Устройство за следене на динамиката на преминаване на почистващо или измервателно бутало в
Собственици на патент RU 2410597:
Устройството е предназначено за контрол на динамиката и управление на движението на почистващото или контролно-измервателното бутало в главния газопровод. На всяка кранова платформа на главния газопровод е монтиран моноблок с пиезоелектричен акустичен сензор, вторично оборудване и записващо устройство, които от своя страна са свързани към системния блок, който изчислява динамиката и контролира движението на буталото. В същото време чувствителността на всеки акустичен сензор е настроена така, че обхватът на откриване на акустичния шум, който възниква, когато буталото преминава през заварки в главния газопровод, е повече от половината от разстоянието между платформите на крана. Това ви позволява да определите позицията и скоростта на буталото в главния газопровод по всяко време. Техническият резултат е повишаване на точността на определяне на положението на буталото в главния газопровод. 8 т.п. f-ly, 3 ил.
Изобретението се отнася до тръбопроводния транспорт и може да се използва за управление на динамиката и управление на движението на почистващото или контролно-измервателното бутало (ОКИП) в главния газопровод (МГ).
Необходими елементи на главния тръбопровод са компресорни станции (КС) и кранови платформи (КП), разположени по дължината на главния тръбопровод. По време на движението на ОКИП по МГ буталото неизбежно преминава през няколко КП, разположени по протежение на контролно-измервателния участък с дадена пространствена стъпка.
Устройство за наблюдение на преминаването на ОКИП през контролния пункт в МГ, взето за прототип /Патент България № 2030678, кл. F17D 05/00, 1995/.
Прототипът съдържа COP,монтирани по краищата на контролираната секция на MG и n CP между тях, включително пиезоелектричен сензор, свързан чрез процесора към записващото устройство.
Недостатъците на прототипа са ограниченото използване на една контролна точка на MG, през която преминава буталото, както и невъзможността да се контролира движението на OKIP в контролираната зона на MG.
Техническият резултат, получен от използването на изобретението, е да се получи възможност за управление на динамиката на преминаване на буталото във всяка точка от контролираната зона и да се получи възможност за управление на движението на буталото.
Този технически резултат се постига благодарение на факта, че известното устройство, включващо компресорни станции, монтирани по краищата на контролирания участък на главния газопровод, и n кранови площадки между тях, съдържащи пиезоелектричен сензор, свързан през обработващия блок към регистратора, допълнително съдържа (n-1) пиезоелектрични сензори, (n-1) обработващи блокове, (n-1) записващи устройства и системен блок за изчисляване и контрол на динамиката на движение на буталото, докато всяка кранова площадка е оборудвана с по един акустичен сензор, изработен с чувствителност, която осигурява обхват на откриване на удари на движещо се бутало, надвишаващ половината от разстоянието между платформите на крана, а изходите на n пиезоелектрични сензори са свързани чрез съответните процесори към съответните n записващи устройства, свързани към n входа на системния блок, свързани чрез изходи към контролираните входове на компресорни станции.
Процесорните блокове и пиезоелектричните сензори са направени под формата на моноблокове, монтирани по един на всяка кранова платформа.
Като пиезоелектрични сензори, сензори от мембранен тип с многослойниконвертори.
Акустични сензори от мембранен тип с многослойни преобразуватели са предназначени да ограничат натоварването върху мембраната.
Един от елементите на многослойния преобразувател може да бъде направен под формата на акустичен излъчвател чрез свързване на неговите електроди към генератор на електрически колебания, допълнително въведен в моноблока.
Устройството допълнително съдържа n акселерометрични сензора, всеки от които е монтиран в моноблок на n кранови платформи и е свързан чрез изходи към съответните записващи устройства.
Записващите устройства са свързани към n входа на системния блок чрез радиоканал с помощта на n радиомодема, инсталирани на съответните кранови платформи, докато системният блок е допълнително оборудван с n приемни модула и всеки рекордер е допълнен с блок за цифровизиране и запис на текущи данни с интерфейс за тяхното предаване.
GSM модемите могат да се използват като радиомодеми.
Записващите устройства са свързани към n входа на системния блок чрез фиксирана предавателна линия за цифрови телемеханични параметри.
Изобретението е илюстрирано с чертежи.
Фигура 1 показва диаграма на акустичния контрол на динамиката на буталото в MG, фигура 2, 3 - диаграми, обясняващи работата на устройството.
