Внутритрубный магнитный дефектоскоп с подвижной сегментированной системой намагничивания

1.Введение.

Внутритрубные магнитные дефектоскопы NGKS International Corp. предыдущих моделей (патент Англии GB2376077) содержат два кольца магнитов и датчики магнитного поля меж магнитами. На магнитах установлены железные щетки, контактирующие с внутренней поверхностью трубопровода. Возможность прохождения дефектоскопа через сужения трубопровода определяется длиной прутков обозначенных щеток. При прохождении дефектоскопа через сужение трубопровода щетки изгибаются. Для прохождения дефектоскопа через сужения трубопровода меньшего вероятного сечения нужно устанавливать щетки с большой длиной прутков. Но такие щетки ограничивают радиус системы намагничивания и, соответственно, площадь магнитов, которые на ней установлены, что, в свою очередь, ограничивает величину магнитного потока через стену трубопровода.

Внутритрубный магнитный инспекционный дефектоскоп Pipetronix GmbH (патент США US 6,196,075) содержит огромное количество брусков, установленных на корпусе дефектоскопа. На каждом бруске установлена пара магнитов и датчики магнитного поля. Каждый брусок шарнирно соединен с корпусом при помощи 2-ух рычагов, которые образуют противолежащие стороны параллелограмма. Главным недочетом такового дефектоскопа будет то, что при прохождении дефектоскопом сужения трубопровода типа вмятины весь брусок прижимается к оси корпуса дефектоскопа, сохраняя параллельность обозначенной оси. При всем этом и датчики магнитного поля, и магниты той части бруска, которая не контактирует с участком вмятины, удаляются от стены трубопровода, потому магниты не способны намагничивать этот участок трубы, а датчики не способны определять утечку магнитного потока. По этой причине участок трубы перед вмятиной и за вмятиной остается непроконтролированным.

Внутритрубный магнитный инспекционный дефектоскоп PII Ltd. (патент США US 6,538,431) содержит огромное количество брусков, установленных на корпусе дефектоскопа. На каждом бруске установлена пара магнитов и датчики магнитного поля. На магнитах установлены железные щетки. Каждый брусок шарнирно соединен с корпусом при помощи 3-х рычагов. При всем этом 1-ый рычаг соединен с фронтальной частью бруска и подвижным узлом, установленным на корпусе дефектоскопа и способным двигаться повдоль оси корпуса дефектоскопа, 2-ой рычаг соединен с задней частью бруска и вторым подвижным узлом, установленным на корпусе дефектоскопа и способным двигаться повдоль оси корпуса дефектоскопа. Подвижные узлы соединены с пружинами, которые обеспечивают прижим брусков к внутренней поверхности трубопровода. 3-ий рычаг соединен с задней частью бруска и корпусом дефектоскопа. Достоинством такового дефектоскопа будет то, что подвижность брусков относительно корпуса дефектоскопа в круговом направлении обеспечивает проходимость через сужения трубопровода независимо от длины прутков щеток. А подвижность узлов повдоль оси корпуса обеспечивает возможность огибания вмятины трубопровода. Главным недочетом такового дефектоскопа будет то, что в этом случае, если при движении снутри трубопровода дефектоскоп сталкивается с препятствием, к примеру, с краем вваренной в трубопровод трубы-врезки, это приводит к столкновению фронтальной части бруска с препятствием, которое оказывает воздействие на брусок в сторону, обратную направлению движения дефектоскопа. Но 3-ий обозначенный рычаг (позиция 56 US 6,538,431) препятствует перемещению бруска повдоль оси корпуса дефектоскопа в сторону, обратную направлению движения дефектоскопа, что может привести к застреванию дефектоскопа.

2.Новое решение.

Внутритрубный дефектоскоп (см. фиг.1, фиг.2) cодержит корпус 11 с осевой симметрией. Датчики магнитного поля 12 и бруски 13 установлены на корпусе 11 вокруг оси корпуса дефектоскопа. На корпусе 11 установлены также эластичные манжеты 14, бампер 15, опорные колеса 16, одометры 17. Электрическая система измерения установлена в корпусе 11 и подключена к датчикам 12. Батарея питания также установлена в корпусе 11. Неизменные магниты 18, 19 установлены на каждом бруске 13 и обращены к внутренней поверхности трубопровода полюсами обратной полярности. На магнитах 18, 19 установлены щетки 25, 26.

Каждый брусок 13 соединен с корпусом 11 дефектоскопа при помощи 1-го рычага 20, который шарнирно соединен с фронтальной частью бруска 13 при помощи шарнирного узла 41, закрепленного на бруске 13 при помощи винтов 27. 2-ой конец рычага 20 шарнирно соединен с упором 28, закрепленным на корпусе 11. Упор 28 ограничивает угол поворота рычага 20 относительно оси корпуса 11. Таким макаром, упор 28 ограничивает круговое перемещение фронтальной части брусков 13. Оси вращения рычагов 20 перпендикулярны ос корпуса 11. Ограничительный фланец 21 установлен в задней части корпуса 11.

