RU67286U1 - DEVICE FOR DETERMINING THE LOCATION AND SPEED OF A MOVING IN-TUBE OBJECT (OPTIONS) - Google Patents
DEVICE FOR DETERMINING THE LOCATION AND SPEED OF A MOVING IN-TUBE OBJECT (OPTIONS) Download PDFInfo
- Publication number
- RU67286U1 RU67286U1 RU2007116703/22U RU2007116703U RU67286U1 RU 67286 U1 RU67286 U1 RU 67286U1 RU 2007116703/22 U RU2007116703/22 U RU 2007116703/22U RU 2007116703 U RU2007116703 U RU 2007116703U RU 67286 U1 RU67286 U1 RU 67286U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipeline
- signal
- location
- speed
- pipe
- Prior art date
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 7
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 241001538234 Nala Species 0.000 claims 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 14
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 3
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000012173 estrus Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Pipeline Systems (AREA)
Abstract
Устройство для определения местоположения и скорости внутритрубного объекта по первому варианту содержит вибропреобразователь, жестко закрепленный снаружи трубопровода на его конце. По второму варианту вибропреобразователи закреплены на обоих концах трубопровода. Каждый вибропреобразователь подключен к своему блоку обработки и передачи электрического сигнала. Блок обработки и передачи электрического сигнала осуществляет фильтрацию сигнала, частота которого соответствует частоте вибрационных колебаний от ударов внутритрубного объекта о сварные швы трубопровода. Блок обработки и передачи электрического сигнала через интерфейс соединен с компьютером. Местоположение и скорость внутритрубного объекта определяется согласно введенной в компьютер программе. При определении этих параметров учитывается длина труб, из которых состоит трубопровод, и временные интервалы между импульсами, возникающими от ударов внутритрубного объекта о сварные швы. При наличии двух вибропреобразователей компьютером вычисляется взаимная корреляционная функция. Устройство обеспечивает достоверную и точную информацию о местоположении и скорости внутритрубного объекта.The device for determining the location and speed of the in-tube object according to the first embodiment contains a vibration transducer rigidly fixed outside the pipeline at its end. According to the second variant, vibration transducers are fixed at both ends of the pipeline. Each vibration transducer is connected to its own unit for processing and transmitting an electrical signal. The electric signal processing and transmission unit filters the signal, the frequency of which corresponds to the frequency of vibrational vibrations from impacts of the in-pipe object against the welds of the pipeline. The unit for processing and transmitting an electrical signal through an interface is connected to a computer. The location and speed of the in-tube object is determined according to the program entered into the computer. When determining these parameters, the length of the pipes that make up the pipeline and the time intervals between pulses arising from impacts of the in-pipe object against the welds are taken into account. If there are two vibration transducers, the computer calculates the mutual correlation function. The device provides reliable and accurate information about the location and speed of the in-tube object.
Description
Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для контроля за движением очистных устройств и средств внутритрубной диагностики - внутритрубных объектов, движущихся с потоками перекачиваемой по трубопроводу нефти или газа.The utility model relates to the field of measurement technology and can be used to control the movement of treatment devices and means of in-line diagnostics - in-tube objects moving with the flows of oil or gas pumped through the pipeline.
Известно устройство [Патент РФ №2097649, МКИ 6 F17D 5/00. Устройство для обнаружения прохождения объекта из магнитного материала внутри трубопровода. 1995], которое содержит источник переменного сигнала и последовательно соединенные преобразователь, усилитель, блок обработки этого сигнала и индикатор. К источнику переменного сигнала подключена катушка индуктивности, охватывающая трубопровод. Приемный преобразователь выполнен в виде двух катушек индуктивности, которые охватывают трубопровод по обеим сторонам от указанной катушки, подключенной к источнику переменного сигнала. Блок обработки этого сигнала включает последовательно соединенные полосовой фильтр, синхронный детектор, пороговую схему и временной селектор. Принцип действия устройства следующий: внутри трубопровода источником переменного тока с помощью катушки индуктивности, охватывающей трубопровод, наводится электромагнитное поле; внутритрубный движущийся снаряд из магнитного материала изменяет это поле, что регистрируется приемным преобразователем, выполненным в виде включенных встречно-последовательно катушек, охватывающих трубопровод; сигналы, поступающие с приемного преобразователя усиливают и направляют в блок обработки указанных сигналов.A device is known [RF Patent No. 2097649, MKI 6 F17D 5/00. A device for detecting the passage of an object from magnetic material inside the pipeline. 1995], which contains an alternating signal source and serially connected converter, amplifier, processing unit of this signal and indicator. An inductor covering the pipeline is connected to an alternating signal source. The receiving converter is made in the form of two inductors, which cover the pipeline on both sides of the specified coil connected to an alternating signal source. The processing unit of this signal includes a series-connected bandpass filter, a synchronous detector, a threshold circuit, and a time selector. The principle of operation of the device is as follows: inside the pipeline, an alternating current source with the help of an inductor covering the pipeline induces an electromagnetic field; an in-line moving projectile made of magnetic material changes this field, which is recorded by a receiving transducer made in the form of on-line coils connected spanning a pipeline; the signals from the receiving transducer are amplified and sent to the processing unit of these signals.
