У даній статті описаний принцип дії діагностичної системи технічного стану трубопроводу на основі імпульсного магнітного поля. описується робота магнітної антени, модулирующей постійне магнітне поле. Наведено структурну схему запропонованої діагностичної системи нафтопроводу. Показаний вихідний сигнал, отриманий за допомогою магнітних датчиків, перетворений через несправності стінок труби: тріщин, каверн, іржі, отворів. Описано принцип роботи схеми модуляції постійного магнітного поля.

Анотація наукової статті з електротехніки, електронної техніки, інформаційних технологій, автор наукової роботи - Дементьєв А.С., Проскуряков Р.М., Паляніцін П.С.


MAGNETIC ANTENNA FOR DIAGNOSIS SYSTEM OF TECHNICAL STATE OF PIPELINE

This article describes the principle of operation of the technical condition of the pipeline diagnostic system based on pulsed magnetic field. Describes the work of magnetic antenna, modulating a constant magnetic field. The block diagram of the proposed pipeline diagnostic system. Illustrates an output signal produced by the magnetic sensors, converted due to faults of the pipe wall: cracks, cavities, rust, holes. The principle of operation of modulation schemes of a constant magnetic field.


Область наук:

  • Електротехніка, електронна техніка, інформаційні технології

  • Рік видавництва: 2016


    Журнал: Міжнародний науково-дослідний журнал


    Наукова стаття на тему 'МАГНИТНАЯ АНТЕНА СИСТЕМИ ДІАГНОСТИКИ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ ТРУБОПРОВОДУ'

    Текст наукової роботи на тему «МАГНИТНАЯ АНТЕНА СИСТЕМИ ДІАГНОСТИКИ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ ТРУБОПРОВОДУ»

    ?DOI: 10.18454 / IRJ.2016.54.036 Дементьєв А.С.1, Проскуряков Р.М.2, Паляніцін П.С.3

    1ORCID: 0000-0001-7777-0087, аспірант; 2доктор технічних наук, професор; 3студент, Санкт-Петербурзький гірничий університет МАГНИТНАЯ АНТЕНА СИСТЕМИ ДІАГНОСТИКИ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ

    ТРУБОПРОВОДУ

    анотація

    У даній статті описаний принцип дії діагностичної системи технічного стану трубопроводу на основі імпульсного магнітного поля. Описується робота магнітної антени, модулирующей постійне магнітне поле. Наведено структурну схему запропонованої діагностичної системи нафтопроводу. Показаний вихідний сигнал, отриманий за допомогою магнітних датчиків, перетворений через несправності стінок труби: тріщин, каверн, іржі, отворів. Описано принцип роботи схеми модуляції постійного магнітного поля.

    Ключові слова: нафтопровід, система діагностики, магнітна антена.

    Dementev A.S.1, Proskuryakov R.M.2, Palyanicin P.S3

    1ORCID: 0000-0001-7777-0087, Postgraduate student; 2PhD in Engineering, Professor; 3Student,

    Saint-Petersburg Mining University MAGNETIC ANTENNA FOR DIAGNOSIS SYSTEM OF TECHNICAL STATE OF PIPELINE

    Abstract

    This article describes the principle of operation of the technical condition of the pipeline diagnostic system based on pulsed magnetic field. Describes the work of magnetic antenna, modulating a constant magnetic field. The block diagram of the proposed pipeline diagnostic system. Illustrates an output signal produced by the magnetic sensors, converted due to faults of the pipe wall: cracks, cavities, rust, holes. The principle of operation of modulation schemes of a constant magnetic field.

    Keywords: pipeline, diagnostic system, magnetic antenna

    Приступаючи до розробки системи діагностики нафтопроводу необхідно твердо обґрунтувати, яке середовище ми збираємося використовувати в якості носія інформації про стан нафтопроводу. Досвід розробників таких систем дуже великий як у вітчизняних приладником, так і у зарубіжних. Але на сьогодні не відомо ні однієї розробки, що відповідає основним вимогам трубопровідних систем: володіти достатньою чутливістю, точністю, швидкодією, енергоспоживанням, надійністю, здатністю до повної автоматизації, здатної охоплювати досить складну систему трубопроводів, функціонувати без безпосереднього доступу до потоку.

    На сьогодні можливо використовувати 3 носія інформації:

    1 - поле;

    2 - хвилі;

    3 - сигнали.

