RU2400779C1 - Method of searching for damages in underground pipe insulation - Google Patents

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: electrical currents are generated on two sides of the analysed section of a pipe. Movement is carried out on the pipeline route from a receiver with a magnetic field strength sensor. In the initial position, the magnetic axis of the sensor lies in the vertical plane passing through the axis of the pipe. Signals generated by components of magnetic field strength components in the given plane from both currents in the receiver are equal to zero. During movement, equality to zero of the signal from the current on one side of the pipe is constantly monitored through rotation about the vertical axis of the receiver. The point of damage to insulation is found from the signal in the receiver from the vector sum of magnetic field strength values generated by current on the other side of the pipe section and stray current from it.

EFFECT: efficient detection and accuracy of locating damages and reduced labour input.

2 dwg

Description

Изобретение относится к способам поиска повреждений изоляции трубопроводов, кабелей и других подземных коммуникаций.The invention relates to methods for finding damage to the insulation of pipelines, cables and other underground utilities.

Известен способ бесконтактного обнаружения повреждений изоляции, при котором искатель повреждений изоляции, содержащий два преобразователя напряженности магнитного поля в электрический сигнал, размещенные над трассой коммуникации на вертикальной прямой к трассе так, что первый, размещенный под вторым, устанавливают поочередно в местах контроля вдоль трассы коммуникаций. Так производят измерения выходных напряжений с датчиков, которые пропорциональны напряженностям азимуатальных составляющих магнитного поля, создаваемого электрическим током, протекающим по коммуникации, и с помощью электронного преобразователя рассчитывают глубину залегания коммуникации и величину протекающего по ней тока. Разность между величинами тока, измеренными в местах контроля, определяет величину тока утечки в грунт на данном участке коммуникации (авторское свидетельство СССР N 1592810, G01R 31/08, 1987).A known method of non-contact detection of insulation damage, in which the seeker of insulation damage, containing two transducers of the magnetic field to an electric signal, placed above the communication path on a vertical line to the path so that the first, placed under the second, are installed alternately in the places of control along the communication path. So, measurements of the output voltages from the sensors are made, which are proportional to the strengths of the azimuthal components of the magnetic field created by the electric current flowing through the communication, and using the electronic converter, the depth of the communication and the value of the current flowing through it are calculated. The difference between the current values measured in the places of control determines the amount of leakage current to the soil in this communication area (USSR author's certificate N 1592810, G01R 31/08, 1987).

Основным недостатком способа является низкая производительность.The main disadvantage of this method is the low productivity.

Наиболее близким к прелагаемому способу является способ бесконтактного измерения тока утечки на участке подземного токопровода (трубопровода), согласно которому при перемещении вдоль токопровода на его участке создают с каждой из двух сторон электрический модулированный ток. В двух точках в начале и в двух точках в конце обследуемого участка, причем точки в начале и в конце участка расположены на одинаковом расстоянии друг от друга вдоль прямых, являющихся продолжением радиусов коммуникации, приемником, содержащим датчики магнитного поля, измеряют напряженности азимуатальных составляющих магнитных полей, создаваемых этими токами. Обнаружение токов утечки от модулированных токов ведут, определяя в начале и в конце участка отношение напряженности азимуатальной составляющей магнитного поля, создаваемого одним из модулированных токов к напряженности азимуатальной составляющей магнитного поля, создаваемого другим током. Равенство данных отношений означает отсутствие токов утечки (Патент РФ N2150710, G01R 31/08, 31/02, 1999).Closest to the proposed method is a method of non-contact measurement of leakage current in a section of an underground current conduit (pipeline), according to which, when moving along a current conductor, an electric modulated current is generated on each of its sides. At two points at the beginning and at two points at the end of the surveyed section, the points at the beginning and at the end of the section are located at the same distance from each other along straight lines, which are a continuation of the communication radii, with a receiver containing magnetic field sensors, measure the azimuthal components of the magnetic fields created by these currents. Detection of leakage currents from modulated currents is carried out, determining at the beginning and at the end of the section the ratio of the azimuthal component of the magnetic field generated by one of the modulated currents to the azimuthal component of the magnetic field generated by another current. The equality of these relations means the absence of leakage currents (RF Patent N2150710, G01R 31/08, 31/02, 1999).

Основным недостатком способа является низкая производительность, поскольку для определения места повреждения изоляции необходимо проводить несколько измерений, уменьшая расстояние между двумя точками измерений на трассе трубопровода.The main disadvantage of this method is its low productivity, since it is necessary to carry out several measurements to determine the location of insulation damage, reducing the distance between two measurement points on the pipeline route.

Предлагаемый способ направлен на повышение оперативности обнаружения и точности локализации повреждений изоляции при одновременном снижении трудоемкости.The proposed method is aimed at increasing the efficiency of detection and accuracy of localization of insulation damage while reducing labor intensity.