Недостатки известного устройства заключаются в следующем: во-первых, детектирование внутритрубного объекта возможно только для снарядов, изготовленных из магнитного материала; во-вторых, среднюю скорость внутритрубного объекта можно определить только по времени его прохождения между двумя установленными катушками, что при использовании данного устройства на протяженных участках трубопровода требует большого их количества. В-третьих, для заглубленного в грунт трубопровода затруднен непосредственный доступ к внешней стенке трубы для установки приемных катушек индуктивности.The disadvantages of the known device are as follows: firstly, the detection of an in-tube object is possible only for shells made of magnetic material; secondly, the average speed of the in-tube object can only be determined by the time it passed between two installed coils, which when using this device on long sections of the pipeline requires a large number of them. Thirdly, for a pipeline buried in the ground, it is difficult to directly access the outer wall of the pipe for installing receiving inductance coils.
Известно устройство [Супрунчик В.В., Коновалов Н.М., Мызников М.О. Система сопровождения внутритрубных снарядов «ССВС-001» // Трубопроводный транспорт нефти. 2003. №12. С.9-12.] для обнаружения местоположения подвижного очистительного снаряда внутри газопровода, которое включает мощный излучатель акустических низкочастотных волн, устанавливаемый предварительно на головном фланце внутритрубного объекта, акустический датчик с модулем первичного преобразования акустического сигнала в электрический, выполненный в стандартном корпусе датчика давления и устанавливаемый на вантузе через стандартное фланцевое соединение во внутреннем пространстве трубопровода, а также модуль обработки и передачи сигналов. Модуль обработки и передачи сигнала соединен через интерфейс с компьютером, с которого осуществляется управление, связь и отображение окончательной информации. Во время движения очистительного снаряда в трубопроводе акустический излучатель с определенной периодичностью посылает пакеты звуковых волн, которые регистрируются на другом конце трубопровода акустическим датчиком. О местоположении и скорости движения очистительного снаряда судят по характеристикам принятых акустическим датчиком сигналов после их специализированной аппаратно-программной обработки.A device is known [Suprunchik V.V., Konovalov N.M., Myznikov M.O. System for tracking in-pipe shells “SSVS-001” // Pipeline transport of oil. 2003. No. 12. C.9-12.] For detecting the location of a movable cleaning shell inside a gas pipeline, which includes a powerful emitter of acoustic low-frequency waves, pre-installed on the head flange of the in-pipe object, an acoustic sensor with a module for primary conversion of the acoustic signal into an electric one, made in a standard pressure sensor housing and mounted on a plunger through a standard flange connection in the interior of the pipeline, as well as a signal processing and transmission module in. The signal processing and transmission module is connected via an interface to a computer from which control, communication and display of the final information are carried out. During the movement of the cleaning projectile in the pipeline, the acoustic emitter sends packets of sound waves with a certain frequency, which are recorded at the other end of the pipeline by an acoustic sensor. The location and speed of the cleaning shell are judged by the characteristics of the signals received by the acoustic sensor after their specialized hardware-software processing.
Устройство ССВС-001 принято за прототип заявляемой полезной модели по обоим вариантам исполнения. Недостатки этого устройства: во-первых, необходима установка мощного акустического излучателя на внутритрубный объект; во-вторых, акустический приемник требует специальных мер по установке, поскольку должен непосредственно контактировать с внутритрубным пространством, что нежелательно, поскольку целостность трубопровода нарушается. Кроме того, точность определения местоположения внутритрубного объекта указанным устройством не превышает 3 км на участке трубопровода протяженностью 100 км.The SSVS-001 device is taken as a prototype of the claimed utility model in both versions. The disadvantages of this device: firstly, you need to install a powerful acoustic emitter on the in-tube object; secondly, the acoustic receiver requires special installation measures, since it must be in direct contact with the in-tube space, which is undesirable since the integrity of the pipeline is violated. In addition, the accuracy of determining the location of the in-pipe facility by the specified device does not exceed 3 km in the pipeline section with a length of 100 km.
Задача полезной модели - повысить достоверность и точность определения местоположения и скорости внутритрубного объекта на протяженном участке трубопровода.The objective of the utility model is to increase the reliability and accuracy of determining the location and speed of the in-pipe object on an extended section of the pipeline.
Технический результат заключается в регистрации вибрационных колебаний, возникающих от ударов внутритрубного объекта о внутренние сварные швы трубопровода, их фильтрации от помех и дальнейшей аппаратно-программной обработке.The technical result consists in recording vibrational vibrations arising from impacts of the in-pipe object against the internal welds of the pipeline, filtering them from interference and further hardware-software processing.
