить уход опор 9, 10 с линии максимального диаметра A - A на линию окружности A' - A' (фиг. 2). With significant distortions of the device case, even despite the effect of "auto-correction" of the supports described above, the supports 9, 10 can go away from the line of maximum diameter A - A to the circle line A '- A' (Fig. 2).

Этот эффект возникает в случае отсутствия у измерителей расстояний от оси корпуса устройства до стенок трубы, устройств точечного контакта со стенкой трубы. This effect occurs if the meters do not have distances from the axis of the device body to the pipe walls, or devices of point contact with the pipe wall.

В этом случае предлагается следующий способ обработки результатов. Так как величина смещения из плоскости A - A в плоскость A' - A' измерителя диаметра на линии A - A есть величина, равная Δyi, определяемая в плоскости B - B из выражения 3, а диаметр DAi' в плоскости A' - A' известен из показаний диаметромера, работающего в плоскости A' - A', истинный диаметр в плоскости A - A определяется из выражения

Figure 00000004

В действительности, сечение труб не всегда является круглым. А для строгой идентификации эллипсоидного сечения необходимо проводить измерения диаметра как минимум в четырех плоскостях. Для этого нижняя крестовина сильфонов развернута относительно верхней на 45o.In this case, the following method of processing the results is proposed. Since the amount of displacement from the plane A - A to the plane A '- A' of the diameter meter on line A - A is a value equal to Δy i , determined in plane B - B from expression 3, and the diameter DAi 'in plane A' - A 'is known from the testimony of the diameter working in the plane A' - A ', the true diameter in the plane A - A is determined from the expression
Figure 00000004

In fact, the cross section of pipes is not always round. And for strict identification of the ellipsoidal cross-section, it is necessary to measure the diameter in at least four planes. For this, the lower crosspiece of the bellows is deployed relative to the upper one by 45 o .

После того как через одно сечение прошли оба измерителя диаметра (верхний 18 и нижний 17), проводится идентификация эллипсоидальности, а расчет истинного диаметра в выражении (10) уже ведется из уравнения эллипса. After both diameter meters (upper 18 and lower 17) have passed through one section, the ellipsoidality is identified, and the true diameter in expression (10) is already calculated from the ellipse equation.

Так как нижняя крестовина сильфонов 17 развернута относительно верхней 18 на 45o в плоскости измерений, необходимо приводить данные замеров расстояний x1i, x2i, y3i, y4i от оси корпуса устройства из плоскостей C - C и D - D к плоскостям A - A и B - B. Указанное приведение осуществляется путем приведения одной системы координат к другой.Since the lower crosspiece of the bellows 17 is deployed relative to the upper 18 by 45 ° in the measurement plane, it is necessary to provide the measurement data of the distances x1i, x2i, y3i, y4i from the axis of the device body from the planes C - C and D - D to the planes A - A and B - B. The specified reduction is carried out by bringing one coordinate system to another.

Предлагаемый способ и устройство позволяют измерить флуктуации угла между осями 4 и 8 с точностью, вполне сопоставимой с точностью измерителя углов 6. Так, к примеру, если чувствительность ультразвукового дальномера в сечениях X - X, Y - Y составляет 0,01 мм, то точность измерения угла αi составляет величину
Δαi= arctg(0,01/H),
что при расстоянии между центрирующими механизмами H, к примеру 400 мм, составит 5''. Примерно такую же чувствительность имеют лучшие из известных измерителей углов.
The proposed method and device allows you to measure the angle fluctuations between the axes 4 and 8 with an accuracy quite comparable with the accuracy of the angle meter 6. So, for example, if the sensitivity of the ultrasonic range finder in sections X - X, Y - Y is 0.01 mm, then the accuracy measuring the angle α i is
Δα i = arctan (0.01 / H),
which, when the distance between the centering mechanisms H, for example 400 mm, is 5 ''. About the same sensitivity have the best of the known angle meters.

Устройство позволяет измерять искривления и диаметр за один проход по трубе, что существенно повышает оперативность замеров. The device allows you to measure the curvature and diameter in one pass through the pipe, which significantly increases the efficiency of measurements.

Способ может быть реализован на угломерах, не имеющих специальных центраторов. The method can be implemented on goniometers that do not have special centralizers.