    Хвилі і сигнали переважно використовуються сьогодні, але вони мають неусувними вадами -сильніше загасання на незначній ділянці нафтопроводу. Якщо використовувати потужні електромагнітні пучки від фазованих антен або лазерні імпульсні системи, то, очевидно, що неможливо забезпечити ідеально прямолінійно спрямований трубопровід як в горизонтальній, так і у вертикальній площині. [1] Використання ж нафтопроводу як хвилеводу для гідравлічних, ультразвукових і електромагнітних коливань також не здатна забезпечити контроль досить протяжних нафтопроводів в силу того ж загасання. Використання для збору інформації рухомих всередині нафтопроводу пристроїв хоч і влаштовує приладником, але не влаштовує виробничників з огляду на їх величезної трудомісткості, що вимагає високої кваліфікації в обслуговуванні. У даній роботі пропонується використовувати для побудови системи постійне магнітне поле, тому що воно поширюється на будь-який феромагнітної системі як завгодно далеко, включаючи всі відгалуження, повороти, підземні і підводні ділянки трубопроводу.

    4

    Мал. 1 - Структура діагностичної системи нафтопроводу: 1 - Трубопровід; 2 - Котушка індуктивності з постійною напругою;

    3 - Котушка індуктивності зі змінним прямокутним напругою;

    4 - Пьезокерамический перетворювач магнітного поля в напругу;

    5 - Генератор прямокутних імпульсів, синхронний з генератором 3;

    6 - Граничний елемент з залежною магнітудою; 7 - Перетворювач «напруга - тимчасової код»; 8 - Граничний елемент з передавачем по мережі; 9 - Пульт диспетчера

    Магнітне поле генерується за допомогою котушки з постійною напругою (2) і магнітної антеною (3), що живиться від силового тригера, який модулює постійне магнітне поле (рис.1) [2]. Тут є одна особливість: треба пам'ятати, що магнітне і електричне поле існують разом, синфазно і під кутом п / 2 один до одного.

    Индукционное (електричне) поле нам не потрібно, так як воно буде тільки спотворювати інформацію. І до того ж швидко затухати, а постійне модулированное магнітне поле, відповідно до закону повного струму Н1 = / ш практично не має обмежень по дальності і не вимагає підживлення енергією протягом зони контролю. Щоб забезпечити нульовий баланс енергії постійного магнітного поля, необхідно дотримуватися особливості його підключень до нафтопроводу. Підключення з екрануванням магнітної системи від електричного поля дозволяє «наситити» трубу магнітним полем.

    На приймальному пункті (3) на трубу наклеєна п'єзоелектричний плівка у вигляді меандру або компланарності датчика (рис. 1), що перетворює магнітне поле в електричний сигнал, за допомогою якого здійснюється кодування і передача інформації після відповідної логічної обробки.

    Дана концептуальна система обгрунтована ще й її фізичною суттю. Відомо, що / 2Д - це енергія електричного струму, що перетворюються в тепло, - енергія магнітного поля котушки, ^ - енергія конденсатора, тобто всюди, де середовище містить енергетичний потік магнітного поля, а його значення в квадраті - це завжди характеризує енергію. Потік в трубі - це енергетичний потік. Тому різна його щільність, обумовлена ​​наявністю парафіну, Смольний або бітумних включень, і складова для різних нафт від 0.7 -1.2 т / м3 навіть при єдиній швидкості потоку робить його енергетику різної за часом. Тому і приймають, що щільність при постійній швидкості характеризує якість потоку нафти. Це зручно, так як ті ж кореляційні функції можуть бути як показниками динаміки випадкових сигналів про потоці, так і показниками якості потоку нафти. Система технічної діагностики та якість її роботи залежать від гідродинаміки енергетичного (нафтового) потоку. [3]

    Модульоване постійне магнітне поля обтікає будь-які технічні похибки трубопроводу (зварювання, тріщини, іржа). На ці недоліки трубопроводу природне магнітне поле Землі індукує вихрові струми, які взаємодіють з постійним магнітним полем, що є носієм вимірювальної інформації системи діагностики трубопроводу. Таким чином, постійне магнітне поле, Модульована генератором прямокутних імпульсів (рис. 2) модулюється ще вихровими струмами, індукованими в трубопроводі в місцях, де є його технічні відхилення.

