Устройство для определения мест повреждения изоляции подземных металлических трубопроводов

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТ ПОВРЕЖДЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ПОДЗЕМНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ(71) Заявитель Научно-производственное Республиканское унитарное предприятие Белгазтехника(72) Авторы Кандыбин Владимир Васильевич(73) Патентообладатель Научно-производственное Республиканское унитарное предприятие Белгазтехника(57) Устройство для определения мест повреждения изоляции подземных металлических трубопроводов, содержащее генератор переменного напряжения, подключенный к контролируемому металлическому трубопроводу, два емкостных датчика, закрепленных на штоках с фиксированным расстоянием между ними, дифференциальный усилитель и приемник, отличающееся тем, что содержит дополнительный генератор, выход которого подключен к первому входу преобразователя частоты, при этом емкостные датчики подключены ко входам дифференциального усилителя, выход которого подключен ко второму входу преобразователя частоты, выход которого последовательно подключен к фильтру низких частот, который последовательно соединен с приемником. Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения мест сквозных повреждений изоляции металлических трубопроводов. Известно устройство для определения мест повреждения изоляции подземных трубопроводов, содержащее генератор переменного напряжения, подключенный к контролируемому металлическому трубопроводу и приемное устройство, состоящее из двух электродов и приемника, который выделяет сигнал пропорциональный разности напряжений на двух электродах 1. 9505 1 2007.08.30 Недостатки этого устройства заключаются в низкой точности контроля, чувствительности устройства, а также в трудоемкости контроля, т.к. необходимо наличие двух операторов, и при движении оператор без прибора должен следить за тем, чтобы расстояние между операторами было строго постоянным (4 м), что трудно выполнимо в полевых условиях. Известно также устройство для определения мест повреждения изоляции подземных трубопроводов, содержащее генератор переменного напряжения, подключенный к контролируемому металлическому трубопроводу, и приемное устройство, состоящее из двух емкостных датчиков, закрепленных на штоках и с фиксированным расстоянием между ними, двух согласующих усилителей, блока симметризации, дифференциального усилителя и приемника 2. Основной недостаток этого устройства в низкой точности получения разностного сигнала за счет не идентичности согласующих усилителей, что требует введения блока симметризации. Блок симметризации не обеспечивает идентичность сигналов поступающих на вход дифференциального усилителя при дестабилизирующих факторах (температура,время и т.д.) и в широком диапазоне частот, что уменьшает помехоустойчивость от сигналов вне полосы пропускания согласующих усилителей. Задачей изобретения является повышение точности определения мест повреждения изоляции за счет повышения стабильности определения разностного сигнала от емкостных датчиков и увеличения помехоустойчивости приема сигналов. Поставленная задача достигается тем, что в устройство содержащее генератор переменного напряжения, подключенный к контролируемому металлическому трубопроводу,два емкостных датчика, закрепленных на штоках и с фиксированным расстоянием между ними, дифференциальный усилитель и приемник, - введены преобразователь частоты, дополнительный генератор и фильтр низких частот. Емкостные датчики подключены к входам дифференциального усилителя, выход которого подключен к последовательно соединенным преобразователю частоты, фильтру низких частот и приемнику, причем второй вход преобразователя частоты соединен с выходом дополнительного генератора. На чертеже изображена структурная схема устройства. Устройство содержит первый 1 и второй 2 емкостные датчики, дифференциальный усилитель 3, преобразователь частоты 4, дополнительный генератор 5, фильтр низких частот 6 и приемник 7. Емкостные датчики 1 и 2 закреплены на штанге (на чертеже не показано) с фиксированным расстоянием между ними и подключены к входам дифференциального усилителя 3. Выход дифференциального усилителя 3 подключен к входу преобразователя частоты 4,второй вход которого соединен с выходом дополнительного генератора 5. Выход преобразователя частоты 4 подключен к входу фильтра низких частот 6, выход которого соединен с входом приемника 7. Дифференциальный усилитель 3 содержит конденсатор 8 и резистор 9 включенные в цепь обратной связи операционного усилителя 10 и параллельно соединенные резистор 11 и конденсатор 12 подключенные к второму входу операционного усилителя 10. Устройство работает следующем образом. Генератор переменного напряжения (не показан) подключен к трубопроводу (на чертеже не показан) и создает в нем переменный электрический ток. Оператор с приемным устройством передвигается над обследуемым трубопроводом так, что емкостные датчики 1 и 2 расположены параллельно поверхности земли и один за другим по ходу движения. На входы емкостных датчиков 1 и 2 поступают сигналы от создаваемых током растекания с трубопровода на поверхности земли потенциалов. Если изоляция трубопровода не имеет повреждений, на выходе дифференциального усилителя 3 присутствует небольшой разностный сигнал, определяемый неравномерностью покрытия изоляция трубопровода и неравномерностью электропроводимости грунта. 2 9505 1 2007.08.30 При приближении к месту повреждения изоляции увеличивается сигнал, поступающий на первый по ходу движения емкостной датчик (1 или 2) и, следовательно, увеличивается разностный сигнал с выхода дифференциального усилителя 3, достигая максимального значения при расположении первого по ходу движения емкостного датчика (1 или 2) над местом повреждения. Затем при продолжении движения наступает резкое уменьшение сигнала на выходе дифференциального усилителя 3 и при размещении на равном расстоянии от места повреждения емкостных датчиков 1, 2 наблюдается минимальное значение сигнала, а при прохождении второго емкостного датчика (2 или 1) над местом повреждения вновь происходит увеличение сигнала. Современные операционные имеют большой коэффициент ослабления синфазных входных сигналов (свыше 80 дБ) и высокое входное сопротивление (свыше 100 МОм) поэтому точность вычитания входных сигналов определяется идентичностью конденсаторов 8 и 12, так как резисторы 9 и 11 можно выбрать достаточно высокоомными. Величины значений емкости конденсаторов 9 и 11 выбираются значительно большими, чем конструктивные и входные дифференциального усилителя 3. Избирательность по частоте обеспечивается преобразованием частоты и фильтрацией выходного сигнала после преобразования с помощью фильтра низких частот. Полоса фильтра должна быть равна-г,где- частота сигнала на выходе дифференциального усилителя 3,г - частота сигнала на выходе дополнительного генератора 5. Коэффициент подавления помехи равен К(п- / ),где п - частота сигнала помехи на выходе дифференциального усилителя 3, - порядок фильтра низких частот. Так при частоте сигнала помехи 50 Гц,1000 Гц, г 1010 Гц и 4 коэффициент подавления помехи равен 625. Фильтр низких частот 6 легко реализуется программными средствами с помощью микропроцессорной техники. Устройство позволяет проводить поисковые работы на значительном расстоянии от места подключения генератора за счет оптимальной обработки принимаемого сигнала, что позволяет эффективно проводить отстройку от электрических помех. Источники информации 1. Сборник руководящих материалов по защите городских подземных трубопроводов от коррозии. - Л. Недра, 1987. - С. 389-390. 2. А.с. СССР 1265658, МПК 401 31/08, 1986 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3