Результат интеллектуальной деятельности: Аппаратура для обнаружения дефектов трубопроводов

Изобретение относится к области неразрушающего контроля технического состояния трубопроводов акустическим способом.

Известна аппаратура аналогичного назначения, содержащая кольцевые передающую и кольцевую приемную акустические системы, расположенные вдоль контролируемого участка трубопровода на заданной базе (US 2014202249, кл. G01H 5/00, G01N 29/22, 2014).

Акустические передающая и приемная системы выполнены в виде колец с ультразвуковыми пьезоэлектрическими преобразователями, прикрепленных к открытому участку трубопровода и электрически соединенных с программно-аппаратным комплексом.

Кольцевые передающие и приемные акустические системы выполнены с возможностью перемещения вдоль трубопровода.

Недостатком этого устройства является низкое пространственное разрешение дефектов трубопровода. С помощью известного аналога можно только обнаружить, что дефект расположен между передающей и приемной акустической системами, т.е. на заданной базе измерения.

Известна аппаратура для обнаружения дефектов трубопроводов, содержащая кольцевую приемо-передающую акустическую систему, выполненную в виде антенной решетки пьезоэлектрических преобразователей, прикрепляемую к открытому участку трубопровода с помощью прижимного устройства для обеспечения сухого акустического контакта пьезоэлектрических преобразователей с наружной поверхностью трубопровода, и программно-аппаратный комплекс для коммутации и интерпретации данных (CN 201322742, кл. G01N 29/14, 2009).

Данное техническое решение принято за прототип.

В прототипе антенная решетка пьезоэлектрических преобразователей является приемной, а в качестве передающего преобразователя используется более громоздкий электро-магнитный преобразователь.

Применение электромагнитного преобразователя в качестве излучателя акустических зондирующих волн вместо пьезоэлектрических преобразователей объясняется наличием плохого сухого акустического контакта у пьезоэлектрического преобразователя и, как следствие этого, слабая интенсивность генерируемой преобразователем акустической зондирующей волны.

Это является недостатком прототипа.

Вторым недостатком прототипа является отсутствие в нем устройства позиционирования вдоль трубопровода, что ограничивает область контроля трубопровода с помощью известной аппаратуры.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является получение высококачественного сухого акустического контакта пьезоэлектрических акустических преобразователей антенных решеток с наружной поверхностью трубопровода и обеспечение возможности позиционирования аппаратуры вдоль трубопровода.

Данный технический результат достигают за счет того, что аппаратура для обнаружения дефектов трубопроводов, содержащая кольцевую приемопередающую акустическую систему, выполненную в виде антенных решеток пьезоэлектрических преобразователей, прикрепляемую к открытому участку трубопровода с помощью прижимного устройства, и программно-аппаратный комплекс для коммутации и интерпретации данных, дополнительно содержит устройство позиционирования, выполненное в виде пояса с пазами, направленными вдоль образующих трубопровода, а антенные решетки выполнены в виде съемных модулей пьезоэлектрических приемо-передающих преобразователей, устанавливаемых в пазы устройства позиционирования, при этом прижимное устройство выполнено в виде магнитопроводов, установленных в съемных модулях антенных решеток.

Пьезоэлектрические преобразователи в съемных модулях установлены в шахматном порядке.

Магнитопроводы установлены в съемных модулях между пьезоэлектрическими преобразователями в шахматном порядке.

Вокруг каждого пьезоэлектрического преобразователя антенных решеток установлены защитные манжеты.

Для улучшения качества сухого акустического контакта пьезоэлектрических преобразователей с наружной поверхностью трубопровода, каждый из пьезоэлектрических преобразователей антенных решеток выполнен подпружиненным.

Пояс с продольными пазами выполнен из винипласта, закрепляемого на трубопроводе с помощью магнитов.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена схема аппаратуры; на фиг. 2 - схема аппаратуры, установленной на трубопроводе; на фиг. 3 - съемный модуль пьезоэлектрических преобразователей с сухим точечным контактом, вид снизу; на фиг. 4 - съемный модуль пьезоэлектрических преобразователей с сухим точечным контактом, вид сбоку

Аппаратура для обнаружения дефектов трубопровода содержит приемо-передающую акустическую систему, выполненную в виде пьезоэлектрических преобразователей, объединенных в съемные модули антенных решеток 1 (фиг. 1, 2), прикрепляемые к открытому участку трубопровода 2 с помощью прижимного устройства для обеспечения сухого акустического контакта с наружной поверхностью трубопровода 2.