Поставленная цель достигается созданием с двух сторон участка трубопровода электрических токов, перемещением по трассе трубопровода с приемником, содержащим датчик напряженности магнитного поля, магнитная ось которого в исходном положении лежит в вертикальной плоскости, проходящей через ось трубопровода, и сигналы, создаваемые составляющими напряженностей магнитных полей в данной плоскости от обоих токов в приемнике, равны нулю. При движении вдоль трубопровода постоянно обеспечивают вращением вокруг вертикальной оси приемника равенство нулю сигнала от тока с одной стороны трубопровода. При прохождении над дефектом изоляции приемник поворачивают вокруг вертикальной оси так, чтобы получить нулевой сигнал от векторной суммы напряженностей магнитных полей, создаваемых током с одной стороны трубопровода и током утечки от него, а место повреждения изоляции находят по сигналу в приемнике от векторной суммы напряженностей магнитных полей, создаваемых другим током, и током утечки от него. Электрические токи, создаваемые с двух сторон трубопровода, могут иметь разную частоту.This goal is achieved by creating electric currents on both sides of the pipeline section, moving along the pipeline route with a receiver containing a magnetic field strength sensor, the magnetic axis of which in its initial position lies in a vertical plane passing through the pipeline axis, and the signals generated by the components of the magnetic field strengths given plane from both currents in the receiver are equal to zero. When moving along the pipeline, rotation around the vertical axis of the receiver is constantly ensured that the signal from the current is equal to zero on one side of the pipeline. When passing over an insulation defect, the receiver is rotated around the vertical axis so as to obtain a zero signal from the vector sum of the magnetic field strengths generated by the current on one side of the pipeline and the leakage current from it, and the place of insulation damage is found by the signal in the receiver from the vector sum of magnetic field strengths created by another current and leakage current from it. Electric currents generated on both sides of the pipeline can have different frequencies.

На фиг.1 приведена иллюстрация предлагаемого способа, а на фиг.2 - векторная диаграмма напряженностей магнитных полей, создаваемых токами, протекающими в трубопроводе, и токами утечки.Figure 1 shows an illustration of the proposed method, and figure 2 is a vector diagram of the magnetic field created by currents flowing in the pipeline, and leakage currents.

На чертежах обозначены: изолированная труба 1; приемник 2 с датчиком магнитного поля 3; I₁ - электрический ток в трубопроводе, создаваемый с одной стороны трубопровода; I₂ - электрический ток в трубопроводе, создаваемый с другой стороны трубопровода; I_1U - ток утечки от тока I₁; I_2U - ток утечки от тока I₂; H₁ - напряженность магнитного поля, создаваемого током I₁; Н₂ - напряженность магнитного поля, создаваемого током I₂; H_1U - напряженность магнитного поля, создаваемого током I_1U; H_2U - напряженность магнитного поля, создаваемого током I_2U; H_1S - напряженность магнитного поля - векторная сумма H₁ и H_1U; H_2S - напряженность магнитного поля - векторная сумма Н₂ и H_2U; Магнитная ось (АВ) датчика в исходном положении лежит в вертикальной плоскости, проходящей через ось трубопровода, а сигналы с датчика от обоих токов при отсутствии дефекта равны нулю. При движении вдоль трубопровода постоянно обеспечивают вращением вокруг вертикальной оси приемника равенство нулю сигнала от тока с одной стороны трубопровода. При наличии дефекта изоляции ток I₁ и ток утечки I_1U создают магнитные поля, напряженности которых векторно складываются, и результирующая напряженность магнитного поля H_1S лежит в плоскости, расположенной под углом к трубопроводу. При этом приемник поворачивают вокруг вертикальной оси так, чтобы получить нулевой сигнал, который достигается, когда направление магнитной оси датчика (AB₁) перпендикулярно направлению поля H_1S. Ток, протекающий с другой стороны трубопровода (I₂) имеет также утечку в месте дефекта изоляции (I_2U). Напряженности создаваемых ими магнитных полей Н₂ и H_2U соответственно также векторно складываются. Их векторная сумма H_2S лежит в плоскости, расположенной под углом к трубопроводу и под углом к напряженности магнитного поля H_1S. В связи с этим, при развороте датчика в приемнике появляется сигнал от магнитного поля с напряженностью H_1S. По этому сигналу находят место дефекта изоляции.The drawings indicate: insulated pipe 1; receiver 2 with a magnetic field sensor 3; I ₁ - electric current in the pipeline generated from one side of the pipeline; I ₂ - electric current in the pipeline generated on the other side of the pipeline; I _1U - leakage current from current I ₁ ; I _2U - leakage current from current I ₂ ; H ₁ - the magnetic field generated by the current I ₁ ; H ₂ - the magnetic field generated by the current I ₂ ; H _1U is the magnetic field generated by the current I _1U ; H _2U is the magnetic field generated by the current I _2U ; H _1S — magnetic field strength — vector sum of H ₁ and H _1U ; H _2S — magnetic field strength — vector sum of H ₂ and H _2U ; The magnetic axis (AB) of the sensor in its initial position lies in a vertical plane passing through the axis of the pipeline, and the signals from the sensor from both currents in the absence of a defect are equal to zero. When moving along the pipeline, rotation around the vertical axis of the receiver is constantly ensured that the signal from the current is zero on one side of the pipeline. In the presence of an insulation defect, the current I ₁ and the leakage current I _1U create magnetic fields, the intensities of which are vector-added, and the resulting magnetic field strength H _1S lies in a plane located at an angle to the pipeline. In this case, the receiver is rotated around the vertical axis so as to obtain a zero signal, which is achieved when the direction of the magnetic axis of the sensor (AB ₁ ) is perpendicular to the direction of the field H _1S . The current flowing from the other side of the pipeline (I ₂ ) also has a leak at the location of the insulation defect (I _2U ). The strengths of the magnetic fields H ₂ and H _2U created by them, respectively, also add vectorly. Their vector sum H _2S lies in a plane located at an angle to the pipeline and at an angle to the magnetic field strength H _1S . In this regard, when the sensor is turned around, a signal from a magnetic field with intensity H _1S appears in the receiver. This signal determines the location of the insulation defect.