Устройството съдържа отделни измервателни моноблокове (MB) 11, ..., 1n, инсталирани на KP 21, ..., 2n MG 3. MB включва акустични сензори (AM) с блокове за обработка на сигнали, чиито изходи са свързани към записващи устройства 41, ..., 4n, които цифровизират и записват сигнали.
Чувствителността на IM е настроена така, че диапазонът на откриване на сигнали, които се появяват, когато буталото 5 преминава през заваръчните шевове на MG, с помощта на всеки IM, надвишава половината от разстоянието между CP 2.
За тази цел е препоръчителноизползвайте IM от мембранен тип с многослоен пиезоелектричен преобразувател, предназначен да ограничи натоварването върху мембраната, т.к. неконтролираните натоварвания по време на многократно пренареждане на сензори върху контролни обекти водят до деформация на твърдата мембрана и загуба на чувствителност. Мембранният ограничител на натоварване е НОУ-ХАУ на Кандидата.
В този случай е препоръчително един от елементите на многослойния преобразувател да се използва като акустичен излъчвател за калибриране на кръвното налягане при работни условия чрез подаване на електрически сигнал към него с определени параметри.
Устройството съдържа и предавателни радиомодеми 61, ..., 6n и приемащи модеми 71, ..., 7n, които в конкретен случай могат да бъдат направени под формата на GSM / GPRS модеми за работа в райони с развита клетъчна мрежа. Устройството може също така да съдържа фиксирана телемеханична линия за предаване на данни. Обработката на цифровизираните сигнали от всички инсталирани ИМ се извършва едновременно в системния блок 8 за изчисляване на динамиката и управление на движението на буталото.
Под позиции 9, 10 са обозначени CS, които задават спада на налягането на буталото 5 и скоростта на буталото в MG.
Устройството работи по следния начин.
Когато буталото 5 се движи по протежение на MG 3 в газовата среда и в стените на самия MG, се излъчва акустичен шум от триене на буталото 5 срещу стените на газопровода и от дроселиране на газ. Акустичен шум се появява и при удари в момента, в който буталото 5 преминава през заварени съединения на тръбни секции и възли на редуктор 2. Шумът от триене и шумът от дроселиране на газ се локализират в близост до самото бутало. Акустични сигнали от удари в ставите се разпространяват на много километри в газовия поток. Избрани под формата на импулси, сигналите от ударите на буталото се възприемат от измервателни моноблокове 11, ..., 1n, разположени на скоростната кутия 21, ..., 2n по протежение наMG 3, и едновременно от два съседни измервателни моноблока 11, ..., 1n, между които се движи. Това прави възможно точното определяне на местоположението S и скоростта V на буталото по всяко време T.
Получените сигнали от ходовете на буталото 5 след обработка и регистрация се изпращат по GSM или радиоканал към системния блок 8, в който се извършва изчисляването на скоростта на движение и координатите на позицията на буталото, след което се взема решение за поддържане или промяна на зададения режим на движение на буталото 5 в контролираната секция на MG 3 чрез промяна на спада на налягането върху буталото 5 при получаване на съответната команда от системния блок 8 към COP 9, 10.
По този начин, за да се контролира преминаването на OKIP в MG, се следи периодът на акустичните сигнали, които се появяват, когато буталото преминава през заваръчните шевове в MG, което позволява да се изчисли текущата динамика на движението на буталото. Периодът на сигнала се определя от стандартизираната дължина на заварените тръби и скоростта на буталото.
За реализиране на това устройство е препоръчително да се използват мембранни акустични сензори за налягане с постоянна чувствителност в честотния диапазон на приемания сигнал.
Допълнително повишаване на чувствителността в сензорите от този тип се осигурява от увеличаването на броя на пиезокерамичните дискове, използвани в пиезоелектричния пакет при проектирането на чувствителния елемент на сензора. Кандидатът си запазва технологията за сглобяване на пиезопакета под формата на НОУ-ХАУ.
За регулиране на акустичния контакт на чувствителния елемент на сензора с контролираната повърхност и за проверка на стабилността на неговите показания в конструкцията на многоелементна пиезоелектрическа опаковка един от пиезоелементите се използва като излъчвател на калибриращи акустични сигнали. В този случай стабилността на отговорите на приемащата частна пиезоелектрическия пакет се определя от стабилността на акустичния контакт на чувствителния елемент с контролираната повърхност и стабилността на чувствителността на приемната част на ИМ.
