Методи і засоби електромагнітних обстежень захисту від корозії підземних трубопроводів

Додаткові вимірювання змінної напруги Vx на поверхні ґрунту (рис. 6.4) дозволяють визначати питомий опір ґрунту, що оточує трубопровід.

, Омм. (6.2)

Густину струму катодного захисту in на ділянці ln ПТ визначаємо за густиною натікання змінного струму jn=(Jn-Jn_1)/?Dln, де Jn_1 і Jn - безконтактні виміри струму апаратурою БИТ_КВП на кінцях ділянки ПТ (рис. 6.4), та коефіцієнтом гармоніки натікаючого струму k=Vx/Ux за формулою i=j/k. Для довільної точки траси k визначається екстраполяцією.

Вимірювання постійної різниці потенціалів труба-земля UTg та змінної з частотою зондуючого струму напруги VTg дозволяють визначати падіння постійної та змінної напруг на ізоляційному шарі (між металом труби і ґрунтом)

Upi = UTg - Ug, Vi = VTg - Vg, (6.3)

де падіння напруг у ґрунті Ug=Ux і Vg=Vx, якщо .

Вказані виміри дають інформацію для визначення основних складових перехідного опору труба-земля (ґрунту, ізоляції, поляризації). Опір ізоляційного шару на ділянці ПТ (у припущенні статистично рівномірного розподілу пор і дефектів ізоляційного покриття в зоні вимірювань) визначаємо за формулою Ri=Vi/j, Омм2. У змінному струмі низької частоти реактивною (ємнісною) складовою провідності ізоляції ПТ, просоченої ґрунтовою вологою, можна нехтувати у порівнянні з активною (омічною) її складовою. Приймаючи до уваги велику ємність подвійного електричного шару на границі метал-електроліт, у змінному струмі можна не враховувати поляризаційний опір. Крім цього тут не виділяємо складових імпедансу поверхні металу, які можуть бути спричинені процесами дифузії чи адсорбції. У постійному струмі перехідний опір шару "метал-ґрунт" Rpi=Upi/i включає в себе поляризаційній опір Rp і опір ізоляційного шару Ri. За вказаних умов поляризаційний опір одиниці поверхні ПТ Rp=Rpi - Ri.

Поляризаційний потенціал металу, як основний параметр електрохімічного захисту від корозії підземної споруди, визначаємо за формулою

Up = UTg - VTg(Ux/Vx). (6.4)

Перелік вимірюваних величин та сукупність параметрів ПКЗ ПТ, що визначаються, наведено у табл. 6.1. Розроблене апаратурне забезпечення ІВС обстежень ПКЗ ПТ подано у табл. 6.2.

Таблиця 6.1.

Вимірювані величини та визначення параметрів у ЕМ ІВС обстежень ПТ

Таблиця 6.2.

Апаратурне забезпечення ІВС обстежень ПКЗ ПТ

У розробленій електромагнітній ІВС обстежень ПКЗ ПТ на основі БВС з епізодичним використанням контактної електрометрії отримуємо результати, що стосуються основних електрохімічних методів досліджень: кінетичного (вимірювання струмів) та термодинамічного (вимірювання потенціалів). Створена ЕМ ІВС забезпечує достатньо повну інформацію про стан ПКЗ ПТ; її застосування дає можливість переходити від регламентного обслуговування системи ПКЗ до обслуговування чи ремонту за технічним станом.

Додаток містить документи про використання розроблених методів, апаратури, наукових результатів роботи.

Висновки

У дисертації наведено теоретичне узагальнення і вирішення наукової проблеми розробки методології і створення електромагнітної ІВС для обстежень стану комплексного захисту від корозії ПТ, що включає нові методи і технічні засоби БВС, відбору, опрацювання і кількісних оцінок інформативних ознак ЕМ поля металевих комунікацій, розміщених в електропровідному середовищі. Практичне вирішення вказаної проблеми полягає у створенні нових і вдосконаленні відомих способів, пристроїв, алгоритмів, програм і методик оперативних безконтактних ЕМ обстежень та контактної електрометрії для систем визначення параметрів захисних ізоляційних покрить та електричної поляризації підземних сталевих комунікацій і споруд та виявлення найбільш імовірних місць корозії для запобігання пошкоджень магістральних трубопроводів.

Отримані при цьому основні результати класифікуються за їх теоретичною, методологічною та прикладною значимостями.