Технический результат достигается следующим образом. По первому варианту устройство для определения местоположения и скорости внутритрубного объекта, как в прототипе, содержит датчик регистрации сигнала, установленный на трубопроводе, The technical result is achieved as follows. According to the first embodiment, the device for determining the location and speed of the in-tube object, as in the prototype, contains a signal registration sensor mounted on the pipeline,
первичный преобразователь полученного сигнала в электрический, блок обработки и передачи электрического сигнала, выполненный с возможностью усиления, частотной фильтрации и его цифровой обработки, и компьютер для управления, связи и отображения информации о местоположении и скорости внутритрубного объекта, соединенный через интерфейс с блоком обработки и передачи электрического сигнала. Но в отличие от прототипа заявляемое устройство по первому варианту содержит в качестве датчика регистрации сигнала и первичного преобразователя сигнала вибропреобразователь, установленный на одном из концов трубопровода и жестко закрепленный на наружной стенке трубы (с помощью магнита, хомута и т.п.), при этом блок обработки и передачи электрического сигнала выполнен с возможностью частотной фильтрации сигнала, соответствующей максимуму спектра вибрационных колебаний от ударов внутритрубного объекта о внутренние сварные швы трубопровода, а в компьютер введена программа определения местоположения и скорости внутритрубного объекта в зависимости от количества импульсов ударов внутритрубного объекта о внутренние сварные швы трубопровода и от временных интервалов между импульсами ударов внутритрубного объекта о внутренние сварные швы трубопровода при известной длине труб, из которых изготовлен трубопровод.a primary converter of the received signal into an electric one, an electric signal processing and transmission unit, configured to amplify, frequency filtering and digitally processing it, and a computer for controlling, communicating and displaying information about the location and speed of the in-pipe object, connected via an interface to the processing and transmission unit electrical signal. But unlike the prototype, the claimed device according to the first embodiment contains a vibration transducer mounted on one of the ends of the pipeline and rigidly mounted on the outer wall of the pipe (using a magnet, a clamp, etc.) as a signal registration sensor and a primary signal transducer. the processing unit and the transmission of the electrical signal is configured to frequency filter the signal corresponding to the maximum spectrum of vibrational vibrations from impacts of the in-tube object against the internal welds of the pipe oestrus, and computer implemented locate and-tube velocity of the object program, depending on the number of pulse beats intratrumpet object of internal welds of the pipeline and by the time intervals between pulse beats intratrumpet object of internal welds pipeline at a known length of the tubes which make up the pipeline.
По второму варианту устройство для определения местоположения и скорости движущегося внутритрубного объекта, как и в прототипе, содержит датчик регистрации сигнала, установленный на трубопроводе, первичный преобразователь полученного сигнала в электрический, блок обработки и передачи электрического сигнала, выполненный с возможностью усиления, фильтрации и его цифровой обработки, и компьютер для управления, связи и отображения информации о местоположении и скорости внутритрубного объекта, соединенный через интерфейс с блоком обработки и передачи электрического сигнала. В отличие от прототипа заявляемая полезная модель по второму варианту дополнительно содержит второй датчик регистрации сигнала с первичным преобразователем сигнала и второй блок обработки и передачи электрического сигнала, выполненный с возможностью усиления, фильтрации и его цифровой обработки, соединенный через интерфейс с компьютером для управления, связи и отображения информации о местоположении и скорости внутритрубного объекта. Причем, датчики установлены на противоположных концах трубопровода и жестко закреплены на наружной стенке трубы (с помощью магнитов, хомутов и т.п.), и каждый выполнен в виде вибропреобразователя, при этом каждый блок обработки и передачи электрического сигнала выполнен с возможностью частотной фильтрации сигнала, According to the second embodiment, the device for determining the location and speed of a moving in-tube object, as in the prototype, contains a signal registration sensor mounted on the pipeline, a primary converter of the received signal into an electric one, an electric signal processing and transmission unit configured to amplify, filter, and digitally processing, and a computer for controlling, communicating and displaying information about the location and speed of the in-pipe object, connected via an interface to the processing unit heel and transmitting the electrical signal. In contrast to the prototype, the claimed utility model according to the second embodiment further comprises a second signal recording sensor with a primary signal converter and a second electric signal processing and transmission unit, configured to amplify, filter and digitally process it, connected via an interface to a computer for control, communication and display information about the location and speed of the in-tube object. Moreover, the sensors are installed at opposite ends of the pipeline and are rigidly fixed to the outer wall of the pipe (using magnets, clamps, etc.), and each is made in the form of a vibration transducer, with each unit for processing and transmitting an electrical signal configured to frequency filter the signal ,
соответствующей максимуму спектра вибрационных колебаний от ударов внутритрубного объекта о внутренние сварные швы трубопровода, а в компьютер введена программа вычисления взаимной корреляционной функции двух сигналов, полученных одновременно от обоих вибропреобразователей, и определения местоположения и скорости внутритрубного объекта в зависимости от временных интервалов между максимумами взаимных корреляционных функций.corresponding to the maximum of the spectrum of vibrational vibrations from impacts of the in-pipe object against the internal welds of the pipeline, and a computer has been introduced a program for calculating the mutual correlation function of two signals received simultaneously from both vibration transducers, and determining the location and speed of the in-pipe object depending on the time intervals between the maxima of the mutual correlation functions .
Вибропреобразователи по обоим вариантам могут быть установлены (с помощью магнитов, хомутов и т.п.) на байпасы (крановые узлы), жестко соединенные с трубопроводом.Vibration transducers for both options can be installed (with the help of magnets, clamps, etc.) on bypasses (crane units), rigidly connected to the pipeline.
В предлагаемой полезной модели по совокупности отличительных от прототипа признаков отсутствует необходимость предварительной установки излучателя звука на внутритрубный объект. Данное обстоятельство значительно упрощает процедуру проведения пусков внутритрубных объектов в магистральных трубопроводах и значительно снижает стоимость используемого контрольно-измерительного оборудования для целей сопровождения внутритрубных объектов.In the proposed utility model, in the aggregate of distinctive features from the prototype, there is no need for preliminary installation of the sound emitter on the in-tube object. This circumstance greatly simplifies the procedure for launching in-pipe facilities in main pipelines and significantly reduces the cost of the control and measuring equipment used for tracking in-pipe objects.