    Мал. 2 - Деформована осциллограмма магнітного поля

    На осциллограмме видно, що чим більше несправностей в трубопроводі, тим більше деформується осциллограмма магнітного поля, тобто змінюється його енергетична характеристика. Логічна схема на приймальному пункті порівнює цю осциллограмму з початковим її значенням і на виході приймального блоку отримуємо ступінь несправності трубопроводу в кількісному вираженні.

    Розглянемо тепер яким чином «наситити» трубопровід магнітним полем.

    Випромінювач (генератор антени) складається з двох різних антен, синфазно порушуваних генератором прямокутних імпульсів, віддалених один від одного на відстані, рівному контрольованої дистанції. Вся трубопровідна мережа складається з набору таких відрізків.

    Генератор через коаксильной кабель підключений до витка рамки, підключеної в розрізне порожнисте металеве кільце і зануреному на активний опір. При цьому повне опір рамки вибирається .

    Поле такої рамки створюється струмом, що циркулює по периметру зовнішньої поверхні кругового екрану. Струм, що протікає по внутрішній стінці рамки, зустрічає у затискачів активний опір і індуктивне

    опір між зажимами сLр, де Lр - індуктивність екрану. До зажимів підключена ланцюжок Rп - С,

    підключена так, що J ^ = Rп = р. Цей ланцюжок разом з паралельно з'єднаної з нею ланцюжком Lр | Rп утворює

    схему «вічного резонансу», вхідний імпеданс якого не залежить від частоти і дорівнює Zвх = р. При такому погодженні фідерної лінії генератора на будь-якій частоті відкривається навантажений на активний опір, рівне, вимірювальний прилад.

    При конструюванні випромінювача слід вибирати порівняно невеликі рамки (в порівнянні з довжиною хвилі). При цьому можна користуватися поняттям зосередженої індуктивності рамки. Для обчислення гранично допустимого радіусу рамки Rпред можна користуватися формулою

    Rпред (см) = 2, 5 Хмін (м),

    де лмін - мінімальна довжина хвилі модулируемого сигналу.

    У використовуваному на практиці випромінювачі радіус рамки обраний R = 20,4см, що забезпечує його роботу в діапазоні хвиль, аж до 8 м. Таким чином, трубопровід буде «насичений» постійним магнітним полем, а описана система дозволяє додати до нього модулюючий сигнал, частота якого визначається генератором прямокутних імпульсів. Генератор імпульсів повинен бути узгоджений з навантаженням випромінює антени для порівняння вхідних і вихідних даних.

    Список літератури / References

    1. Патент 2315230 РФ. Система для контролю витоку газу з магістрального газопроводу / С.В.Власов, І.І.Губанок, А.Н.Дудові др.Опубл. 20.01.2008. Бюл. № 2.

    2. Проскуряков Р.М., Дементьєв А.С. Побудова системи діагностики технічного стану нафтопроводу на основі постійного пульсуючого магнітного поля. Записки Гірничого інституту / Санкт-Петербурзький гірничий університет. СПб, 2016. Т.218. 208 з.

    3. Смолдирів А.Є. Трубопровідний транспорт. М .: Недра, 1970. 272 ​​с

    Список літератури англійською мовою / References in English

    1. Vlasov S.V., Gubanok I.I., Dudov A.N. et al. Patent 2315230 RU. Sistema dlya kontrolya utechki gaza iz magistral'nogo gazoprovoda (A system for monitoring gas leakage from a main pipeline). Publ. 20.01.2008. Bul. N 2 [in Russian]

    2. Proskurjakov R.M., Dementev A.S. Postroenie sistemy diagnostiki tehnicheskogo sostojanija nefteprovoda na osnove postojannogo pul'sirujushhego magnitnogo polja (The building a system of diagnosing the technical condition of the pipeline on the basis of continuous pulsed magnetic field). Zapiski Gornogo instituta / Sankt-Peterburgskij gornyj universitet. SPb, 2016. T.218. 208s [in Russian]