В местах аномальных скачков диаметра (каверны, включения) данные угловых измерений аппроксимируются предыдущими значениями или аннулируются, т.к. в этом случае невозможно определить истинный радиус канальной трубы и провести точную коррекцию угла φi .In places of abnormal diameter jumps (caverns, inclusions), the angular measurement data are approximated by previous values or are canceled, because in this case, it is impossible to determine the true radius of the channel pipe and to make an accurate correction of the angle φ i .

Конструкция устройства обладает признаком "единства", т.к. показания измерителей углов и диаметров в вышеописанном исполнении являются взаимоскоррелированными. Также являются взаимноскоррелированными показания измерителей расстояний от корпуса устройства до стенок трубы в двух ортогональных плоскостях. Следовательно, именно крестообразные опоры и соответствующие измерители смещения в плоскостях расположения центрирующих механизмов позволяют проводить точную коррекцию диаметров и значений углов наклона канальных труб при перекосах корпуса устройства. The design of the device has a sign of "unity", because the readings of angle and diameter meters in the above-described design are inter-correlated. The readings of distance meters from the device body to the pipe walls in two orthogonal planes are also mutually correlated. Therefore, it is the cross-shaped supports and the corresponding displacement meters in the planes of the centering mechanisms that allow for accurate correction of the diameters and values of the angle of inclination of the channel pipes when the body of the device is skewed.

Ультразвуковые дальномеры с пьезоэлементами допускают эксплуатацию прибора в жестких температурных и радиационных условиях, что предопределяется высокой стойкостью пьезокерамики. Ultrasonic range finders with piezoelectric elements allow the device to be operated in harsh temperature and radiation conditions, which is predetermined by the high resistance of piezoceramics.

Сильфонные центраторы помимо эффекта "автокоррекции" линии максимального диаметра являются надежным баростойким узлом, особенно в сочетании с компенсирующим сильфоном и жидкостью внутри полости корпуса. Bellows centralizers in addition to the effect of "auto-correction" of the maximum diameter line are a reliable pressure-resistant assembly, especially in combination with a compensating bellows and liquid inside the body cavity.

Измеритель смещений в каждой из плоскостей может быть выполнен в виде одного пьезоэлемента, расположенного на торце одного из сильфонов, измеряющего два расстояния:
1 - от торца одного сильфона до торца противоположного сильфона (диаметр трубы);
2 - от торца сильфона до центрального стержня (расстояние между осью корпуса устройства и стенкой трубы).
The displacement meter in each of the planes can be made in the form of one piezoelectric element located at the end of one of the bellows, measuring two distances:
1 - from the end of one bellows to the end of the opposite bellows (pipe diameter);
2 - from the end of the bellows to the Central rod (the distance between the axis of the housing of the device and the pipe wall).

Для обеспечения проходимости одной и той же ультразвуковой волны через стержень до экрана противоположного сильфона стержень может быть выполнен, к примеру, в виде шайбы с центральным отверстием, равным диаметру пьезоэлемента. В этом случае первый отраженный импульс будет соответствовать расстоянию от пьезоэлемента до шайбы, второй - расстоянию до торца противоположного сильфона, см. фиг. 2 сечения X - X. To ensure the passage of the same ultrasonic wave through the rod to the screen of the opposite bellows, the rod can be made, for example, in the form of a washer with a central hole equal to the diameter of the piezoelectric element. In this case, the first reflected pulse will correspond to the distance from the piezoelectric element to the washer, the second to the distance to the end of the opposite bellows, see FIG. 2 sections X - X.

Кроме упрощения измерительной схемы, такая конструкция позволяет отфильтровать помехи и шум, отраженный от противоположного экрана, а также локализовать зону ультразвуковой локации вокруг точки M, лежащей на линии максимального диаметра. Указанные шайбы располагаются в пределах сильфонных камер, чтобы не перекрывать своим корпусом ультразвуковой тракт ортогонального к данному измерителя диаметра. In addition to simplifying the measuring circuit, this design allows you to filter out noise and noise reflected from the opposite screen, as well as to localize the ultrasonic location zone around point M lying on the line of maximum diameter. These washers are located within the bellows chambers so as not to block the ultrasonic path orthogonal to the diameter meter with their body.