Использование предлагаемой полезной модели позволяет проводить контроль за движением внутритрубного объекта в режиме реального времени, с целью определения его местоположения и скорости движения. Последнее необходимо для устойчивой работы диагностического оборудования (дефектоскопы), устанавливаемого на внутритрубный объект, а знание его местоположения позволяет с наименьшими затратами организовать извлечение или проталкивание объекта в случае его остановки или застревания.Using the proposed utility model allows you to monitor the movement of the in-tube object in real time, in order to determine its location and speed. The latter is necessary for the stable operation of diagnostic equipment (flaw detectors) installed on the in-pipe object, and knowing its location allows you to organize the extraction or pushing of the object at the least cost if it stops or gets stuck.
Во время движения внутритрубного объекта по трубопроводу элементы его конструкции (фланцы, манжеты), воздействуя на внутренние сварные швы трубопровода возбуждают волновое движение (фиг.1, 2), которое распространяется в обе стороны по трубопроводу на значительное расстояние и своими характеристиками зависит от скорости движения внутритрубного объекта, размеров выступов внутренних сварных швов (типичная высота швов 3-5 мм), а также характеристик среды (грунт, вода и пр.), в котором уложен трубопровод в конкретном месте движения внутритрубного объекта. Доступная регистрация такого возбуждения - это регистрация чувствительными вибропреобразователями, устанавливаемыми при помощи магнитов или иного способа жесткого крепления (хомут, струбцина, клей и пр.) на наружной стенке трубопровода или на конструктивных его элементах (байпасах), жестко соединенных с трубопроводом.During the movement of the in-pipe object through the pipeline, the elements of its construction (flanges, cuffs), acting on the internal welds of the pipeline, excite a wave motion (Figs. 1, 2), which propagates in both directions along the pipeline for a considerable distance and depends on the speed of movement the in-pipe object, the dimensions of the protrusions of the internal welds (typical seam height 3-5 mm), as well as the characteristics of the medium (soil, water, etc.) in which the pipeline is laid in a specific place of movement of the in-pipe on the object. An accessible registration of such excitation is registration by sensitive vibration transducers installed using magnets or another method of rigid fastening (clamp, clamp, glue, etc.) on the outer wall of the pipeline or on its structural elements (bypasses) rigidly connected to the pipeline.
Временные и частотные характеристики возбуждаемых вибраций имеют отличительные уникальные в каждый момент времени характеристики. Распространяясь The time and frequency characteristics of the excited vibrations have distinctive unique characteristics at each moment of time. Spreading
далее по оболочке трубопровода по обе стороны от объекта вибраций, эти сигналы регистрируются вибропреобразователями с обоих концов трубопровода. Далее с использованием известных методов обработки сигналов, например, временных, корреляционных, имеется возможность определить местоположение и скорость перемещающегося внутри трубопровода объекта.further along the pipeline shell on both sides of the vibration object, these signals are recorded by vibration transducers from both ends of the pipeline. Further, using well-known signal processing methods, for example, temporal, correlation, it is possible to determine the location and speed of an object moving inside the pipeline.
По первому варианту полезной модели, регистрируя количество ударов и временные интервалы между ударами головного фланца внутритрубного объекта о внутренние сварные швы трубопровода, можно определить с точностью до одного стыка местоположение и скорость внутритрубного объекта, при известной длине труб, из которых изготовлен трубопровод. На фиг.3 показан пример виброграммы движения внутритрубного объекта по трубопроводу. Расстояние между вибропреобразователем и внутритрубным объектом - 25 км. Импульсы на виброграмме соответствуют ударам головного фланца внутритрубного объекта о внутренние сварные швы трубопровода.According to the first version of the utility model, by recording the number of strokes and time intervals between strokes of the head flange of the in-pipe object against the internal welds of the pipeline, the location and speed of the in-pipe object can be determined with an accuracy of one joint, with the known length of the pipes from which the pipeline is made. Figure 3 shows an example of a vibrogram of movement of an in-tube object through a pipeline. The distance between the vibration transducer and the in-tube object is 25 km. The pulses on the vibrogram correspond to the impacts of the head flange of the in-pipe object on the internal welds of the pipeline.
В работающем трубопроводе возникают различные импульсные случайные вибрационные помехи от задвижек, кранов и других устройств трубопровода, а также внешние помехи, которые могут ухудшить достоверность информации об измеряемых параметрах при использовании устройства предлагаемой полезной модели по первому варианту.In the working pipeline there are various pulsed random vibrational interference from valves, valves and other pipeline devices, as well as external interference, which can impair the reliability of the information about the measured parameters when using the device of the proposed utility model according to the first embodiment.