В качестве примера можно привести поиск повреждений изоляции газопровода диаметром 1420 мм, лежащего на глубине 2 м. На участок трубопровода подаются токи с одной стороны с частотой 10 Гц, а с другой стороны - с частотой 6,25 Гц. Оператор, имеющий приемник с феррозондовым датчиком магнитного поля, продвигается вдоль трубопровода. В исходном положении магнитная ось датчика лежит в вертикальной плоскости, проходящей через ось трубопровода. При движении вдоль трубопровода оператор постоянно обеспечивает вращением вокруг вертикальной оси приемника равенство нулю сигнала от тока с частотой 10 Гц. При прохождении над дефектом изоляции трубопровода он поворачивает приемник вокруг вертикальной оси так, чтобы получить нулевой сигнал с частотой 10 Гц. Место повреждения изоляции оператор находит по появившемуся сигналу с частотой 6,25 Гц.An example is the search for damage to the insulation of a gas pipeline with a diameter of 1420 mm, lying at a depth of 2 m. Currents are supplied to the pipeline section from one side with a frequency of 10 Hz, and from the other side with a frequency of 6.25 Hz. An operator having a receiver with a flux-gate magnetic field sensor moves along the pipeline. In the initial position, the magnetic axis of the sensor lies in a vertical plane passing through the axis of the pipeline. When moving along the pipeline, the operator constantly ensures that the rotation of the vertical axis of the receiver is equal to zero signal from the current with a frequency of 10 Hz. When passing over a pipe insulation defect, he turns the receiver around a vertical axis so as to obtain a zero signal with a frequency of 10 Hz. The operator finds the place of insulation damage by the appeared signal with a frequency of 6.25 Hz.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет решить поставленные задачи повышения оперативности обнаружения и точности локализации повреждений изоляции при одновременном снижении трудоемкости.Thus, the present invention allows to solve the problem of increasing the efficiency of detection and accuracy of localization of insulation damage while reducing the complexity.

Claims (1)

Способ поиска повреждений изоляции подземных трубопроводов, заключающийся в создании с двух сторон участка трубопровода электрических токов, перемещении по трассе трубопровода с приемником, содержащим датчик напряженности магнитного поля, отличающийся тем, что магнитная ось датчика в исходном положении лежит в вертикальной плоскости, проходящей через ось трубопровода, и сигналы, создаваемые составляющими напряженностей магнитных полей в данной плоскости от обоих токов в приемнике равны нулю, а в процессе перемещения постоянно обеспечивают вращением вокруг вертикальной оси приемника равенство нулю сигнала от тока с одной стороны трубопровода, при этом место повреждения изоляции находят по сигналу в приемнике от векторной суммы напряженностей магнитных полей, создаваемых током с другой стороны участка трубопровода, и током утечки от него. The method of searching for damage to the insulation of underground pipelines, which consists in creating electric currents on both sides of the pipeline section, moving along the pipeline route with a receiver containing a magnetic field strength sensor, characterized in that the magnetic axis of the sensor in its initial position lies in a vertical plane passing through the axis of the pipeline , and the signals generated by the components of the magnetic fields in this plane from both currents in the receiver are equal to zero, and during the movement Chiva rotation around the vertical axis of the vanishing of the receiver signal current from one side of the pipeline, wherein the insulation fault location is found by the signal at the receiver by the vector sum of strengths of magnetic fields generated by current from the other side portion of the conduit, and leakage current from it.

Images