диагностика. Диагностика. Внутритрубный профилемер состоит из двух секций стальных герметичных корпусов, связанных между собой карданным соединением
 Скачать 1.04 Mb.
|
|
При проведении комплексного обследования трубопровода перед пропуском дефектоскопов необходимо убедиться, что проходное сечение по всей протяженности отвечает требованиям, как очистных скребков, так и дефектоскопов высокого и сверхвысокого разрешения (ультразвуковых, магнитных, ЭМА и комбинированных) по проходимости. Эту задачу должен решать снаряд, имеющий сверхвысокую проходимость и определяющий реальное проходное сечение. Именно для решения такой задачи предназначен профилемер. Для обнаружения дефектов геометрии трубопровода – вмятин, гофр, овальностей поперечного сечения используется электронно-механический способ измерений, реализованный в приборах – внутритрубных профилемерах Внутритрубный профилемер состоит из двух секций – стальных герметичных корпусов, связанных между собой карданным соединением.  Минимальное проходное сечение трубопровода, необходимое для пропуска профилемера, составляет 70 %. Чувствительность измерительной системы прибора составляет + 2 мм. Точность измерения высоты вмятин на прямых участках трубопровода составляет (0,4 - 0,6)% относительно внешнего диаметра трубы. Минимальный радиус отвода, преодолеваемого прибором (цельнотянутого колена) 1,5 Dн при повороте на 90°. Принцип работы одноканального профилемера - основывается на измерении взаимного расположения системы рычагов, связанных между собой через «качающийся» диск. Рычаги контактируют с внутренней поверхностью стенки трубопровода, обеспечивая практически полное перекрытие его поперечного сечения. Принцип работы многоканального профилемера - основывается на измерении углового положения сенсоров (рычагов), равномерно распределенных по окружности инспекционного снаряда и имеющих непосредственный контакт с внутренней поверхностью стенки трубопровода. Количество сенсоров обеспечивает полное перекрытие поперечного сечения трубопровода. Каждый сенсор связан со своим датчиком углового положения, что позволяет проводить независимые измерения для каждого сенсора в отдельности. Скребок-калибр это внутритрубный снаряд, способный проходить значительные сужения трубопровода, отводы с малым радиусом кривизны, задвижки и краны по тем или иным причинам не полностью открытые, и другие препятствия. Расположение препятствий по длине трубопровода регистрируется во внутренней памяти встроенного телеметрического модуля при контакте этих препятствий с мерными дисками. Двигаясь первым по трубопроводу, скребок-калибр собирает со стенок накопившиеся отложения и частично выносит их в приёмную камеру. Одновременно с очисткой трубопровода скребок-калибр определяет положение препятствий, которые помешают проведению диагностики трубопровода дорогостоящими магнисканами или ультрасканами.  1- мерные диски; 2 - чистящие манжеты; 3 - электромагнитный передатчик; 4– бампер; 5 - легкий корпус. Для повышения информативности пропуска скребка-калибра и сокращения потребности в пропусках профилемера предлагается оснастить скребок-калибр телеметрическим модулем. Конструктивно совмещённый в одном корпусе с низкочастотным передатчиком, он не накладывает ограничений на конструкцию скребка-калибра. Так как при первом пропуске скребка-калибра велик риск его остановки, то по трассе трубопровода организуется, как правило, большое количество маркерных (контрольных) точек с регистраторами прохождения снаряда, для облегчения поиска и извлечения скребка в случае его застревания. Телеметрический модуль воспринимает своими датчиками ускорений удары элементов конструкции скребка о стенки трубопровода. Встроенная программа анализирует амплитуду и длительность ускорений. Удары эластичных элементов скребка (опорных манжет или дисков, пластиковых деталей корпуса) вызывают ускорения меньшей амплитуды и большей длительности, чем удары от соприкосновений с элементами трубопровода металлических мерных дисков. Для выполнения картографирования трубопровода применяется навигационный снаряд, основной системой которого является инерциальная навигационная система, состоящая из высокоточных гироскопов и акселерометров. Навигационный снаряд