С целью увеличения достоверности и точности измерений по второму варианту полезной модели предлагается размещать вибропреобразователи на обоих концах трубопровода и рассчитывать взаимные корреляционные функции вибрационных колебаний в указанных точках измерения по двум реализациям временных виброграмм. Методика расчета взаимной корреляционной функции стандартна и изложена, например, в [Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. М.: Радио и связь, 1982. 623 с.]. При этом, максимум взаимной корреляционной функции соответствует временной задержке τ=t2-t1, где t1 и t2 - время распространения вибрационного сигнала от внутритрубного объекта до первого и второго концов трубопровода. Величина τ может принимать отрицательные и положительные значения; τ=0, если внутритрубный объект находится в середине трубопровода; |τ| максимально, если внутритрубный объект находится в начале или в конце трубопровода. Поскольку скорость распространения вибрационных колебаний по стенке трубопровода известна ν (справочное значение для продольных волн), то пройденное внутритрубным объектом расстояние можно определить по формуле: (l-τ·ν)/2, где l - длина трубопровода (расстояние между вибропреобразователями). Пройденное внутритрубным объектом расстояние можно измерять в процентах от общей длины In order to increase the reliability and accuracy of measurements according to the second embodiment of the utility model, it is proposed to place vibration transducers at both ends of the pipeline and calculate the mutual correlation functions of vibrational vibrations at these measurement points using two realizations of temporary vibrograms. The methodology for calculating the mutual correlation function is standard and described, for example, in [Tikhonov V.I. Statistical radio engineering. M .: Radio and communication, 1982. 623 p.]. Moreover, the maximum of the mutual correlation function corresponds to a time delay τ = t 2 -t 1 , where t 1 and t 2 are the propagation time of the vibrational signal from the in-pipe object to the first and second ends of the pipeline. The value of τ can take negative and positive values; τ = 0 if the in-pipe object is in the middle of the pipeline; | τ | maximally if the in-pipe object is at the beginning or at the end of the pipeline. Since the propagation velocity of vibrational vibrations along the pipeline wall is known ν (reference value for longitudinal waves), the distance traveled by the in-tube object can be determined by the formula: (l-τ · ν) / 2, where l is the length of the pipeline (distance between the vibration transducers). The distance traveled by an in-tube object can be measured as a percentage of the total length.
трубопровода при неизвестной скорости ν распространения продольных волн по стенке трубопровода: (l-τ/τmax)/2·100%.pipeline with unknown velocity ν of the propagation of longitudinal waves along the wall of the pipeline: (l-τ / τ max ) / 2 · 100%.
Экспериментальные исследования регистрации вибрационных колебаний газопровода на значительных расстояниях от движущегося внутритрубного объекта были неоднократно проведены авторами полезной модели и впервые опубликованы для двух участков трубопроводов длиной до 80 км в [Бочкарев Н.Н., Донченко В.А., Курочкин А.А. Пассивная вибролокация чистящего снаряда в магистральном трубопроводе // Сборник трудов XV сессии Российского акустического общества. 2004. Т.3. С.169-173]. При этом использовался один вибропреобразователь и были апробированы способы крепления вибропреобразователей как непосредственно на трубопровод, так и на байпас. После начала движения внутритрубного объекта возбуждаемые им сигналы уверенно регистрировались вибропреобразователем на удалении 80 км. В частотных спектрах вынужденных вибраций были выявлены характерные особенности, позволяющие, используя известные методы частотной селекции сигналов на фоне собственных шумов трубопровода, уверенно регистрировать его движение и на более значительных расстояниях. Эти исследования легли в основу разработки устройства, заявляемого в качестве полезной модели. В уровне техники не выявлено устройства, которому присущи все существенные признаки заявляемой полезной модели. Это подтверждает новизну полезной модели по обоим вариантам.Experimental studies of the registration of vibrational vibrations of a gas pipeline at significant distances from a moving in-tube object were repeatedly carried out by the authors of the utility model and were first published for two sections of pipelines up to 80 km in length [NN Bochkarev, VA Donchenko, AA Kurochkin. Passive vibrating location of a cleaning projectile in the main pipeline // Proceedings of the XV session of the Russian Acoustic Society. 2004. V.3. S.169-173]. In this case, one vibration transducer was used and methods for attaching vibration transformers both directly to the pipeline and to the bypass were tested. After the start of the movement of the in-tube object, the signals excited by it were confidently recorded by the vibration transducer at a distance of 80 km. In the frequency spectra of stimulated vibrations, characteristic features were revealed that made it possible, using known methods of frequency selection of signals against the background noise of the pipeline, to confidently detect its movement at larger distances. These studies formed the basis for the development of the device, claimed as a utility model. The prior art does not reveal a device that is inherent in all the essential features of the claimed utility model. This confirms the novelty of the utility model for both options.
Достоинства предлагаемой полезной модели по сравнению с аналогом и прототипом следующие: возможна установка датчиков на байпасы или на любые доступные открытые участки трубопровода; конструктивная целостность трубопровода не нарушается; независимость от технологии и режимов перекачки нефти и газа; незначительная зависимость от физических характеристик перекачиваемого по трубопроводу продукта, поскольку регистрируются главным образом вибрации стенки трубопровода; точность определения местоположения внутритрубного объекта определяется длиной труб, из которых изготовлен трубопровод (обычно 10 м); отсутствие вредного воздействия на обслуживающий персонал и окружающую среду.The advantages of the proposed utility model in comparison with the analogue and prototype are as follows: sensors can be installed on bypasses or on any accessible open sections of the pipeline; the structural integrity of the pipeline is not violated; independence from technology and modes of pumping oil and gas; insignificant dependence on the physical characteristics of the product pumped through the pipeline, since mainly vibrations of the pipeline wall are recorded; the accuracy of determining the location of the in-pipe object is determined by the length of the pipes of which the pipeline is made (usually 10 m); lack of harmful effects on staff and the environment.