1. В теоретичному плані досліджено інформативні ознаки ЕМ поля підземних сталевих трубопроводів. Для цього:

1.1. Запропоновано концепцію і розвинуто елементи триєдиної математичної моделі ЕМ поля ПТ, що базується на розв'язаннях крайових задач електродинаміки, теорії кіл з розподіленими параметрами та розподілу поля струмів. Задачі про ЕМ поле багатошарового циліндра з локальним вирізом в ізоляційному шарі та про два паралельні трубопроводи у строгій електродинамічній постановці приведено до НСЛАР відносно невідомих амплітуд просторових гармонік гібридних хвиль у зовнішньому шарі (ізоляції) та середовищі, які розв'язуються наближеними аналітико-числовими методами. На основі спрощених моделей досліджено інформативні ознаки низькочастотного ЕМ поля ПТ:

- проаналізовано просторові характеристики електричного і магнітного полів витікаючого струму; отримано вирази компонент МП струму J(z) ПТ з витіканнями Js у місцях локальних пошкоджень ізоляції, за якими визначено похибки вимірювань глибини h залягання ПТ і похибки БВС; показано, що метод дозволяє розрізняти два локальні пошкодження ізоляції ПТ на віддалі, більшій від h;

- на основі досліджень залежностей замикання ? струму від параметрів ПТ запропоновано використовувати коефіцієнт замикання ЕМ поля в ґрунті ?g як критичний, - якщо ?>?g, то ізоляція ПТ незадовільна;

- отримано вираз еквівалентного магнітного моменту "дипольної нитки", що характеризує МП трубопроводу, намагніченого полем Землі;

- проаналізовано просторові характеристики МП паралельних струмопроводів; запропоновано метод визначення їх координат і струмів за функціями профілювання компонент МП поперек траси; показано можливість виникнення еліптичної поляризації МП на трасах ПТ.

1.2. Досліджено вплив поверхні землі на розподіл електричного поля струму, що витікає з трубопроводу в грунт (чи натікає з ґрунту в трубопровід). Отримано вираз для визначення падіння напруги в грунті над ПТ за різницею потенціалів на поверхні землі; виведено співвідношення і розраховано похибки електрометричних контактних методів “винесення електрода” та “поперечного градієнта” залежно від розміщення електродів, глибини залягання, діаметра і перехідного опору захисних покрить ПТ при пошуку пошкоджень ізоляції та контролі катодної поляризації. Запропоновано спосіб визначення опору грунту, що оточує ПТ.

1.3. На основі досліджень інформативних характеристик поля струмопроводу проаналізвано градієнтні і паралаксні варіанти побудови системи первинних перетворювачів БВС, розміщених у площині перпендикулярній струмопроводу та алгоритмів визначення координат і струму. Показано, що існує інформаційна надлишковість, на підставі якої запропоновано процедуру “внутрішнього” контролю точності вимірювань глибини ПТ і струму.

2. У методологічному плані запропоновано і розроблено ряд нових методів БВС, розвинено теоретичну основу проектування компонентів технічного забезпечення ЕМ ІВС.

2.1. Запропоновано ряд нових способів і пристроїв безконтактних вимірювань змінного струму та визначення координат ПТ (струмопроводів) з індукційними первинними перетворювачами. Обґрунтовано різницевий метод вимірювань струму натікання з грунту в ПТ двома системами магнітоприймачів, рознесених вздовж ПТ.

2.2. Запропоновано нові методи і пристрої безконтактного вимірювання постійного струму в сталевому ПТ з вилученням впливу геомагнітного поля та вторинного поля намагнічення труби. Розроблено функціональну схему БВПС з вимірювальним каналом на базі ферозондових приймачів магнітного поля.

2.3. Запропоновано і реалізовано принципово новий спосіб безконтактного визначення напряму випрямленого пульсуючого струму УКЗ за характеристиками його гармонік, чим усунено вплив стороннього постійного магнітного поля. На основі проведених досліджень процесів поширення електромагнітного поля вздовж ПТ запропоновано спосіб оцінки коефіцієнта замикання постійного струму за результатами вимірювань змінних струмів на двох частотах. Запропоновано і реалізовано способи визначення розподілу струму УКЗ між різними плечами та нитками трубопроводів та розподілу густини струму катодного захисту вздовж ПТ за БВС з визначенням коефіцієнта гармоніки для довільної точки у зоні дії УКЗ.

2.4. За результатами проведених досліджень, розробок і використання приладів типу БИТ, розроблено структуру, алгоритмічне, апаратурне і методичне забезпечення ЕМ ІВС для виконання комплексу вимірювань і оперативних обстежень стану ПКЗ магістральних трубопроводів.