предназначен для определения геодезических координат и пространственного положения действующих МТ c целью: - проверки технологических параметров МТ на соответствие строительной документации; - привязки коррозионных поражений МТ к координатам местности; - определения локальных смещений МТ; - решения вопросов землеотведения. Тема Ультразвуковые внутритрубные дефектоскопы Физической основой ультразвуковой дефектоскопии является свойство ультразвуковых волн отражаться от несплошностей. Действие приборов ультразвукового контроля основано на посылке ультразвуковых импульсов и регистрации отраженных акустических эхо-сигналов или ослабленных сигналов (в случае нахождения приемника сигналов в акустической тени, созданной дефектом). Посылка ультразвуковых импульсов и прием ультразвуковых сигналов производится пьезоэлементами (пьезоэлектрическими преобразователями), преобразующими переменное электрическое поле в акустическое поле и наоборот. Чтобы ввести ультразвуковые волны в контролируемое изделие, между пьезопреобразователем-искателем и изделием необходимо обеспечить акустический контакт. Существуют два метода обеспечения такого контакта: контактный и погружной (иммерсионный). При контактном методе поверхность изделия смазывают минеральным маслом, глицерином, солидолом, специальной магнитной жидкостью, водой, гелем, и т.д. При иммерсионном методе контролируемое изделие и преобразователи находятся в среде или потоке жидкости. При этом между преобразователем и контролируемым изделием непосредственный контакт отсутствует, ввод ультразвуковых колебаний осуществляется через слой жидкости. При проведении контроля в технологическом процессе в качестве иммерсионной жидкости обычно используется вода, при проведении внутритрубного контроля нефтепродуктопроводов перекачиваемый продукт, в газопроводах – жидкостная пробка. В зависимости от типа дефекта ввод ультразвуковых волн осуществляется по нормали или под определенным углом к поверхности изделия. Во внутритрубных дефектоскопах преобразователи устанавливаются в гибком носителе, обеспечивающем фиксированный отступ между излучающей поверхностью преобразователя и внутренней поверхностью трубопровода. Ультразвуковой дефектоскоп типа WM (Wall thickness Measurement – измерение толщины стенки) представляет собой автономное устройство, предназначенное для обследования трубопроводов с целью определения дефектов стенки трубы методом ультразвуковой толщинометрии радиально установленными ультразвуковыми датчиками. Наличие и расположение дефекта в стенке трубы определяется по времени прихода ультразвуковых сигналов, отраженных от внутренней и наружной поверхности или неоднородности внутри стенки трубы, позволяя тем самым определять кроме наружных и внутренних потерь металла, различного рода несплошности в металле трубы, как: расслоения, шлаковые и иные включения. В дефектоскопах используется ультразвуковой принцип измерения толщины, основанный на акустическом эхо-импульсном зондировании стенки трубопровода с использованием ультразвуковых иммерсионных преобразователей совмещенного типа. Принцип работы ультразвукового толщиномера состоит в измерении временных интервалов между зондирующим импульсом и импульсами, отраженными от внутренней и внешней поверхностей стенки трубопровода. Ультразвуковые датчики устанавливаются в держателе прибора так, чтобы они находились перпендикулярно стенке трубы. После излучении датчиком ультразвукового импульса, происходит отражение ультразвукового сигнала сначала от внутренней, а затем от внешней стенки трубы. Отраженные сигналы фиксируются ультразвуковым датчиком. Для того, чтобы избежать ложных замеров толщины стенки, что может быть вызвано переотражениями ультразвукового сигнала, системой электроники прибора фиксируются отраженные импульсы через определенный временной промежуток – так называемое время задержки триггерного сигнала. Ультразвуковой дефектоскоп типа WM состоит из секций –стальных цилиндрических герметичных корпусов (с расположенной внутри электроникой, накопителями информации и батареями) и носителя датчиков, связанных между собой при помощи карданных соединений и кабелей. Количество секций и состав каждой секции определяются возможностью компоновки