Оба предложенных варианта устройства имеют одно и то же назначение и при своем осуществлении обеспечивают качественно одинаковый технический результат. Он заключается в регистрации вибрационных колебаний, возникающих непосредственно от ударов внутритрубного объекта о внутренние сварные швы трубопровода. Такая регистрация обеспечивает достоверное и точное определение местоположения и скорости внутритрубного объекта на протяженном участке. При использовании устройства по Both proposed variants of the device have the same purpose and, when implemented, provide a qualitatively identical technical result. It consists in registering vibrational vibrations arising directly from the impacts of the in-pipe object on the internal welds of the pipeline. Such registration provides reliable and accurate determination of the location and speed of the in-pipe object over an extended section. When using the device by
второму варианту эта точность и достоверность еще более высокие. Вышесказанное подтверждает единство полезной модели, поскольку оба варианта устройства объединены творческим замыслом.the second option, this accuracy and reliability are even higher. The above confirms the unity of the utility model, since both versions of the device are combined by a creative design.
Полезная модель поясняется чертежами.The utility model is illustrated by drawings.
На фиг.1 схематично показано движение внутритрубного объекта внутри трубопровода до внутреннего сварного шва.Figure 1 schematically shows the movement of an in-tube object inside a pipeline to an internal weld.
На фиг.2 - то же, но во время удара о внутренний сварной шов.Figure 2 is the same, but during an impact on the internal weld.
На фиг.3 - виброграмма движения внутритрубного объекта по трубопроводу, зарегистрированная вибропреобразователем на расстоянии 25 км.Figure 3 - vibration program of the movement of the in-pipe object through the pipeline, registered by the vibration transducer at a distance of 25 km.
На фиг.4 представлена блок-схема полезной модели по первому варианту.Figure 4 presents a block diagram of a utility model according to the first embodiment.
На фиг.5 представлена блок-схема полезной модели по второму варианту.Figure 5 presents a block diagram of a utility model according to the second embodiment.
Устройство по первому варианту содержит один приемный канал, где 1 - вибропреобразователь, в качестве которого можно использовать акселерометр РА-23 [Бочкарев Н.Н., Донченко В.А., Курочкин А.А. Пассивная вибролокация чистящего снаряда в магистральном трубопроводе // Сборник трудов XV сессии Российского акустического общества. 2004. Т.3. С.169-173], 2 - блок обработки и передачи информации в виде электрического сигнала. В качестве блока 2 можно использовать портативный виброанализатор «Кварц КУ-060», либо последовательно включенные усилитель, полосовой фильтр, аналого-цифровой преобразователь. Позицией 3 обозначен интерфейс для связи с компьютером, 4 - компьютер. В качестве вибропреобразователя 1 использованы совмещенные в одном корпусе пъезокристалл, подключаемый к предварительному усилителю и преобразователю импеданса. Преобразователь импеданса позволяет согласовать высокое выходное сопротивление пъезокристалла (от сотен МОм до нескольких ГОм) с низким входным сопротивлением соединительного кабеля. Такая конструкция позволяет избежать паразитных электромагнитных наводок в соединительном кабеле. Вибропреобразователь 1 жестко закрепляется при помощи магнитов или иного соединения (хомут, струбцина, клей и т.п.) на наружной стенке трубы трубопровода. Соединительным кабелем вибропреобразователь 1 подключается к блоку обработки и передачи электрического сигнала 2 и затем через интерфейс 3 подключается к компьютеру 4. В компьютере 4 по заданной программе производится расчет искомых параметров.The device according to the first embodiment contains one receiving channel, where 1 is a vibration transducer, which can be used as an accelerometer RA-23 [Bochkarev N.N., Donchenko V.A., Kurochkin A.A. Passive vibrating location of a cleaning projectile in the main pipeline // Proceedings of the XV session of the Russian Acoustic Society. 2004. V.3. S.169-173], 2 - block processing and transmitting information in the form of an electrical signal. As block 2, you can use the Quartz KU-060 portable vibration analyzer, or a series-connected amplifier, a band-pass filter, and an analog-to-digital converter. Position 3 denotes an interface for communication with a computer, 4 - a computer. As a vibration transducer 1, a piezocrystal combined in one housing is used, which is connected to a preliminary amplifier and an impedance converter. The impedance converter allows you to match the high output impedance of the piezocrystal (from hundreds of megohms to several ohms) with the low input impedance of the connecting cable. This design avoids spurious electromagnetic interference in the connecting cable. The vibration transducer 1 is rigidly fixed using magnets or another connection (clamp, clamp, glue, etc.) on the outer wall of the pipeline pipe. The vibration transducer 1 is connected to the processing and transmission unit of the electrical signal 2 by connecting cable and then connected to computer 4 through interface 3.