Предлагаемый способ и устройство для его реализации позволяют производить точную оценку положения корпуса устройства контроля геометрии канальных труб относительно этих труб, что делает достоверным показания измерителя углов, по которым ведется отсчет профиля труб, горизонтальных и вертикальных проложений трубопроводов, продуктопроводов, буровых, скважин и т.д. Особенно актуальной эта задача является в атомной энергетике при контроле искривлений и диаметра технологических каналов ядерных реакторов, от которых зависит безаварийная работа реактора. В этом случае требования к точности замеров на порядок выше, чем в геологии, бурении и других отраслях промышленности. Опыт контролируемых процедур на технологических каналах показывает, что даже малейшие возмущающие факторы, влияющие на перекосы корпуса измерителя углов и диаметра, приводят к недопустимым погрешностям измерений. The proposed method and device for its implementation allows an accurate assessment of the position of the housing of the control device of the geometry of the channel pipes relative to these pipes, which makes reliable the readings of the angle meter, which are used to count the profile of pipes, horizontal and vertical laying of pipelines, product pipelines, drilling, wells, etc. d. This task is especially urgent in nuclear energy when controlling the curvature and diameter of the technological channels of nuclear reactors, on which the trouble-free operation of the reactor depends. In this case, the requirements for measurement accuracy are an order of magnitude higher than in geology, drilling, and other industries. The experience of controlled procedures on technological channels shows that even the smallest disturbing factors affecting the distortions of the body of the angle and diameter meter lead to unacceptable measurement errors.

Вышеописанный способ с устройством является единственно возможным вариантом получения достоверных результатов по отношению к геометрии канальных труб при наличии вышеописанных дестабилизирующих факторов. The above method with a device is the only possible option to obtain reliable results with respect to the geometry of the channel pipes in the presence of the above destabilizing factors.

Claims (3)

1. Способ измерения геометрии канальных труб, заключающийся в измерении искривлений труб посредством измерения углов наклона оси трубы и диаметра ее на различных участках, отличающийся тем, что одновременно с измерением искривлений трубы измеряют диаметр трубы и смещение оси корпуса измерителя углов по отношению к стенкам трубы, по результатам измерений рассчитывают флуктуацию угла между осью корпуса и осью трубы, вычитают значения флуктуации угла из показаний измерителя углов и используют эту разницу для вычисления значения диаметра канальных труб. 1. A method of measuring the geometry of channel pipes, which consists in measuring pipe curvature by measuring the angle of inclination of the pipe axis and its diameter in different sections, characterized in that simultaneously with measuring pipe curvature, the pipe diameter and the displacement of the axis of the housing of the angle meter relative to the pipe walls are measured, according to the measurement results, the angle fluctuation between the body axis and the pipe axis is calculated, the angle fluctuation values are subtracted from the readings of the angle meter, and this difference is used to calculate the diameter value channel pipes. 2. Устройство для измерения геометрии канальных труб, содержащее корпус, два центрирующих механизма, расположенных вдоль оси корпуса, измеритель углов и измеритель диаметра, привод и измерительный блок, отличающееся тем, что оно снабжено вторым измерителем диаметра, установленным относительно первого под углом 45o, каждый из измерителей диаметра расположен в плоскости соответствующего центрирующего механизма, каждый из которых выполнен в виде сильфонной камеры крестообразной формы с плоскими экранами, расположенными с внутренней стороны камеры и установленными соответственно с наружной стороны рамками, а привод электрически связан с измерительным блоком.2. A device for measuring the geometry of channel pipes, comprising a housing, two centering mechanisms located along the axis of the housing, an angle meter and a diameter meter, a drive and a measuring unit, characterized in that it is equipped with a second diameter meter installed relative to the first at an angle of 45 o , each of the diameter meters is located in the plane of the corresponding centering mechanism, each of which is made in the form of a cross-shaped bellows chamber with flat screens located on the inside us chamber and mounted respectively on the outer side frames and the actuator is electrically connected with the measuring unit. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что измерители диаметра выполнены идентично в виде стержня квадратного сечения, размещенного в центре крестовины, на боковых сторонах которых находятся четыре пьезоизлучателя, обращенных соответственно к торцам сильфонных камер. 3. The device according to claim 2, characterized in that the diameter gauges are identical in the form of a square rod placed in the center of the cross, on the sides of which there are four piezo-emitters, respectively facing the ends of the bellows chambers.
RU93010789A 1993-03-02 1993-03-02 Method for measuring channel pipe geometry and device for its embodiment RU2111452C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93010789A RU2111452C1 (en) 1993-03-02 1993-03-02 Method for measuring channel pipe geometry and device for its embodiment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93010789A RU2111452C1 (en) 1993-03-02 1993-03-02 Method for measuring channel pipe geometry and device for its embodiment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93010789A RU93010789A (en) 1995-11-20
RU2111452C1 true RU2111452C1 (en) 1998-05-20