электроники и батарей в ограниченном объеме корпуса, габаритные размеры которого должны обеспечить контроль трубопровода с определенным проходным сечением и минимальным радиусом поворота трубы. Для трубопроводов диаметром 1220/1020 мм дефектоскоп выполнен двухсекционным, для трубопроводов диаметром 820 мм и менее он состоит из трех-пяти секций. В передней части ведущей секции установлен бампер, закрывающий антенну приемопередатчика, находящуюся в защитном кожухе. Минимальное проходное сечение трубопровода, необходимое для пропуска ультразвукового дефектоскопа, составляет 85 %, а минимальный радиус поворота на 90° цельнотянутого колена трубы, проходимый прибором, составляет 1,5 Dн. Количество датчиков на дефектоскопе предусмотрено такое, чтобы обеспечить контроль всей внутренней окружности трубы смыкающимися пятнами ультразвуковых лучей (для дефектоскопа 1220 мм, например, количество датчиков - 448). Вдоль оси трубы опрос ведется через 3,3 мм при скорости движения прибора 1 м/с. Ультразвуковой внутритрубный дефектоскоп для прямого высокоточного обнаружения трещин на ранней стадии (CD). Ультразвуковой дефектоскоп предназначен для внутритрубного ультразвукового обследования магистральных трубопроводов с целью обнаружения продольных и поперечных стресс-коррозионных трещин стенок трубопровода, в том числе в продольных и поперечных сварных швах. В дефектоскопах используется метод, основанный на акустическом эхо-импульсном зондировании стенки трубопровода с использованием ультразвуковых иммерсионных преобразователей совмещенного типа с наклонным вводом луча в стенку трубопровода. Метод состоит в регистрации и измерении амплитуды отраженных от трещин сигналов и временных интервалов между зондирующим импульсом, импульсом, отраженным от внутренней стенки трубопровода и импульсом от трещины. Метод заключается во введении наклонного ультразвукового луча в тело трубы и получении этим же датчиком отраженного от дефекта сигнала. Угол падения луча (наклона датчика) выбирается таким, чтобы угол распространения преломленного луча в стенке трубы был 45° к поверхности. Количество датчиков, например, для прибора (для труб диаметром 720 мм) составляет 480 датчиков, расположенных на 16 полозах, при этом 240 датчиков сканируют по часовой стрелке, 240 – против часовой стрелки. На каждом полозе установлены два датчика для осуществления толщинометрии. Датчики установлены на полиуретановых полозах, из которых монтируется очень гибкий носитель, обеспечивающий неизменное расстояние между датчиками и внутренней поверхностью трубы, а также поддерживается необходимый угол падения ультразвукового луча. Ультразвуковой комбинированный дефектоскоп предназначен для внутритрубного ультразвукового обследования магистральных трубопроводов с целью измерения остаточной толщины стенки и обнаружения продольных или поперечных трещин, в том числе в поперечных и продольных сварных швах. Дефектоскоп позволяет осуществлять, как комбинированное (одновременное), так и раздельное обследование трубопроводов, при котором проводится только измерение остаточной толщины стенки (вариант толщиномера) или только выявление трещин, продольных или поперечных (вариант детектора трещин). В дефектоскопах используется метод, основанный на акустическом эхо-импульсном зондировании стенки трубопровода с использованием ультразвуковых иммерсионных преобразователей совмещенного типа с перпендикулярным (толщиномер) и наклонным (детектор трещин) вводом луча в стенку трубопровода. Тема 3. Магнитные внутритрубные дефектоскопы Магнитный контроль основан на индикации эффекта взаимодействия магнитного поля с контролируемым объектом, изготовленным из ферромагнитного материала. Если в намагниченном металле встречаются области с дефектами-несплошностями, магнитная проницаемость которых отличается от магнитной проницаемости основного металла, появляются магнитные поля рассеяния, выходящие наружу. Индикация этих полей позволяет получить информацию о дефектах. Магнитный контроль проводится в приложенном или остаточном магнитном поле. Выбор направления магнитного поля, а, следовательно, и способа намагничивания, зависит от ориентации дефектов. Магнитное поле должно быть перпендикулярно направлению дефекта. В