По второму варианту устройство содержит два приемных канала, где 1 и 5 - вибропреобразователи, в качестве которых можно использовать акселерометр РА-23 [Бочкарев Н.Н., Донченко В.А., Курочкин А.А. Пассивная вибролокация чистящего According to the second variant, the device contains two receiving channels, where 1 and 5 are vibration transducers, which can be used as an accelerometer RA-23 [Bochkarev N.N., Donchenko V.A., Kurochkin A.A. Passive Vibration Cleaning
снаряда в магистральном трубопроводе // Сборник трудов XV сессии Российского акустического общества. 2004. Т.3. С.169-173], 2 и 6 - блоки обработки и передачи электрического сигнала, в качестве которых можно использовать портативные виброанализаторы «Кварц КУ-060», либо последовательно включенные в каждом блоке усилитель, полосовой фильтр, аналого-цифровой преобразователь, 7 - коммутатор каналов, 3 - интерфейс для связи с компьютером, 4 - компьютер. В качестве вибропреобразователей 1, 5 использованы совмещенные в одном корпусе пъезокристалл, подключаемый к предварительному усилителю и преобразователю импеданса. Преобразователь импеданса позволяет согласовать высокое выходное сопротивление пъезокристалла (от сотен МОм до нескольких ГОм) с низким входным сопротивлением соединительного кабеля. Такая конструкция позволяет избежать паразитных электромагнитных наводок в соединительном кабеле. Вибропреобразователи 1, 5 жестко закрепляются при помощи магнитов или иного соединения (хомут, струбцина, клей и т.п.) на наружной стенке трубы. Соединительными кабелями вибропреобразователи 1, 5 подключаются к блокам обработки и передачи электрического сигнала 2, 6, которые в свою очередь подсоединяются к коммутатору 7. Синхронизацией работы коммутатора 7 управляет компьютер 4 через интерфейс 3. В компьютере 4 по заданной программе производится расчет искомых параметров.projectile in the main pipeline // Proceedings of the XV session of the Russian Acoustic Society. 2004. V.3. S.169-173], 2 and 6 - processing and transmission of the electrical signal, which can be used as a portable vibration analyzer "Quartz KU-060", or sequentially connected in each block amplifier, band-pass filter, analog-to-digital converter, 7 - channel switch, 3 - interface for communication with a computer, 4 - computer. As a vibration transducer 1, 5, a piezocrystal combined in one housing is used, connected to a preliminary amplifier and an impedance converter. The impedance converter allows you to match the high output impedance of the piezocrystal (from hundreds of megohms to several ohms) with the low input impedance of the connecting cable. This design avoids spurious electromagnetic interference in the connecting cable. Vibration transducers 1, 5 are rigidly fixed with magnets or another connection (clamp, clamp, glue, etc.) to the outer wall of the pipe. Vibration transducers 1, 5 are connected to the processing and transmission units of the electrical signal 2, 6, which in turn are connected to the switch 7. The synchronization of the operation of the switch 7 is controlled by computer 4 via interface 3. In computer 4, the desired parameters are calculated according to a given program.
На фиг.1, 2 позицией 8 обозначен трубопровод, 9 - центрирующие манжеты внутритрубного объекта, 10 - его головной фланец, 11 - внутренний сварной шов трубопровода. Стрелками показано направление движения внутритрубного объекта.In figure 1, 2, position 8 denotes a pipeline, 9 - centering cuffs of the in-tube object, 10 - its head flange, 11 - the internal weld of the pipeline. The arrows indicate the direction of movement of the in-tube object.
Импульсы движения внутритрубного объекта на виброграмме фиг.3 соответствуют ударам головного фланца внутритрубного объекта о внутренние сварные швы трубопровода. Для увеличения отношения сигнал-шум в блоке обработки и передачи электрического сигнала 2 использован частотный полосовой фильтр 100-1000 Гц.The pulses of movement of the in-tube object on the vibrogram of figure 3 correspond to the impacts of the head flange of the in-tube object on the internal welds of the pipeline. To increase the signal-to-noise ratio in the processing and transmission unit of the electric signal 2, a frequency bandpass filter of 100-1000 Hz was used.