Family

ID=20137975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93010789A RU2111452C1 (en) 1993-03-02 1993-03-02 Method for measuring channel pipe geometry and device for its embodiment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2111452C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2406018C2 (en) * 2009-03-03 2010-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный горный университет" (МГГУ) Method for detection of longitudinal profile of drowned underground pipeline
RU2406918C2 (en) * 2009-03-12 2010-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный горный университет" (МГГУ) Device for determination of lengthwise profile of submerged underground pipeline
RU2515961C2 (en) * 2008-12-15 2014-05-20 Элайнмент Системз Аб Method and device for structure dimensions measuring
RU2608681C2 (en) * 2013-12-23 2017-01-23 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации Device for measurement of geometric deformation of the walls of cylindrical and spherical tanks filled light oil (gases)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Техника измерения искривлений технологических каналов ядерных реакторов. Сборник/Под ред. А.И.Трофимова и др.-М.: Энергоатомиздат, 1981, с.43, 57-62. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2515961C2 (en) * 2008-12-15 2014-05-20 Элайнмент Системз Аб Method and device for structure dimensions measuring
RU2406018C2 (en) * 2009-03-03 2010-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный горный университет" (МГГУ) Method for detection of longitudinal profile of drowned underground pipeline
RU2406918C2 (en) * 2009-03-12 2010-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный горный университет" (МГГУ) Device for determination of lengthwise profile of submerged underground pipeline
RU2608681C2 (en) * 2013-12-23 2017-01-23 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации Device for measurement of geometric deformation of the walls of cylindrical and spherical tanks filled light oil (gases)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1831502B1 (en) Centralizer-based survey and navigation device and method
CN106088166B (en) A kind of tubular pole inclination measurement device and its inclinometer pipe are centered about component
CA2110060C (en) Method and apparatus for determining path orientation of a passageway
US12474155B2 (en) Underground three-dimensional displacement measurement system and method based on double mutual inductance equivalent voltage
US7772541B2 (en) Fiber optic position and/or shape sensing based on rayleigh scatter
US11487038B2 (en) Operating method of a metal detector capable of measuring target depth
CN105178276B (en) Inclination measuring device based on optical theory
WO2011162790A1 (en) Lidar instrument system and process
RU2111452C1 (en) Method for measuring channel pipe geometry and device for its embodiment
KR100734390B1 (en) 2D tunnel deformation automatic measuring device
Ghazali et al. Monitoring subsurface ground movement using fibre optic inclinometer sensor
US2346486A (en) Method and apparatus for measuring thickness
US5750896A (en) Tool joint sensor
CN111637845A (en) A distributed optical fiber torsion measurement device and method
CN111174952B (en) A method for predicting mining subsidence laws in mining areas
Niewiem et al. Geodetic deformation measurement and analysis of the ATLAS experimental cavern at CERN
TW202328640A (en) Optical fiber grating differential subsidence sensing apparatus has advantages of using optical sensing mechanism such as small size, high durability, longer stability, and long distance transmission without affecting of electromagnetic wave
RU2741185C1 (en) Calibration method of buried-pipeline stress-strain state monitoring system
CN113834456A (en) Device and method for testing spatial form of blast hole of tunnel by drilling and blasting method
RU2330238C2 (en) Device and method for monitoring technical condition of tunnels
RU2115089C1 (en) Method measuring geometry of technological channels and device for its implementation
King Horizontal deformation in the Mojave desert near Barstow, California, 1979–1983
Trevoho et al. Monitoring the Position of Overhead Crossings of Main Pipelines Using Total Stations
JP2024087519A (en) Displacement gauge and underground displacement calculation method
KR102187214B1 (en) Calliper for structure inspection