В каждом бруске 13 с каждой из сторон, обращенных к примыкающему бруску, выполнены по два цилиндрических углубления (см. фиг.1, фиг.2, фиг.3). При всем этом углубления 1-го бруска  выполнены напротив ложбинок примыкающего бруска. Любая винтообразная пружина 30 помещается обоими концами в железные стаканы 30, которые, в свою очередь, помещаются в противолежащие углубления примыкающих брусков. Таким макаром, каждый брусок 13 соединен при помощи 2-ух пружин с первым примыкающим бруском с одной стороны и при помощи 2-ух пружин соединен со вторым примыкающим бруском с другой стороны. Пружины находятся в сжатом состоянии и отталкивают примыкающие бруски друг от друга. Бруски 13 выполнены из ферромагнитного материала. В желательном выполнении на фронтальном крае бруска может быть установлена дополнительная пружина. В первом варианте может быть использована пружина кручения, один конец которой соединен с бруском, а 2-ой конец соединен с рычагом. Во 2-м варианте может быть использована пружина растяжения, один конец которой соединен с бруском, а 2-ой конец соединен с корпусом дефектоскопа со стороны фронтальной части дефектоскопа. Пружины обеспечивают перемещение бруска в сторону фронтальной части корпуса дефектоскопа. Такое перемещение сопровождается удалением бруска от оси корпуса и дополнительным прижимом к внутренней поверхности трубопровода.

В ограничительном фланце 21 выполнены сквозные отверстия 22 (см. фиг.4)  по одному отверстию напротив каждого бруска 13. Задняя часть 23 бруска 13 заходит в отверстие 22 и способна радиально передвигаться в отверстии 22. Задняя часть 23 выполнена в виде детали, соединенной с бруском 13 при помощи винтов 24. Отверстия 22, таким макаром, ограничивают круговое перемещение брусков 13 и препятствуют перемещению брусков 13 в направлениях, перпендикулярных оси корпуса 11.

На корпусе 11 меж брусками 13 радиально установлены стержни 31 (см. фиг.3, фиг.5). Кольцо 32 обхватывает корпус 11 и бруски 13 и соединено с брусками 13 последующим образом. Сквозные отверстия 33 выполнены в кольце 32 таким макаром, что стержни 31 проходят через отверстия 33. При всем этом ширина отверстия 32 фактически совпадает с поперечником стержня 31, так что отверстия 33 допускают перемещение кольца 32 исключительно в круговой плоскости. На периферийном конце стержня 31 закреплен ограничительный кронштейн 42. Таким макаром, отверстия 33 и крепления 42 ограничивают круговое перемещение кольца 32. На кольце 32 имеются проушины 34, а на каждом бруске 13 имеются проушины 35.  Кольцо 32 установлено так, что проушины 34 в проекции на корпус 11 находятся меж примыкающими брусками 13. Любая проушина 34 соединена 2-мя пружинами 36 с проушинами 35 2-ух примыкающих брусков 13, меж которыми размещена проушина 34.             Модули датчиков 12 установлены на кольце 32 (см. фиг.6). Каждый модуль датчиков 12 соединен с кольцом 32 при помощи эластичной пластинки 37, один конец которой агрессивно закреплен на модуле датчиков 12, а 2-ой конец агрессивно закреплен на кольце 32. Гибкая пластинка 37 выполнена мультислойной и содержит слои прорезиненной ткани из полимерных и железных нитей. Обозначенные слои перпендикулярны плоскости, проходящей через ось корпуса 11. На поверхности эластичной пластинки 37 c фронтальной стороны дефектоскопа установлена жесткая железная пластинка 38. Плоские пружины 39, 40 агрессивно закреплены на кольце 32 и упираются в модуль датчиков 12 со стороны оси корпуса 11.

В заявленном дефектоскопе каждый брусок соединен с корпусом дефектоскопа только при помощи рычага, соединенного с фронтальной частью бруска, задняя часть бруска размещена меж направляющими элементами и способна радиально передвигаться. Пружины установлены меж примыкающими брусками и обеспечивают прижим брусков к внутренней поверхности трубопровода. В отличие от магнитных инспекционных дефектоскопов NGKS по GB2376077 круговая подвижность брусков обеспечивает проходимость через сужения трубопровода независимо от длины прутков щеток. В отличие от дефектоскопов Pipetronix GmbH по US 6,196,075 независящая подвижность фронтальной и задней части бруска обеспечивает возможность огибания вмятин трубопровода с контролем участков, прилегающих к вмятинам. В отличие от дефектоскопов PII Ltd. по US 6,538,431 при столкновении бруска заявленного дефектоскопа с препятствием снутри трубопровода брусок беспрепятственно движется относительно корпуса дефектоскопа в сторону, обратную направлению движения дефектоскопа. Рычаг, соединяющий переднюю часть бруска с корпусом дефектоскопа, обеспечивает круговое перемещение фронтальной части бруска в направлении оси корпуса дефектоскопа. Такое перемещение бруска обеспечивает огибание препятствия.

Использованные источники инфы:

1. Tevrjukov et al. - Patent of Great Britain No. 2376077.

2. Comello et al. - US Patent No. 6,196,075.

3. Couchman et al. - US Patent No. 6,538,431.

Создатели

Виталий Давыдов, Владимир Щукин, Богдан Кейс

ЗАО "Нефтегазкомплектсервис", подразделение компании Weatherford

11 февраля 2009 г.

(C) ЗАО "Нефтегазкомплектсервис", подразделение компании Weatherford, 2009