Имеется также устройство позиционирования модулей антенных решеток 1 на трубопроводе 2, выполненное в виде пояса 3 с пазами 4, направленными вдоль образующих трубопровода 2.

Антенные решетки, выполненные в виде съемных модулей (фиг. 3, 4), устанавливаемых в пазы 4 пояса 3, прижимаются к поверхности трубопровода 2 с помощью магнитопроводов 5.

Для этой же цели (обеспечение необходимого усилия прижима) внутри корпуса 6 модуля 1 каждый пьезоэлектрический преобразователь 7 (фиг. 3, 4) оснащен пружинным механизмом (на чертежах не показан).

Для предотвращения попадания влаги, пыли или грязи внутрь корпуса 6 модуля 1, вокруг каждого преобразователя 7 предусмотрена защитная манжета (на чертежах не показана).

Пьезоэлектрические преобразователи в каждом съемном модуле 1 (фиг. 3, 4) установлены в шахматном порядке. Магнитопроводы 5 в съемных модулях 1 между пьезоэлектрическими преобразователями 7 также установлены в шахматном порядке.

Это позволяет усилить технический эффект за счет увеличения прижимающего усилия каждого пьезоэлектрического преобразователя в модуле к поверхности трубопровода 2.

Пояс 3 с пазами 4 может быть выполнен из винипласта, закрепляемого на трубопроводе 2 с помощью магнитов (на чертежах не приведены).

Прижимным устройством для обеспечения акустического контакта пьезоэлектрических приемо-передающих преобразователей 7 с поверхностью трубопровода 2 служат магнитопроводы 5 и непоказанный на чертежах пружинный механизм внутри корпуса 6 модуля 1.

Аппаратура также содержит модуль 8 коммутации для обеспечения совместной работы модулей 1 пьезоэлектрических преобразователей (фиг. 1).

Модуль 8 коммутации соединен с пьезоэлектрическими преобразователями 7 модулей 1 проводами 9. Каждый из преобразователей 7 соединен с протектором 10. Под позицией 11 (фиг. 4) изображены электроды пьезоэлектрических преобразователей 7.

Корпус 6 каждого модуля 1 содержит цилиндрические углубления, в которые размещают преобразователи 7.

Аппаратура работает следующим образом.

На исследуемый участок трубопровода 2 с помощью прижимного устройства устанавливается аппаратура для обнаружения дефектов трубопровода в виде трещин и очагов коррозии.

При этом протектор 10 (фиг. 3), передающий ультразвуковые колебания от пьезоэлектрического преобразователя в точку акустического контакта имеет размеры, много меньшие длины волны. Имея малые волновые размеры, протектор колеблется как сосредоточенное тело, почти не деформируясь.

Аппаратура работает в режиме эхолокатора и в контролируемом изделии (трубопроводе 2) с помощью преобразователей 7 и протекторов 10 возбуждается горизонтально поляризованная волна.

Вдоль трубопровода 2 направляется акустический импульс от месторасположения акустического сухого контакта. Если на пути акустического импульса появится дефект в виде акустической неоднородности (трещина или очаг коррозии), то часть импульса отразится назад к антенным решеткам.

Амплитуда отраженного импульса позволяет оценить размеры акустической неоднородности, а время его появления - координату расположения неоднородности в трубопроводе.

Устройство позиционирования позволяет в случае необходимости устанавливать аппаратуру на другой участок трубопровода.

При этом магнитопроводы, установленные в поясе с пазами, позволяют легко снимать и сдвигать аппаратуру на другой участок трубопровода при обеспечении высококачественного сухого акустического контакта пьезоэлектрических преобразователей с трубопроводом.

Этим достигается поставленный технический результат.