магнитных приборах, используемых при проведении внутритрубной дефектоскопии, индикация магнитных полей рассеяния осуществляется специальными магниточувствительными датчиками, установленными на упругих носителях и сканирующими внутреннюю поверхность трубопровода. Показания датчиков преобразуются в электрические сигналы, регистрируемые запоминающей системой прибора. Намагничивание до полного насыщения стенки трубопровода осуществляется мощными постоянными магнитами, установленными на корпусе внутритрубного прибора. Замыкание магнитного потока на стенку трубы производится через гибкие магнитопроводы. Магнитный дефектоскоп представляет собой автономную компьютерную диагностическую систему для обследования трубопроводов с использованием метода магнитной дефектоскопии. Магнитная система, входящая в состав дефектоскопа, осуществляет намагничивание участка трубопровода с помощью постоянных магнитов и гибких проволочных щеток. Первое кольцо датчиков, расположенное между полюсами магнитов, образуют датчики двух типов – I и III. Основную часть из них составляют высокочувствительные индуктивные датчики типа I, реагирующие только на магнитный поток рассеяния, обусловленный какими-либо особенностями, дефектами стенки трубопровода. Датчики типа III, которых в 20 раз меньше, чем датчиков типа I – это датчики Холла, измеряющие абсолютное значение силы магнитного поля на внутренней поверхности трубопровода. Сигналы этих датчиков используются для определения толщины стенки трубы. На второй (приборной) секции магнитного дефектоскопа имеется кольцо датчиков типа II, аналогичных датчикам типа I, но обладающих меньшей чувствительностью и реагирующих только на дефекты потери металла, расположенные на внутренней поверхности трубопровода. В нижнюю часть блока датчиков этого типа встроены небольшие постоянные магниты. Они создают локальное магнитное поле, сфера действия которого позволяет обнаружить наличие особенностей только в области внутренней поверхности стенки трубы. По сигналам датчиков типа I и типа II можно определить, на какой поверхности – внутренней или наружной находится дефект. Опрос датчиков I и II производится по сигналам одометрических колес через 3,3 мм и не зависит от скорости движения прибора в диапазоне рабочих скоростей магнитного дефектоскопа от 0,35 до 4 м/с. Датчики типа III опрашиваются через каждые 100 мм дистанции. Магнитный дефектоскоп высокого и сверхвысокого разрешения с продольным намагничиванием (MFL). Физическая сущность метода магнитной дефектоскопии основана на регистрации рассеяния магнитного потока (MFL – Magnetic Flux Leakage). Магнитное поле, вектор которого направлен по оси трубопровода создается мощными магнитами, установленными на корпусе передней (магнитной) секции снаряда. Замыкание магнитного контура между полюсами магнитов и стенкой трубопровода осуществляется через гибкие магнитопроводы, выполненные в виде стальных щеток. Для того чтобы обеспечить беспрепятственное прохождение прибора через сужения, датчики устанавливаются на упругих носителях, а сами носители закреплены на «плавающих» кольцах, которые могут перемещаться относительно корпуса прибора в радиальном направлении, приспосабливаясь к геометрии трубопровода (например, в зоне односторонней вмятины). Для трубопроводов диаметром 1020 мм и 1220 мм прибор выполняется двухсекционным, для трубопроводов меньших диаметров – с количеством секций три и более. Секции соединены между собой буксировочными тягами с универсальными шарнирами.  На рисунке изображен принцип работы датчиков типа II: - магнитное поле встроенного магнита проникает в стенку трубы на ограниченную глубину; - магнитное поле будет изменяться только в том случае, когда на внутренней поверхности трубы есть потеря металла; - датчики типа II регистрируют изменение индукции магнитного поля, вызванное внутренней потерей металла. Магнитный дефектоскоп высокого и сверхвысокого разрешения с поперечным намагничиванием (TFI). В отличие от дефектоскопов с продольным намагничиванием (MFL) дефектоскопы, построенные по технологии TFI, обнаруживают узкие продольно ориентированные дефекты, включая трещины в продольных сварных швах, продольную внешнюю коррозию, вызванную отслоением покрытия, а также такие непредсказуемые и, таким образом, критичные сочетания дефектов, как "продольная риска во вмятине". Надежное обнаружение продольно ориентированных дефектов может быть обеспечено только в том случае, если намагничивание трубопровода производится в направлении перпендикулярном плоскости расположения дефектов. Для реализации этого принципа была разработана магнитная система, которая позволяет намагничивать трубопровод в поперечном по отношению к продольной оси направлении. Технология TFI, а также высокие требования к точности определения размеров дефектов потребовали применения датчиков сверхвысокого разрешения. .Комбинированный магнитный дефектоскоп сверхвысокого разрешения с продольным и поперечным намагничиванием. Технология комбинированной магнитной диагностики сочетает в себе преимущества технологии, как продольного, так и поперечного намагничивания. Дефектоскопы, построенные по этой технологии (сверхвысокого разрешения), осуществляют намагничивание трубопровода в продольном и поперечном направлениях. Дефектоскоп способен за один прогон собрать всю информацию о дефектах тела трубы и сварных швов вне зависимости от их ориентации. Задачей комбинированного магнитного дефектоскопа является обнаружение за один пропуск дефектов, ориентированных как в продольном, так и в поперечном направлении. Для этого дефектоскоп оснащен магнитными системами для последовательного намагничивания трубопровода в продольном и в поперечном направлении. Каждая магнитная система содержит постоянные магниты и гибкие проволочные щетки. В промежутках между щетками расположены датчики для измерения магнитной индукции. Все датчики имеют сверхвысокое разрешение. Это обусловлено особенностями комбинированной магнитной диагностики, а также высокими требованиями к точности определения размеров дефектов. При проведении диагностики газопроводов часто возникает необходимость проведения работ по инспекции без снижения скорости перекачки продукта. Такая потребность диктуется либо ограниченными техническими возможностями по снижению скорости перекачки, либо экономической целесообразностью. В то время как скорость движения газа по газопроводу может достигать 10 м/с, существующие дефектоскопы позволяют производить диагностику с приемлемым качеством при скоростях движения до 3…4 м/с. Одним из методов решения задачи по диагностике газопроводов без изменения режима перекачки является создание дефектоскопов с регулятором скорости (РС). Такие приборы могут двигаться в трубопроводе со скоростью меньшей, чем скорость перекачиваемого продукта за счёт перепускания части продукта через дефектоскоп. Применение встроенных в дефектоскопы регуляторов скорости позволяет оставлять длину дефектоскопов без изменения. Это позволяет применять без модернизации имеющиеся на трубопроводах короткие камеры приёма и запуска. Такая конструкция регуляторов скорости реализована на магнитных дефектоскопах. Тема 4. Акустико-эмиссионный контроль. Под акустической эмиссией (АЭ) понимается возникновение в среде упругих волн, вызванных изменением ее состояния под действием внешних или внутренних факторов. Акустико-эмиссионный метод основан на анализе этих волн. Целью АЭ контроля является обнаружение, определение координат и слежение (мониторинг) за источниками акустической эмиссии. Метод акустической эмиссии (АЭ) является чувствительным к любым видам структурных изменений в широком частотном диапазоне работы (обычно от 10 до 1000 кГц). Оборудование способно регистрировать не только хрупкий рост трещин, но также процессы развития локальной пластической деформации, затвердевания, кристаллизации, трения, ударов, течеобразований и фазовых переходов. Регистрация сигнала от источника АЭ осуществляется одновременно с шумом постоянного и переменного уровня. Шумы являются одним из основных факторов, снижающих эффективность АЭ контроля. Для подавления шумов и выделения полезного сигнала обычно применяют два метода: амплитудный и частотный. Амплитудный заключается в установлении фиксированного и плавающего уровня дискриминационного порога UП, ниже которого сигналы АЭ аппаратура не регистрирует. Фиксированный порог устанавливается при наличии шумов постоянного уровня, плавающий – переменного. Частотный метод подавления шумов заключается в фильтрации сигнала, принимаемого приемниками АЭ, с помощью низко- и высокочастотного фильтров (ФНЧ/ФВЧ). В этом случае для настройки фильтров перед проведением контроля предварительно оценивают частоту и уровень соответствующих шумов. Существенным недостатком метода является сложность выделения полезного сигнала из помех, когда дефект мал. Вероятность выявления сигнала АЭ высока только при резком развитии дефекта, поэтому метод АЭ контроля рекомендуется применять в сочетании с другими методами неразрушающего контроля. Для проведения АЭ контроля резервуаров используется многоканальная АЭ система, обеспечивающая регистрацию сигналов акустической эмиссии от дефектов в сварных соединениях и основном металле трех нижних поясов стенки резервуара за один цикл проведения контроля. Перед проведением работ по АЭ контролю следует: - максимально устранить источники акустических помех; - откалибровать АЭ аппаратуру; - определить уровень шума и радиус зоны приема датчиков. При проведении АЭ контроля производится непрерывное наблюдение за поступающими данными. Если в ходе нагружения будет отмечено аномальное увеличение активности АЭ – источники АЭ IV (Е) класса опасности, то для предупреждения возникновения аварии (аварийной утечки), испытания приостанавливаются до выяснения причин обнаруженного явления. На основе полученных и обработанных данных источники АЭ в сварных соединениях и основном металле стенки резервуара оцениваются по степени опасности: I - пассивный; II - активный; III - критически активный; IV - катастрофически активный. На основе полученных и обработанных данных АЭ контроля днища источники сигнала оцениваются по степени опасности: А - очень слабая коррозия; B - ранняя стадия развития коррозии; С - локальная коррозия; D - сильная коррозия днища; E - очень сильная коррозия днища, обнаружена утечка. Тема 5. «Вибрационный метод контроля». Вибрационный метод контроля технического состояния машин (вибродиагностика) является одним из информативных и доступных методов диагностики. Применительно к оборудованию НПС вибродиагностика позволяет контролировать техническое состояние магистральных и подпорных насосных агрегатов в режиме постоянного слежения за уровнем вибрации, а также оценивать работоспособность вентиляторов, насосов систем охлаждения, маслоснабжения, отопления, откачки утечек и прочего оборудования путем периодического измерения и анализа параметров вибрации. При эксплуатации насосных агрегатов имеет место два принципиально различных метода измерения вибраций (колебаний) при помощи датчиков измерения абсолютных колебаний и относительных колебаний. Колебания насосных агрегатов создаются преимущественно их вращающимися частями и пульсациями давления в насосе и подводящих трубопроводах. При этом, главным возбудителем колебаний является неуравновешенность роторов насоса и электродвигателя. Относительные колебания валов. Это быстрые движения вала ротора по отношению к вкладышу подшипника. Абсолютные колебания опор подшипников. Под этим подразумеваются быстрые движения вкладыша подшипника и корпуса подшипника по отношению к жесткой опорной точке в пространстве. Абсолютные колебания валов. Это быстрые движения вала ротора по отношению к жестко установленной опорной точке в пространстве. В области механических колебаний приняты три измеряемые величины: - вибросмещение (амплитуда колебаний) - отклонение точки измерения от положения покоя; - виброскорость - скорость движения точки измерения вокруг своего положения покоя; - виброускорение - ускорение движения точки измерения вокруг своего по-ложения покоя. Системы вибродиагностики и вибромониторинга подразделяются на стационарные, осуществляющие необходимый контроль измеряемых параметров непрерывно (on line), и системы, использующие переносную аппаратуру с ограниченным числом каналов для периодического измерения контролируемых параметров (off line). Стационарные вибродиагностические системы предназначены для: – непрерывного автоматического контроля вибрации; – сбора, обработки и хранения параметров вибрационных сигналов; – вибродиагностики дефектов оборудования в процессе его работы Основные дефекты, вызывающие вибрацию насосного агрегата:  |