За точно идентифициране на момента на преминаване на CP е препоръчително в измервателния моноблок да се включи акселерометър, чийто сигнал записва вибрациите на газопровода в момента на преминаване на буталото. Това позволява да се обвърже всеки следващ удар на буталото с разположението на заварените съединения на даден участък от MG между скоростната кутия и по този начин да се определи текущата координата на позицията на буталото с точност до стандартното разстояние между заваръчните шевове в MG.
От дадените данни се вижда, че първо и двата моноблока улавят адекватно сигналите от ударите на буталата и моментите на преминаване на двете скоростни кутии. По този начин обхватът на откриване на удар значително надвишава половината от разстоянието между CP. Второ, и двата моноблока регистрират забавяне на буталото в KP23 за 15 s. Изчисляването на текущите средни стойности на скоростта на буталото за периода на ударите, базирано на стандартното разстояние между заваръчните шевове от 11 m, според хронограмите от двата моноблока, показа близки стойности: според KP22 скоростта на преминаване беше (8,0 ± 0,1) km / h според показанията на моноблокове 12 и 13; според CP23 тези резултати са (8.3±0.1) km/h. По този начин и двата моноблока контролират идентично динамиката на движение на буталото в цялата MG секция от CP22 до CP23.
Значителни закъснения или забавяния, открити от устройството, се елиминират чрез увеличаване на спада на налягането през буталото, извършвано от компресорни станции по команда от системния блок 8.
След като фиксира преминаването на буталото 5 KP23 според показанията на сензора на акселерометъра в MB13, системният блок 8 преминава към изчисляване на динамиката на движението на буталото в следващия раздел, анализирайки показанията на моноблоковете MB13 и MB14.
По този начин, за разлика от прототипа, това устройство ви позволява да определите позицията на буталото в контролираната секция на MG, да контролирате скоростта на буталото във всяка точка на MG и, ако е необходимо, да контролирате динамиката на неговото движение. С това се постига заявеният технически резултат.
1. Устройство за наблюдение на преминаването на почистващо или контролно-измервателно бутало в главния газопровод, включително компресорни станции, монтирани по краищата на контролирания участък на главния газопровод, и n-кранови площадки между тях, съдържащи пиезоелектричен сензор, свързан чрез обработващ блок към регистратор, характеризиращ се с това, че съдържа допълнително (n-1) пиезоелектрични сензори, (n-1) обработващи блокове, (n-1) записващи устройства и системи единица за изчисляване и управление на динамиката на движението на буталото, при което всяка платформа на крана има един акустичен сензор, направен с чувствителност, която осигурява обхват на откриване на удар на движещо се бутало, надвишаващ половината от разстоянието между платформите на крана, а изходите на n пиезоелектрични сензори през съответните процесори са свързани към съответните n записващи устройства, свързани към n входа на системния блок, свързани чрез изходи към контролираните входове на компресорните станции.
2. Устройство съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че блоковете за обработка и пиезоелектричните сензори са изпълнени под формата на моноблокове, монтирани по един на всяка кранова платформа.
3. Устройство съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че като пиезоелектрични сензори се използват сензори от мембранен тип с многослойни преобразуватели.
4. Устройство съгласно претенция 3, характеризиращо се с това, че акустичните сензори от мембранен тип с многослойни преобразуватели са направени с ограничениенатоварване на мембраната.
5. Устройство съгласно претенция 3, характеризиращо се с това, че един от елементите на многослойния преобразувател е направен под формата на акустичен емитер, като неговите електроди са свързани към генератор на електрически колебания, допълнително въведен в моноблока.
6. Устройство съгласно претенция 2, характеризиращо се с това, че допълнително съдържа n акселерометрични сензора, всеки от които е монтиран в моноблок върху n кранови платформи и е свързан чрез изходи към съответните записващи устройства.
7. Устройство съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че записващите устройства са свързани към n входа на системния блок чрез радиоканал с помощта на n радиомодема, инсталирани на съответните кранови платформи, докато системният блок е допълнително оборудван с n приемни модула и всеки записващ блок е допълнен с блок за цифровизиране и запис на текущи данни с интерфейс за тяхното предаване.
8. Устройство съгласно претенция 7, характеризиращо се с това, че като радиомодеми се използват GSM модеми.
9. Устройство съгласно претенция 1, характеризиращо се с това, че записващите устройства са свързани към n входа на системния блок с помощта на фиксирана предавателна линия за цифрови телемеханични параметри.