SU1730602A1 - Способ определени посто нного тока в цилиндрических металлопроводах - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способам электроизмерений и может быть использовано при электромагнитных обследовани х коррозионного состо ни  подземных трубопроводов . Цель изобретени  - повышение точности измерений за счет снижени  погрешностей от неточной взаимной ориентации датчиков при измерении модулей векторов магнитного пол , Способ определени  посто нного тока в цилиндрических металлопроводах включает возбуждение в металлопроводе переменного и посто нного тока, определение расположени  металло- провода по полю, созданному переменным током, измерение напр женности посто нного магнитного пол  в точках, симметричных относительно плоскости, проход щей через ось металлопровода параллельно магнитному полю Земли, которые определ ютс  по минимуму распределени  компонент переменного пол , и вычисление посто нного гока в металлопроводе, измерение модулей векторов магнитного пол  в двух точках, расположенных на взаимном удалении, равном удвоенному рассто нию между осью трубопровода и базой точек наблюдени , а значение посто нного тока определ ют по математической формуле, приведенной в описании изобретени . 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к способам электроизмерений и может быть использовано при электромагнитных обследовани х коррозионного состо ни  подземных трубопроводов .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  за счет снижени  погрешностей от неточной взаимной ориентации датчиков.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что при определении посто нного тока в цилиндрических металлопроводах способом, включающим возбуждение в металлопроводе переменного и посто нного тока, определение расположени  металлопровода по по- лю, созданному переменным током, измерение напр женности посто нного магнитного пол  в точках, симметричных относительно плоскости, проход щей через ось металлопровода параллельно магнитному полю Земли, которые определ ютс  по минимуму распределени  компонент переменного пол , и вычисление посто нного тока в металлопроводе, согласно изобретению , измер ют модули векторов магнитного пол  в двух точках, расположенных на взаро

имном удалении, равном удвоенному рассто нию между осью трубопровода и базой точек наблюдени , а значение посто нного тока определ ют по формуле , а()

(1)

V

Z2 +H2sin2

Гт

.«м(1--)

где Hi, Н2 - модули векторов напр женности магнитного пол  в точках измерени ,

а - положение базы (рассто ние между точками измерени ),

гт - радиус трубопровода,

Z,H - вертикальна  и горизонтальна  составл ющие магнитного пол  Земли,

ее м - магнитный азимут трубопровода в месте измерени .

Предлагаемый способ по сн етс  схемой , представленной на чертеже,

Датчики 1 и 2, установленные на раздвижной базе (2а), размещаютс  над трубопроводом 3 с током I, Стрелками показаны намагничивающа  трубопровод составл юща  магнитного пол  Земли Нз , ортогональна  оси трубопровода, вторичное поле трубопровода Н в и поле тока Hi. Датчики 1 и 2 размещаютс  на линии, ортогональной плоскости, проход щей через ось трубопровода и радиальную пр мую 00т, совпадающую с направлением намагничивающей составл ющей пол  Земли Н нз. Рассто ни  а от датчиков до этой плоскости выбраны равными h - рассто нию по радиальной пр мой от оси трубопровода до линии, на которой размещены датчики 1 и 2.

Пример реализации способа.

Известным образом, использу  переменную составл ющую тока, по вертикальной компоненте пол  определ ют трассу газопровода, По компасу вдали от газопровода (на рассто нии 15-20 м) наход т угол отклонени  оси газопровода от магнитного меридиана - магнитный азимут сем .Угол у между вертикалью NNi и составл ющей магнитного пол  Н з наход т, использу  известные значени  вертикальной Z и горизонтальной Н составл ющих пол  Земли дл  данного региона. Вычисл ют его по формуле

LJ

y arctg -j sin ам (2)

Измерительную штангу, ортогональную базе датчиков 1 и 2, устанавливают в точке А на трассе газопровода и поворачивают ее на угол у в плоскости, ортогональной трассе . Перемещают штангу в этой плоскости параллельно самой себе до точки В, в которой она совпадает с радиальной пр мой

10

15

20

25

30

35

40

45

OO-i (это положение штанги соответствует минимуму показаний датчика оси, ориентированного так, что ось чувствительности его направлена вдоль штанги). При таком положении штанги по известной методике с помощью двух индуктивных датчиков, укрепленных на этой штанге и ориентированных на прием тангенциальных составл ющих переменного пол , определ ют рассто ние h от точки С до оси газопровода. Раздвигают обе половины базы, перпендикул рной штанге, на рассто ние а h и с помощью двух идентичных датчиков, попадающих после выполнени  указанных операций в точки 1 и 2, измер ют модули векторов напр женности магнитных полей Hi и Н2. По формуле (1) определ ют значение тока I в газопроводе.