    3. Smoldyrev A.E. Truboprovodnyi transport (Pipeline transport). Moscow: Nedra, 1970, p.272 [in Russian]

    DOI: 10.18454 / IRJ.2016.54.001 Дерябін І.П.1, Токарев А.С.2

    1 Доктор технічних наук, Південно-Уральський державний Університет 2ORCID: 0000-0003-3902-5785, Аспірант, Південно-Уральський державний Університет, старший викладач, Трехгорний технологічний інститут - філія «Національного дослідницького ядерного університету« МІФІ »ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ зрізання припуску Зенкера З МНП ПРИ ОБРОБЦІ

    ТВЕРДИХ МАТЕРІАЛІВ

    анотація

    У статті досліджується процес формоутворення зрізаних перетинів припуску трьох лезовий зенкером з багатогранними неперетачіваемой пластинами, при обробці твердих матеріалів. Розроблено масштабна і математична модель для розрахунку площ зрізаних перетинів. Для побудови масштабної моделі використовувалася програма KOMPAS-3D V16, яка дозволила виміряти площі перетинів зрізані кожним лезом. Порівняння моделей показало адекватність застосування даного методу при обробці точних і глибоких отворів.

    Ключові слова: Зенкер з МНП, обробка точних і глибоких отворів, відведення осі, математична модель.

    Deryabin I.P.1, Tokarev A.S.2

    1PhD in Engineering, South Ural state University,

    2ORCID: 0000-0003-3902-5785, Postraduate student, South Ural state University, senior lecturer, Trekhgorny technological Institute branch, "National research nuclear University" MEPhI "STUDY OF THE PROCESSES OF CUTTING ALLOWANCES BY COUNTERBORING, WITH MNES

    IN THE PROCESSING OF SOLID MATERIALS

    Abstract

    This article examines the process of forming cut sections of the stock three bladed countersink with a multifaceted profile inserts, when machining hard materials. Developed large-scale and mathematical model for calculation of areas cut away sections. To build a scale model we used the program KOMPAS-3D V16, which allowed to measure area of ​​cross sections cut away each blade. Comparison of models showed the adequacy of this technique in processing accurate and deep holes.

    Keywords: Zenker with MNP, processing accurate and deep holes, pull the axis mathematical model.

    Для обробки циліндричних і конічних поверхонь часто використовується такий метод обробки як зенкерование. Зенкер- це спеціальний ріжучий інструмент, для обробки отворів. Цей інструмент, дозволяє збільшити точність обробки і значно підвищити якість оброблюваної поверхні. [1, C. 45]

    Зенкування зазвичай є напівчистової обробкою різанням. Виходячи з отриманих відомостей, можна зробити наступні основні призначення зенкерования:

    • Очищення і згладжування поверхні отворів: перед нарізуванням різьби або розгортанням;

    • Калібрування отворів: для болтів, шпильок та іншого кріплення.

    Зенкування виконується після свердління або в ливарних отворах

    Процес зенкерования можна віднести до точних механічних операцій. Такі операції вимагають високої потужності, і виконуються на наступних верстатах:

    Свердлильні верстати всіх типів: найбільш часто. Верстати токарної групи: найбільш часто. Розточувальні верстати: часто як вторинна операція. Фрезерні (горизонтальні і вертикальні): рідко. В основному на фрезерних з ЧПУ (як частина програми). Агрегатні верстати: як одна з операцій в автоматичній лінії. [2, С. 78]

    Інструментом зенкерования є зенкер. Він представляє з себе багатолезовий інструмент, в середньому налічується від трьох до дванадцяти лез. Зенкер має вісь обертання, а обробка ведеться крайками ріжучих лез.

    Діаметр зенкера завжди приймають менше остаточного отвори, так як остаточної операцією є обробка розгортанням. Дуже рідко зенкерование є остаточною операцією, в основному зенкер використовують для проміжної операції. [3, С. 89]

    Основними матеріалами для виготовлення зенкерів є швидкорізальні стали. Зустрічаються конструкції цього інструменту, коли на ріжучих крайках кріпляться спеціальні пластини з твердого сплаву. При зенкеровании широко застосовуються мастильні речовини.

    Зенкера з багатогранними неперетачіваемой пластинами (МНП), останнім часом стають все більш популярними. Розглянемо конструкцію зенкера на малюнку 1.


    Ключові слова: НАФТОПРОВІД /PIPELINE /СИСТЕМА ДІАГНОСТИКИ /DIAGNOSTIC SYSTEM /МАГНИТНАЯ АНТЕНА /MAGNETIC ANTENNA

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити