image
energas.ru

Территория Нефтегаз № 11 2016

Диагностика

01.11.2016 10:00 Обзор конструкций внутритрубных радиографических и диагностических транспортных средств – кроулеров
Статья посвящена исследованию последних разработок в области внутритрубных диагностических транспортных средств – кроулеров. Основными целями при разработке данных конструкций являлись улучшение эксплуатационных свойств (к примеру, за счет модульной конструкции, специальной ориентации ведущих колес и неконсольного расположения рентгеновского аппарата), расширение технических возможностей и потенциал дальнейшей модернизации устройства. В статье рассмотрена конструкция двух групп кроулеров. Первая предназначена для рентгенографической диагностики сварных швов при строительстве и ремонте трубопроводов, вторая – для диагностики трубопроводных обвязок компрессорных станций (ТПО КС). Серия тестов на натурном объекте показала, что кроулеры первой группы в результате сканирования сварного шва микрофокусным рентгеновским аппаратом при подборе характеристик сканирования (скорость сканирования, расстояние от фокусного пятна до сварного шва, мощности излучения) позволяют получать заданное качество рентгенографического изображения. Для эффективного решения задач, стоящих перед второй группой кроулеров, авторами разработан инновационный тип движителя, что позволяет устройству уверенно проходить все участки трубопроводных обвязок при сниженном энергопотреблении. В статье также рассматривается диагностический комплекс в составе кроулера и устройства «Труболаз», позволяющий эффективно обследовать боковые отводы ТПО КС.
Ключевые слова: кроулеры, рентгенографическая диагностика, диагностика обвязок, движитель, диагностический комплекс.
Ссылка для цитирования: Мунасыпов Р.А., Скворцов В.Е. Обзор конструкций внутритрубных радиографических и диагностических транспортных средств – кроулеров // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2016. № 11. С. 64–67.
Открыть PDF


Рассмотрим образцы диагностического рентгенографического подвижного внутритрубного оборудования – рентгенографических кроулеров, предназначенных:

• для рентгенографической диагностики сварных швов при строительстве и ремонте трубопроводов;

• для диагностики трубопроводных обвязок компрессорных станций (ТПО КС).

 

Кроулеры, предназначенные для рентгенографической диагностики сварных швов

Эксплуатационные характеристики кроулеров первой группы имеют большое значение для производительности и качества сварки трубных швов при строительстве магистральных газопроводов. Под эксплуатационными характеристиками подразумеваются удобство и безопасность эксплуатации, энерговооруженность, оперативность зарядки энергоносителя (аккумуляторов), вес устройства, а также удобство транспортировки до объекта и оперативность сборки/разборки.

Рассмотрим кроулер первой группы [1], конструктивными особенностями которого являются следующие (рис. 1):

1) модульная конструкция, благодаря чему устройство при необходимости можно быстро разобрать и собрать на объекте;

2) все колеса кроулера оснащены независимыми электроприводами, обеспечивающими посредством датчика наклона (инклинометра) и ПО соблюдение горизонтального положения кроулера в поперечном сечении трубы;

3) колеса опорных колесных узлов кроулера расположены под углом, близким к 90°, что оптимизирует контакт колес с внутренней поверхностью трубы. Этому также способствует применение колес большого диаметра – 200 мм.

Энергообеспечение кроулера осуществляется двумя батареями LiFePO4 общей емкостью 120 А.ч и напряжением 24 В, что обеспечивает высокую энергоемкость при малом весе и объеме аккумуляторов, а также важную эксплуатационную характеристику – быстрый заряд. Новым решением является то, что рентгеновский аппарат (РПД-2М) расположен не консольно – впереди кроулера, а находится между опорными колесными узлами.

Для обеспечения электроэнергетической и информационной связи между передним и задним опорными колесными узлами применено следующее техническое решение. На области излучения рентгеновского аппарата закреплено кольцо из слабо поглощающего рентгеновское излучение диэлектрика, например ПНД, через которое, в свою очередь, проходят тонкостенные электрические шины из алюминия. Центрирование рентгеновского аппарата относительно продольной оси трубы осуществляется сочетанием набора вставок между колесными узлами и корпусом кроулера, а также ступенчатым изменением положения аппарата относительно корпуса кроулера. Кроулер оснащен датчиками воды, препятствия, конца трубы. Кроме того, осуществляется постоянный контроль заряда аккумуляторов. Предусмотрено также оснащение кроулера видеорегистратором.

Безусловно, важнейшей эксплуатационной характеристикой кроулера является качество получаемого изображения тестируемого сварного трубного шва на рентгенографической пленке. Как известно, четкость рентгенографического снимка определяется взаимным сочетанием фокусного расстояния (источник –
пленка), расстоянием от источника до объекта (стенки трубы) и размером фокусного пятна Ф. Для получения снимков большей четкости разработана конструкция кроулеров с использованием микрофокусного рентгеновского аппарата РАП-М [2]. Дополнительным отличием данной конструкции от существующих образцов кроулеров является также расположение рентгеновского аппарата вертикально на поворотном узле, закрепленном на передней стенке корпуса кроулера (рис. 2). Диаметр фокусного пятна аппаратов РАП-М = 50 мкм.
Диаметр фокусного пятна на применяемых панорамных рентгеновских аппаратах = 2000 мкм.

Натурные испытания подтвердили, что, применяя микрофокусный рентгеновский аппарат, можно:

1) сократить расстояние от источника излучения до исследуемого объекта (трубы);

2) увеличить четкость изображения (дефекта);

3) увеличить мощность рентгеновского излучения на единицу площади исследуемого объекта, а следовательно, сократить время экспозиции.

На практике это осуществляется так. Посредством внешнего командного аппарата кроулер позиционируется около сварного шва таким образом, чтобы ось излучения совпала с осью рентгеновского шва. При этом рентгеновский аппарат находится на заданном расстоянии от внутренней поверхности трубы. Включается вращение поворотного узла с закрепленным на нем рентгеновским аппаратом и включается рентгеновское излучение. Скорость вращения, количество оборотов поворотного узла и мощность излучения обеспечиваются ПО для конкретного объекта.

Был испытан полномасштабный макет. В трубе диаметром 700 мм был установлен поворотный узел с рентгеновским аппаратом напротив сварного шва. На трубе штатно закрепили фотопленку. После экспонирования в поворотном режиме и проявки пленки было получено хорошее качество снимка.

Кроулеры, предназначенные для диагностики ТПО КС

Кроулеры, относящиеся ко второй группе, представляют собой специализированные внутритрубные транспортные устройства, которые должны с относительно малыми затратами энергии двигаться не только по горизонтальным участкам трубопровода, но и по горизонтальным и вертикальным радиусам трубопровода, а также беспрепятственно проходить участки с боковыми отводами. Для решения этих задач был разработан и запатентован новый тип движителя, копирующий принцип движения червя, с возможностью движения как вперед, так и назад [3]. Узел подпружиненного шарнира Гука позволяет проходить как горизонтальные, так и вертикальные изгибы трубопровода (рис. 3). Узлы преодоления наклонных участков трубопровода – от –90 до 90°. На это внутритрубное транспортное средство могут крепиться различные модули контроля внутренней поверхности трубы, в том числе модуль измерительного контроля, модуль электромагнитно-акустического контроля. Энергопитание и информационный канал предусмотрены в бескабельном варианте, о разработке которого достигнута договоренность с Всероссийским НИИ электрификации сельского хозяйства.

 

Диагностический комплекс для обследования ТПО КС и их боковых отводов

Для решения задач внутритрубной диагностики на кафедре мехатронных станочных систем Уфимского государственного авиационного технического университета разработан роботизированный комплекс для обследования внутреннего состояния ТПО КС и их боковых отводов. Комплекс состоит из модуля-носителя и расположенного на нем робота «Труболаз». При подходе комплекса к боковому отводу трубопровода комплекс позиционируется, и робот «Труболаз» входит в боковое ответвление, обследует его и возвращается на модуль-носитель.

Комплекс является продолжением развития принципа движения внутритрубного транспортного устройства [3]. Отличительной особенностью комплекса является наличие двух идентичных оконечных модулей, являющихся одновременно поворотно-шаговыми механизмами, а также поворотными относительно продольной оси опорно-распорными блоками. Эти технические решения значительно улучшают технико-эксплуатационные характеристики устройства и обеспечивают ему уверенное прохождение поворотов трубопроводов и необходимое позиционирование опорно-распорных блоков при прохождении боковых ответвлений трубопровода.



← Назад к списку


im - научные статьи.