Устройство по обоим вариантам работает следующим образом. Вибропреобразователи 1, 5 (фиг.4, 5) преобразуют механические колебания в электрический сигнал, пропорциональный виброускорению колеблющейся стенки трубопровода 8 при ударе головного фланца 10 внутритрубного объекта о сварные швы 11 (фиг.1, 2). Преобразователи напряжения преобразуют заряд в напряжение, которое поступает в блоки обработки и передачи электрических сигналов соответственно 2, 6, где сигналы усиливаются и поступают в полосовые фильтры с заданной полосой пропускания, соответствующей максимуму в спектре ударных импульсов. Затем сигналы преобразуются в цифровую последовательность с помощью аналого-цифровых The device for both options works as follows. Vibration transducers 1, 5 (Figs. 4, 5) convert mechanical vibrations into an electrical signal proportional to the vibration acceleration of the oscillating wall of the pipeline 8 when the head flange 10 of the in-tube object hits the welds 11 (Figs. 1, 2). Voltage converters convert the charge into voltage, which enters the processing and transmission units of electrical signals, respectively, 2, 6, where the signals are amplified and fed into bandpass filters with a given passband corresponding to the maximum in the spectrum of shock pulses. Then the signals are converted into a digital sequence using analog-to-digital
преобразователей (на фиг.4, 5 не показаны) и подаются через коммутатор 7 и стандартный интерфейс 3 (второй вариант, фиг.5), либо непосредственно через стандартный интерфейс 3 (первый вариант, фиг.4), например RS232 или RS485, в порт СОМ-1 компьютера 4 для программной обработки и определения искомых параметров. Работой коммутатора каналов управляет компьютер 4 через интерфейс 3. В компьютере 4 при работе устройства по первому варианту выполняется подсчет количества ударных импульсов и вычисление интервалов времени между ними, по которым, определяется местоположение и скорость движения внутритрубного объекта при известной длине труб, из которых изготовлен трубопровод. По второму варианту местоположение и скорость внутритрубного объекта определяются в зависимости от временных интервалов между максимумами взаимных корреляционных функций, рассчитанных по временным реализациям от двух вибропреобразователей.converters (not shown in FIGS. 4, 5) and are fed through the switch 7 and the standard interface 3 (second option, FIG. 5), or directly through the standard interface 3 (first option, FIG. 4), for example, RS232 or RS485, COM-1 port of computer 4 for software processing and determination of the required parameters. The operation of the channel switch is controlled by computer 4 through interface 3. In computer 4, when the device is operating according to the first embodiment, the number of shock pulses is calculated and the time intervals between them are calculated, which determine the location and speed of the in-tube object with the known length of the pipes from which the pipeline is made . According to the second variant, the location and speed of the in-tube object are determined depending on the time intervals between the maxima of the mutual correlation functions calculated from the time realizations of the two vibration transducers.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007116703/22U RU67286U1 (en) | 2007-05-02 | 2007-05-02 | DEVICE FOR DETERMINING THE LOCATION AND SPEED OF A MOVING IN-TUBE OBJECT (OPTIONS) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007116703/22U RU67286U1 (en) | 2007-05-02 | 2007-05-02 | DEVICE FOR DETERMINING THE LOCATION AND SPEED OF A MOVING IN-TUBE OBJECT (OPTIONS) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU67286U1 true RU67286U1 (en) | 2007-10-10 |
Family
ID=38953481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007116703/22U RU67286U1 (en) | 2007-05-02 | 2007-05-02 | DEVICE FOR DETERMINING THE LOCATION AND SPEED OF A MOVING IN-TUBE OBJECT (OPTIONS) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU67286U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2367975C1 (en) * | 2007-12-20 | 2009-09-20 | Виктор Леонидович Семенов | Method for detection of moments of projectile flying over beginning and end of available interval of distance, rls for measurement of projectile initial speed |
| RU2392641C1 (en) * | 2009-04-27 | 2010-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" | Acoustic range finding method |
-
2007
- 2007-05-02 RU RU2007116703/22U patent/RU67286U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2367975C1 (en) * | 2007-12-20 | 2009-09-20 | Виктор Леонидович Семенов | Method for detection of moments of projectile flying over beginning and end of available interval of distance, rls for measurement of projectile initial speed |
| RU2392641C1 (en) * | 2009-04-27 | 2010-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" | Acoustic range finding method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103353479B (en) | A combined detection method of electromagnetic ultrasonic longitudinal guided wave and magnetic flux leakage detection | |
| EP3775794B1 (en) | Location and flow rate meter | |
| WO2018133179A1 (en) | Multi-mode electromagnetic ultrasonic and magnetic flux leakage detection method, apparatus and system, and sensor | |
| WO2018100507A1 (en) | Method and apparatus for vibroacoustic modulation crack detection and characterization of conduits | |
| CN109115878A (en) | A kind of bridge prestress pore channel mud jacking compactness supersonic detection device and its detection method | |
| CN103235046A (en) | One-way launching electromagnetic ultrasonic surface wave transducer and method adopting transducer to detect metal surface defect | |
| RU67286U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING THE LOCATION AND SPEED OF A MOVING IN-TUBE OBJECT (OPTIONS) | |
| KR101154587B1 (en) | pipe structure monitoring system using piezoelectric sensors based on impedance and guided wave | |
| WO2018030919A1 (en) | Method for determining the site of a leak in a pipeline and device for the implementation thereof | |
| KR101445257B1 (en) | Locator Detection Method of Inspection Module of Pipe and Locator System thereof | |
| CN210604999U (en) | Gas PE surveys positioning device | |
| RU2694466C1 (en) | System for cleaning and electromagnetic diagnostics of technical condition of steel pipelines | |
| JP2581929B2 (en) | Measuring device for concrete thickness and intrinsic crack depth | |
| RU2002102334A (en) | The method of determining the location of a leak in the pipeline and a device for its implementation | |
| KR102034522B1 (en) | Apparatus for evaluating the condition of concrete structures | |
| RU187205U1 (en) | Device for ultrasonic inspection of the pipeline | |
| RU2681552C1 (en) | Method for detecting illegal tapping in pipeline | |
| CN104849003A (en) | Electromagnetic excitation device and method for detecting anchoring state of mining anchor rod | |
| RU2628672C1 (en) | Method for leak tightness control and determining leak point coordinate in product pipeline and device for its implementation | |
| RU2215932C1 (en) | Method and device for marking and control of intrapipe objects | |
| US20030198131A1 (en) | Method and apparatus for locating underground water pipes | |
| RU2650747C1 (en) | Method and device for determining the location of the pipeline passage | |
| AU2024219961B2 (en) | Location and flow rate meter | |
| JP2004205232A (en) | Ultrasonic wave length measuring apparatus | |
| RU2425362C2 (en) | Method of determining location of acoustic emission sources using one receiver |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20110503 |