2.5. Показано, що сумісне використання БВС разом з удосконаленими методами контактної електрометрії дає якісно нову інформацію про стан ПКЗ ПТ: розподіл струму катодного захисту, перехідного опору труба-земля і його складових (питомого опору ґрунту, ізоляції, поляризації).

3. Прикладні результати полягають у створенні проблемно орієнтованої ІВС обстежень ПКЗ ПТ на основі БВС із застосуванням контактної електрометрії в місцях аномально великих витрат струму та використанні розроблених методів і засобів для досліджень ПТ. У т.ч.:

3.1. Запропоновано концепцію і розвинуто нову інформаційну технологію оперативних обстежень і оцінки стану ізоляції та електрохімічного захисту ПТ на основі безконтактних вимірювань змінної складової пульсуючого струму УКЗ з використанням контактної електрометрії в місцях аномально великих витрат струму УКЗ для діагностики найбільш імовірних місць корозії.

3.2. Розроблено методи визначення розподілу вздовж траси перехідного опору “труба-земля” та вимірювань його складових: опорів грунту, ізоляції, поляризації. Запропоновано новий спосіб визначення поляризаційного потенціалу поверхні металу (в електропровідному середовищі) з вилученням омічної складової за вимірами постійних і змінних напруг.

3.3. Розроблено і виготовлено серію приладів типу ОРТ, БИТ-КВ, БИТ-КВП, ВП-2, ОРТ+В2, які передані в експлуатацію і використовуються при обстеженнях підземних сталевих нафто-, газо-, водо-, етиленопроводів. Метрологічними дослідженнями та натурними випробуваннями підтверджено технічні характеристики апаратури БИТ-КВП, необхідні для оперативних обстежень ПКЗ ПТ. Підтверджено, що метод БВС і створена на його основі ЕМ ІВС дають якісно нову інформацію про корозійний стан, зокрема: розподіл струмів катодного захисту, інтегральні і диференційні кількісні оцінки стану ізоляції без розкриття трубопроводу.

Основні публікації за темою дисертації

Джала Р. М. Електромагнітні обстеження і контроль корозії трубопроводів // Механіка руйнування і міцність матеріалів: Довідн. посібник / Під загальною ред. В. В. Панасюка.- Т.5: Неруйнівний контроль і технічна діагностика / Під ред. З. Т. Назарчука. - Львів: ФМІ ім. Г. В. Карпенка НАН України. - 2001. - Розд. 5. - С. 263-330.

Джала Р. М. Метод безконтактних вимірювань струмів для контролю протикорозійного захисту підземних трубопроводів // Фізико-хімічна механіка матеріалів. - 1999. - Т.35, №3. - С. 105-112.

Джала Р. М. Безконтактні вимірювання струмів з корекцією відстані // Український метрологічний журнал. - 2000. - №4. - С. 38-40.

Джала Р. М. Обстеження протикорозійного захисту підземних трубопроводів електромагнітним методом // Проблеми корозії та протикорозійного захисту матеріалів / Спец. вип. журналу “Фізико-хім. механіка матеріалів”. - №3. - Львів: ФМІ НАНУ, 2002. - Т.2. - С. 757-762.

Дикмарова Л. П., Джала Р. М., Корниенко В. Ю. Металлический трубопровод в магнитном поле Земли // Отбор и обработка информации. - К.: Наук. думка. - 1991. - Вып. 6(82). - С. 67-70.

Джала Р. М., Дикмарова Л. П., Корниенко В. Ю. Влияние поля Земли на измерения постоянного тока в подземных трубопроводах // Измерительная техника. - 1995. - №7. - С. 42-44.

Джала Р. М., Вербенець Б. Я., Коваль Р. І., Хоменко І. П. Контроль розподілу струмів станцій катодного захисту в підземних трубопроводах за допомогою апаратури БИТ-К // Нафтова і газова промисловість. - 1996. - №2. - С. 47-48.

Джала Р. М., Сенюк О. І. Вплив паралельного струмопроводу на визначення струму підземного трубопроводу // Відбір і обробка інформації. - 1997. - №11(87). - С. 11-14.

Джала Р. М., Вербенець Б. Я., Сенюк О. І. Контроль захисту від корозії підземних трубопроводів апаратурою БИТ-КВП з комп'ютерною обробкою результатів // Фізичні методи та засоби контролю середовищ, матеріалів та виробів. - Київ-Львів: ФМІ НАНУ. - 1999. - С. 102-103.

Джала Р. М., Дікмарова Л. П. Аналіз інформативності коефіцієнта замикання струму у електромагнітному методі контролю ізоляції трубопроводів // Технічна діагностика та неруйнівний контроль. - 1999. - №3. С. 45-50.

Джала Р. М., Мізюк Л. Я., Максименко О. П., Сенюк О. І. Дослідження магнітного поля паралельних трубопроводів збуджених струмами низької частоти // Методи і прилади контролю якості. - 1999. - №4. - С. 3-6.

Дикмарова Л. П., Джала Р. М. Математические модели подземных трубопроводов в задачах коррозионного контроля // Проблемы управления и информатики.-2000.- №1.- С.54-63.

Джала Р. М., Вербенець Б. Я., Сенюк О. І. Паралаксні безконтактні вимірювачі струмів для контролю трубопроводів // Фізичні методи та засоби контролю середовищ, матеріалів та виробів. - Київ-Львів: ФМІ НАНУ. - 2000. Вип.5. - С. 107-110.

Джала Р. М. Електродинамічна модель паралельних ізольованих трубопроводів // Радіоелектроніка та телекомунікації: Вісник ДУ “Львівська політехніка” - 2000. - №387, С. 474-479.

Джала Р. М. Електродинамічна модель трубопроводу з дефектом ізоляції // Відбір і обробка інформації. - 2000. - Вип. 14(90). - С. 25-30.

Джала Р., Дикмарова Л., Вербенець Б., Сенюк О., Банахевич Ю., Коваль Р., Винник О., Балашов О., Євтухов О., Цибульский В. Контроль ізоляції підземних трубопроводів за замиканням струму // Проблеми корозії і притикорозійного захисту конструкційних матеріалів: Спецвипуск журналу “Фізико-хімічна механіка матеріалів”. - 2000 - Т.2. - С. 633-638.

Джала Р. М. Циклічний метод визначення координат струмопроводу // Фізичні методи та засоби контролю середовищ, матеріалів та виробів. - Київ-Львів: ФМІ НАНУ. - 2001. - Вип.6. - С. 111-115.

Дикмарова Л., Джала Р. Визначення стану ізоляції підземних трубопроводів за розподілом струму катодного захисту // Електрохімічний захист і корозійний контроль: Спецвипуск журналу “Фізико-хімічна механіка матеріалів”. - 2001. - С. 125-129.

Джала Р. М. Контроль корозії підземних трубопроводів безконтактним методом // Відбір і обробка інформації. - 2001. - Вип.15(91). - С.142-153.

Джала Р., Вербенець Б., Джала В., Сенюк О. Апаратура БІТ-КВП з комп'ютерною обробкою результатів обстежень підземних комунікацій // Комп'ютерні системи проектування. Теорія і практика: Вісник Національного університету "Львівська політехніка". - 2001. - №415. - С. 100-104.

Визначення розподілу струму катодного захисту підземних трубопроводів / Р. М. Джала, Л. П. Дикмарова, Б. Я. Вербенець, Р. І. Коваль, Ю. В. Банахевич, О. Й. Винник, А. Р. Гайдук, О. І. Марченко, О. І. Сенюк, О. М. Балашов, В. О. Цибульский // Фізичні методи та засоби контролю середовищ, матеріалів та виробів. Зб.наук.праць. - Вип.7. -Львів: ФМІ НАНУ. - 2002. - С. 98-102.

Джала Р. М. Електричне поле підземного трубопроводу: похибки електрометрії. // Відбір і обробка інформації. - 2002. - Вип.16(92). - С. 5-8.

Регламент контролю протикорозійного захисту магістральних газопроводів / Р. М. Джала - Львів: ФМІ НАНУ, ДП“Львівтрансгаз”, ГЛПНГ, 1997. - 34 с.

А.с. №1308905, СССР. G01R19/00. Устройство для бесконтактного измерения токов в подземных магистральных трубопроводах / Р. М. Джала. - №3954713; Заявл. 19.09.85; Опуб.7.05.87. Бюл. №17. - 3 с.

А.с. 1363080, СССР. G01R19/00. Способ контроля протяженных цилиндрических металлопроводов / Р. М. Джала. - Опубл. 30.12.87, Бюл. №48. - 6 с.

А.с. 1370626, СССР. Способ бесконтактного измерения тока утечки на участке подземного трубопровода / Р. М. Джала, Л. П. Ликмарова, Е. Г. Зарицкий, Л. Я. Мизюк - Опубл. 30.01.88, Бюл. 4. - 3 с.

А.с. №1471138, СССР. G01R19/00, 33/02. Безконтактный измеритель тока в трубопроводе / Р. М. Джала, Б. Я. Вербенец - Опубл. 07.04.89. Бюл. №13. - 6 с.

А.с. 1506367, СССР. Устройство для бесконтактного измерения тока / Р. М. Джала, Л. П. Ликмарова, Е. Г. Зарицкий, Л. Я. Мизюк, А. С. Ясиновый - Бюл. 33, 1989.

А.с. 1592810, СССР. МКИ G01R31/08. Бесконтактный искатель повреждений изоляции коммуникации / В. И. Гордиенко, Р. М. Джала, Б. Я. Вербенец, О. П. Максименко, Л. Я. Мизюк, Н. Д. Печеняк, Е. В. Ярошевский - Опубл. 15.09.90. Бюл. №34. - 4 с.

А.с. №1711584, CCCР. МКИ G01R19/00. Способ определения постоянного тока в цилиндрических металлопроводах / Р. М. Джала. - №4463426: Заявл. 19.07.88; Гос.реестр. 8.10.1991. - 3 с.

А.с. №1711585, СССР. МКИ G01R19/00, C23F13/00. Устройство для бесконтактного измерения величины постоянного тока в подземых цилиндрических металлопроводах / Р. М. Джала, Б. Я. Вербенец - №4465714; Заявлено 26.07.88; Гос. реестр. 8.10.1991 - 4 с.

А.с. 1730602, СССР. МКИ G01R19/00. Способ определения постоянного тока в цилиндрических металлопроводах / Р. М. Джала, Л. П. Дикмарова, Б. Я. Вербенец, В. Ю. Корниенко, Л. Я. Мизюк - Опуб. 30.04.92. Бюл. №16. - 4 с.

А.с. 1746320, СССР. МКИ G01R19/00. Устройство для бесконтактного измерения токов в подземных магистральных трубопроводах / Р. М. Джала, П. П. Драбич. - Опубл. 07.07.1992, Бюл. №25. - 4 с.

А.с. №1762312, СССР. МКИ G06G7/16, 7/161. Аналоговое вычислительное устройство / П. П. Драбич, Р. М. Джала - №4815403/24; Заявлено 14.04.1990; Опубл. 15.09.1992, Бюл. №34. - 3 с.

А.с. №1788852, СССР. МКИ G01R19/00. Способ бесконтактного определения тока в подземном токопроводе / Р. М. Джала - №437694; Заявлено 09.02.88; Гос. реестр. 15.09.1992. - 3 с.

А.с. 1821751, СССР. G01R19/14. Способ Джалы определения направления выпрямленного тока / Р. М. Джала - Опубл.15.06.93. Бюл. №22. - 3 с.

А.с. 1821758, СССР. G01R31/02. Устройство для бесконтактного обнаружения утечки тока на участке подземного трубопровода / Р. М. Джала, Л. П. Дикмарова, Л. Я. Мизюк, А. М. Брискин, П. Ф. Шмигельский - Опубл. 15.06.1993, Бюл. №22. - 4 с.

Патент №1804636 А3, СССР. G01V3/11. Устройство для определения расположения магистральных трубопроводов / Р. М. Джала, Б. Я. Вербенец, А. А. Андреев, Л. М. Пеккер - Опубл. 23.03.93. Бюл.11. - 6 с.

Патент 15467 А, Україна. G01G7/16. Аналого-цифровий обчислювальний пристрій / П. П. Драбич, Р. М. Джала, І. М. Яворський - Опубл. 30.06.1997, Бюл. №3. - 5 с.

Патент 20227 А, Україна. G01R19/00, C23F13/00. Спосіб визначення коефіцієнта замикання захисного струму на ділянці підземного трубопроводу / Р. М. Джала, Л. П. Дікмарова - №95114940 Заявлено 20.11.95; Опубл. 27.02.98, Бюл. №1.

Патент 22025 А, Україна. МПК6 G01R19/00, C23F13/00. Безконтактний вимірювач постійного струму в підземних трубопроводах / Р. М. Джала, О. І. Сенюк - Опубл. 30.04.98. Бюл. №2.

Деклараційний патент 42313 А. Україна. МПК7 G10R27/18, C23F13/00. Спосіб визначення опору ґрунту на трасі підземного трубопроводу / Р. М. Джала. - Опубл. 15.10.2001. Бюл. №9.

Деклараційний патент 43130 A. Українa. МПК7 G01R19/00, C23F13/00. Спосіб визначення поляризаційного потенціалу підземної споруди / Р. М. Джала. - Опубл. 15.11.2001. Бюл. №10.

Джала Р. М, Дикмарова Л. П., Мизюк Л. Я., Вербенец Б. Я. Электромагнитный метод коррозионного контроля подземных трубопроводов. // "Индустриализация электрохимической защиты магистральных трубопроводов и промышленных объектов" / Сб. научн. трудов. - М.: ВНИИСТ, 1989. - C. 47-51.

Dzhala R. M. Acquisition and analysis of data on corrosion tests of pipelines // Proc. First International conf. On information technologies for image analysis and pattern recognation ITIAPR'90. - Lviv: IPhM USSR AS, 1990. - Vol.2. - P. 248-253.

Джала Р. М., Вербенец Б. Я., Сенюк О. И., Савин П. Б. Измерительно-вычислительная система контроля подземных коммуникаций // Измерительные информационные системы: Тез.докл. Всесоюзн. н.-техн. конф. “ИИС-91”, ЦП ВНТО приборостроителей им. С. И. Вавилова. - Санкт-Петербург: ЛГТУ, 1991. - С. 155.

Dzhala R. M. Metod of contaktless currents measurement in diagnostics of pipelines corrosion // 2-nd International conference “Pipeline inspection” - Moscow: MSIA “Spectrum”, 1991 - р. 227-280.

Dzhala R., Verbenets B., Senyuk O. "BIT" apparatus for monitoring underground pipe-lines. // International Symposium Non-Destructive Testing in Civil Engineering (NDT-CE). Proceedings Vol. 2. - Berlin (Germany), 1995. - pp. 1099-1105.

Джала Р. М. Дослідження стану протикорозійного захисту підземних трубопроводів методом безконтактних вимірювань струмів // Матеріали ІІІ Міжнар. конф.-вист."Проблеми корозії та протикорозійного захисту конструкційних матеріалів" КОРОЗІЯ-96, Львів: УАК, 1996, - с. 324-327.

Джала Р. М., Дикмарова Л. П., Сенюк О. И. Диагностика изоляционных покрытий подземных трубопроводов // 2-я Междунар. конф. "Теория и техника передачи, приема и обработки информации". - Харків-Туапсе: ХТУРЕ, 1996. Тез.,ч.1 - с. 156-157.

Джала Р. М., Вербенець Б. Я., Сенюк О. І. Вимірювально-інформаційна система корозійного моніторингу трубопроводів // Матер. н.-т.конф. “Фізичні методи та засоби контролю матеріалів та виробів “ЛЕОТЕСТ-97” - Київ-Львів: ФМІ НАНУ, 1997. - с. 22-24.

Джала Р. М. Методи безконтактних вимірювань струмів при корозійних обстеженнях підземних трубопроводів // Протикорозійний захист підземних споруд та методи неруйнівного контролю: Матеріали н.-п. семінару КСП-97. - Львів: ФМІ НАН України, 1997. - С. 15-35.

Джала Р. Триєдина математична модель підземного трубопроводу // Тези доп. 3-ї Міжнар. н.-т. конф. “Математичне моделювання в електротехніці, електроніці та електроенергетиці” (ММелектро). - Львів: МОУ, НАНУ, ДУЛП. - 1999. - С.75-76.

Джала Р. М. Електромагнітне поле підземного трубопроводу // Матеріали 3-го науково-практичного семінару “Протикорозійний захист трубопроводів і споруд та методи контролю, КТС-99”. - Львів: ФМІ, 1999. - С.70-79.

Джала Р. М. градієнтний та паралаксний методи безконтактних вимірювань струмів при обстеженнях підземних трубопроводів // Метрологічне забезпечення в галузі електричних, магнітних та радіовимірювань: ІІІ Міжн.н.-т.конф. “Метрологія в електроніці - 2000”. - Наукові праці у 2-х томах. - Харків: ХДНДІМ. - 2000. - Т.1. - С.110-113.

Джала Р. М. Електромагнітний метод і апаратура оперативного контролю протикорозійного захисту трубопроводів // Нафта і газ України. Зб.наук. праць. - Івано-Франківськ: Факел, 2000. - Т.3. - С. 226-229.

Джала Р., Вербенець Б. Пошук і обстеження підземних трубопроводів // Ринок інсталяцій. - 2001. - №10. - С. 10-11.

Засоби визначення параметрів захисту від корозії підземних споруд / Р. Джала, Б. Вербенець, О. Балашов, П. Натина, С. Сухорський // Проблеми корозії та протикорозійного захисту матеріалів / Спец. вип. журналу “Фізико-хім. механіка матеріалів”, 2002. - № 3. - Т.2. - С. 768-772.

Electromagnetic Method and Apparatus for Corrosion Testing of Underground Pipelines / R. M. Dzhala, O. M. Balashov, Yu. V. Banakhevych, R. I. Koval, B. Ya. Verbenets, O. I. Vynnyk. // 8th European Conf. Non-Destructive Testing - Barselona (Spaine), 2002. - Abstr. Book - P. 412, Technical Papers: CD - 6 p.

АНОТАЦІЯ

Джала Р. М. Методи і засоби електромагнітних обстежень захисту від корозії підземних трубопроводів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.11.16 - інформаційно-вимірювальні системи. -

Фізико-механічний інститут ім. Г.В.Карпенка НАН України, Львів, 2002. розробка електромагнітна інформаційно-вимірювальна система

Дисертація присвячена вирішенню наукової проблеми розробки теоретичних основ створення і функціонування електромагнітної інформаційно-вимірювальної системи (ЕМ ІВС) для обстежень стану комплексного захисту від корозії підземних магістральних трубопроводів. Побудовано математичну модель і досліджено інформативні ознаки ЕМ поля підземного трубопроводу, вибрано вимірювані параметри. Розроблено нові методи та технічні засоби визначення координат і безконтактних вимірювань змінних і постійних струмів, що протікають підземним струмопроводом. Розроблено методи визначення розподілу вздовж траси густини струму катодного захисту, перехідного опору “труба-земля” та його складових (ґрунту, ізоляції, поляризації) за безконтактними вимірами змінної складової струму та додатковими контактними вимірами постійних і змінних напруг. Опрацьовано структуру, алгоритми та засоби технічного забезпечення ЕМ ІВС, створено апаратуру типу БІТ-КВП для безконтактних вимірювань струмів з вольтметром і пам'яттю та інтерфейсом для передачі даних у комп'ютер, програми обробки і відображення інформації. Розроблено методику оперативного визначення параметрів ізоляційного покриття та електрохімічного захисту в системі комплексних обстежень технічного стану трубопроводів для виявлення найбільш імовірних місць корозії і запобігання пошкоджень підземних трубопроводів.

Ключові слова: інформаційно-вимірювальна система, трубопроводи підземні, безконтактні вимірювання струму, похибка, математична модель, електромагнітне поле, обстеження, протикорозійний захист, ізоляція, перехідний опір.

АННОТАЦИЯ

Джала Р. М. Методы и средства электромагнитных обследований защиты от коррозии подземных трубопроводов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.11.16 - информационно-измерительные системы. -

Физико-механический институт им. Г. В. Карпенко НАН Украины, Львов, 2002.

Диссертация содержит решение важной научной проблемы разработки теоретических основ создания и функционирования электромагнитной информационно-измерительной системы (ЭМ ИИС) для обследований состояния комплексной защиты от коррозии подземных трубопроводов.

Развита математическая модель ЭМ поля подземных трубопроводов (ПТ), которая базируется на решениях краевых задач электродинамики, теории цепей с распределенными параметрами и распределения поля токов. Выведены уравнения гибридных ЭМ волн для трубопровода с локальным дефектом изоляции и параллельных изолированных трубопроводов. Проанализированы пространственные характеристики электрического и магнитного полей вытекающего тока, параллельных токопроводов, показана возможность эллиптической поляризации суммарного поля. Предложен метод определения координат и токов параллельных ПТ. Предложено использовать коэффициент затухания ЭМ поля в грунте в качестве критического при экспресс-оценке качества изоляции по затуханию тока ПТ.

Исследовано влияние поверхности земли на распределение электрического поля тока, вытекающего с трубопровода в грунт; получено соотношение для определения падения напряжения в грунте над ПТ по измерению разности потенциалов на поверхности земли. Предложен способ определения сопротивления грунта, окружающего трубопровод.

На основе исследований информативных характеристик поля токопровода проанализированы градиентные и параллаксные варианты построения системы первичных преобразователей бесконтактных измерителей токов (БИТ), алгоритмов определения координат и тока. Показано наличие информационной избыточности, на основе которой предложена процедура "внутреннего" контроля точности измерений. Предложен и реализован ряд новых способов и устройств типа БИТ с индукционными первичными преобразователями. Обоснован разностный метод измерения тока натекания с грунта в ПТ, предложены конструкции и реализованы первые экспериментальные образцы аппаратуры УГРИ.

Разработан комплект аппаратуры БИТ-КВП с вольтметром, с памятью и интерфейсом для передачи данных в компьютер, программы обработки и отображения информации; организовано изготовление и внедрение аппаратуры и методики. Метрологическими исследованими подтверждены технические характеристики аппаратуры БИТ-КВП, необходимые для оперативных обследований противокоррозионной защиты (ПКЗ) ПТ.

Предложены новые методы и устройства бесконтактного измерения постоянного тока в подземном стальном трубопроводе с исключением влияния геомагнитного поля и вторичного поля намагничивания трубы. Разработана функциональная схема с измерительным каналом на базе феррозондовых первичных преобразователей магнитного поля.

Предложены методы измерений распределения тока УКЗ между различными плечами и нитками трубопроводов и определения плотности тока катодной защиты ПТ по результатам БИТ и коэффициенту гармоники для произвольной точки в зоне действия УКЗ. Предложен и реализован принципиально новый способ бесконтактного определения направления выпрямленного пульсирующего тока УКЗ по его гармоникам независимо от наличия геомагнитного поля.

Разработаны методы определения переходного сопротивления "труба-земля" на различных участках ПТ и его составляющих: сопротивлений грунта, изоляции и поляризации. Предложен новый способ определения поляризационного потенциала поверхности металла в электропроводящей среде с исключением оммической составляющей по измерениям постоянных и переменных напряжений.

Предложена концепция и развита новая информационная технология оперативного обследования состояния ПКЗ ПТ на основе БИТ для выявления наиболее вероятных мест коррозии с последующим использованием усовершенствованной контактной электрометрии в местах аномально большого расхода тока УКЗ для оценки состояния изоляции и электрохимической защиты с целью предотвращения повреждений подземных трубопроводов.

Разработана и изготовлена серия приборов типа ОРТ, БИТ-КВ, БИТ-КВП, ВП-2, ОРТ+В2, которые переданы в эксплуатацию и используются при обследованиях подземных стальных нефте-, газо-, водопроводов. По результатам проведенных исследований, разработок и использования приборов типа БИТ и ОРТ+В, разработаны структура, алгоритмическое, программное, аппаратурное обеспечение ЭМ ИИС. Дана классификация уровней аппаратурного обеспечения.

Натурными испытаниями и эксплуатацией подтверждено, что метод БИТ и созданная на его основе ЭМ ИИС дают качественно новую информацию о коррозийном состоянии подземных трубопроводов, в частности: распределение токов катодной защиты, интегральные и дифференциальные количественные оценки состояния изоляции на различных участках без вскрытия трубопровода.

Ключевые слова: информационно-измерительная система, трубопроводы подземные, бесконтактные измерения тока, погрешность, математическая модель, электромагнитное поле, обследование, противокоррозионная защита, изоляция, переходное сопротивление.

ABSTRACT

Dzhala R. M. The methods and devices of electromagnetic survey of undergroung pipelines corrosion protection. - Manuscript.

The thesis of Doctor of Technical Sciences degree in speciality 05.11.16 - informational-measuring systems. -

G. V. Karpenko Physico-Mechanical Institute of the NAS of Ukraine, Lviv, 2002.

The thesis is devoted to solving of scientific problem of development of theoretical bases for creation and application of electromagnetic information-measuring system (EM IMS) for survey of state of complex corrosion protection of underground main pipelines. A mathematical model has been constructed, information signs of the EM field of underground pipeline have been investigated and measuring parameters have been fixed. New methods and technical facilities for coordinates determination and contactless measuring of alternating and direct currents which flow at the underground electrical pathway have been developed. The methods of determination of distribution of cathodic protection current density along the pipeline route, transient resistance “pipe-earth" and its components (ground, insulation, polarization) by contactless measuring of the current's alternating component and additional contact measuring of the direct and alternate voltages, and also of determination of harmonic factor of leakage current and polarized potential of metal surface in electrolytic environment have been developed. The structure, algorithms and technical facilities of EM IMS have been developed, apparatus of the BIT-KVP type for the currents contactless measuring with voltmeter and storage device and computer interface for data transmission have been created, software for information processing and visualization have been developed. Methods for on-line determination of parameters of insulating coating and electrochemical protection in the system of complex survey of technical state of pipelines for detection of the most probable corrosion areas and prevention of damages of underground pipelines have been developed.

Key words: informational-measuring system, underground pipeline, non-contact current measurement, error, mathematical model, electromagnetic field, survey, corrosion protection, insulation, transient resistance.

Размещено на Allbest.ru