Предложенна  математическа  формула выводитс  из следующих соображений.

Дл  модулей векторов напр женности магнитного пол  в точках наблюдени  1 и 2, с учетом направлений, параллельных (X) и ортогональных (У) базе составл ющих, дл  пол  измер емого тока НХ1, НХ2, Hyi, НУ2 и пол  намагничивани  трубы Xi, Х2, Ут, У2 соответственно имеют место выражени 

(Hxi +xi)2 +(H vi -у 1 f (2.1)

/Н2/ V(Hx2-x2)2+(HY2-Y2)2 (2.2)

отсюда, использу  симметрию пол  Hxi

Нха Нх..., Y1 V2 Y получают

Н21-Н22 4Нх x-4HyY(2.3)

Поле тока Н 1/2 л г в точках ( ± а,п) при

а h имеет составл ющие

НХ (24)

Дл  магнитного пол  трубопровода, намагничиваемого однородным полем Ннз, перпендикул рным оси трубы, авторами были получены соотношени 

X -2 Н ,

Y нЈ 51 ,

(2.5)

50

где г Vx 2 + у ; х, у - координаты относительно центра трубы,

5

Л- (1-5 2Нл2-П  Г2.

(2.6)

( + 1))2 S rTi/rr - отношение внутреннего и внешнего радиусов трубы;

/г - относительна  магнитна  проницаемость материала трубы. При х у а, согласно (2.5), имеем

х Нз А/2а2, у -ННз(2.7)

Подставл   (2.4) и (2.7) в (2.3), получаем

А

( ) (2.8)

2 а

(2.9)

Отсюда ,  а(Н -Н22)

ну(,-)

Составл юща  геомагнитного пол , ортогональна  оси1Вубьь

Ннз Vz2 + H2sinaM(2.10)

где Z и Н - вертикальна  и горизонтальна  составл ющие геомагнитного пол , а м - магнитный азимут трубопровода.

Дл  стального трубопровода ,и 1 (практически ,д А.ЗОО), что позвол ет вместо (2,6) с достаточной точностью прин ть

А г2т(2.11)

Тогда из (2.9) получаем следующую формулу дл  определени  тока

ЧtaK-hll

Го-5П Р (2.12)

Использование предлагаемого способа позвол ет бесконтактным методом определить величину и распределение посто нного тока электрохимзащиты вдоль подземных нефте- и газопроводов большого диаметра. Это дает возможность обнаруживать места повреждений изол ции этих трубопроводов и находить анодные зоны, которые однозначно определ ют места коррозии , Реализаци  способа дает возможность улучшить качество коррозионных обследований подземных трубопроводов, что позволит повысить надежность их работы .

Преимущество предложенного способа по сравнению с прототипом состоит в том, что он исключает трудоемкие операции по строгой ориентации измерительных датчиков , так как измер етс  модуль полного вектора магнитного пол . Это обеспечивает более высокую разрешающую способность

за счет снижени  погрешностей от неточной ориентации магниточувствительных преобразователей . Снижению погрешностей способствует также симметричное, в отличие от

5 прототипа, расположение двух точек измерени  отнсоительно вторичного пол  трубопровода ,  вл ющегос  источником магнитных помех.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   10 Способ определени  посто нного тока в цилиндрических металлопроводах, включающий возбуждение в металлопроводе переменного и посто нного тока, определение месторасположени  металлопрово15 да по полю, созданному переменным током, измерение напр женности посто нного магнитного пол  в точках, симметричных относительно плоскости, проход щей через ось металлопровода па20 раллельно магнитному полю Земли, которые определ ютс  по минимуму распределени  компонент переменного пол , и вычисление посто нного тока в металлопроводе , отличающийс  тем,

   25 что, с целью повышени  точности измерени  за счет снижени  погрешности взаимной ориентации датчиков, измер ют модули векторов магнитного пол  в двух точках, расположенных на взаимном удалении, рав30 ном удвоенному рассто нию между осью металлопровода и базой точек измерени , а значение посто нного тока определ ют по

   О 2

   . +Н 5ЫИМ

   (

   ,L-

   г

   где Hi, На - модули векторов напр женности магнитного пол  в точках измерени ;

   a - половина базы (рассто ни  между точками измерени );

   гт - радиус металлопровода;

   Z,H - вертикальна  и горизонтальна  составл ющие магнитного пол  Земли;

   ам - магнитный азимут трубопровода в месте измерени .

   Н