Модернизация роботизированной внутритрубной диагностической системы | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Несмотря на коронавирус, электронный вариант журнала выйдет 13 июня.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №1 (239) январь 2019 г.

Дата публикации: 01.01.2019

Статья просмотрена: 425 раз

Библиографическое описание:

Поезжаева, Е. В. Модернизация роботизированной внутритрубной диагностической системы / Е. В. Поезжаева, В. А. Горетова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 1 (239). — С. 43-46. — URL: https://moluch.ru/archive/239/55291/ (дата обращения: 31.05.2020).



В данной статье представлен робот-дефектоскоп, предложены варианты модернизации этого робота для увеличения дальности его использования путем изменения источника питания.

Ключевые слова: неразрушающий контроль, робот-дефектоскоп, телеуправляемый диагностический комплекс, трубопровод, обследования труб.

This article presents a flaw detector robot, offers options for upgrading this robot to increase the range of its use by changing the power supply.

Keywords: non-destructive testing, robot-flaw detector, remote-controlled diagnostic complex, pipeline, pipe inspection.

Традиционные методы неразрушающего контроля высокоэффективны при внешней дефектоскопии трубопровода, они весьма точно определяют местоположение, форму и размеры, вид дефекта, однако они недостаточно автоматизированы (всегда требуется диспетчер), а процесс инспектирования трудоёмок. Также этими методами не имеется возможности обследовать трубопровод по всей его протяжённости.

Таким образом, с целью достижения максимального уровня контроля и избегания аварийных ситуаций, на смену традиционным методам приходит автоматизированный контроль с применением робототехнических систем.

Внутритрубный робот-дефектоскоп — самостоятельная компьютерная диагностическая система, сочетающая в себе положительные аспекты традиционных методов контроля и современные высокоавтоматизированные технологии. Рассматриваемая модель ТДК-400-м-л относится к типу самодвижущихся мобильных робототехнических систем. Схема данного робота представлена ниже (рис. 1).

Телеуправляемый диагностический комплекс (ТДК) способен контролировать состояние трубопровода диаметром от 0,5 до 1,4 метров.

Его габариты зависят от диаметра трубопровода, т. к. имеются раздвижные измерительные каналы, и дополнительный (верхний) гусеничный трак также подстраивается под диаметр трубы.

Робототехнический комплекс включает в себя взрывозащищенное средство доставки, на которое могут быть установлены различные сменные модули: визуального и измерительного контроля, а также бесконтактного ультразвукового контроля с применением электромагнитно-акустических преобразователей прямого и наклонного ввода УЗ-импульса. Благодаря подвижности верхнего трака, аппарат может не только фиксировать своё положение на прямых участках трубопровода с гладкостным внутренним покрытием, но и проходить через наклонные и вертикальные участки, конические переходы, горизонтальные и вертикальные тройники.

Рис. 1. Схема робота: 1 — Сменный модуль (здесь: модуль для ультразвукового ЭМА контроля); 2 — Передвижные траки; 3 — Кабель соединительный; 4 — Каналы измерительные № 2 четырёхканальные; 5 — Траки передвижные для прохождения наклонных и вертикальных участков

ТДК-400-м-л способен обследовать трубопроводы различных диаметров с различной толщиной стенки и трубопроводы без специальных камер пуска/приёма, т. к. загрузка робота во внутритрубное пространство осуществляется через люк-лаз, обратный клапан или технологический рез (рис.2).

Данный дефектоскоп может перемещаться от места загрузки на расстояние около 160 метров — длина соединительного кабеля.

Видами контроля, осуществляемыми ТДК-400-м-л являются: визуальный и измерительный, визуальное обследование, лазерная профилометрия, ультразвуковой с преобразователями.

Рис. 2.

При движении робототехнической системы происходит ротация ультразвукового модуля (и прочих имеющихся модулей), что обеспечивает обследование 100 % внутренней полости трубопровода (рис.3).

Рис. 3. Узел ротации: а) вид изнутри; б) его расположение в ТДК-400-м-л.

Для выбора метода контроля на робототехническом устройстве производится замена модулей, что обеспечивает высокое качество диагностики и точность обнаружения дефектов. Важным аспектом является определение правильного пути дальнейшего развития робота ТДК-400-м-л и привнесение возможных изменений — модернизаций.

Цель модернизации: приобретение роботом автономности (возможно лишь для линейных сценариев — пуск в трубопровод, обследование, возвращение); в таком случае, его дальнодействие играло бы менее важную роль.

Решением данной задачи может стать замена кабелей К-С164 и К-С164–01 на встроенный аккумулятор. В этом случае робот сможет проходить более дальние расстояния на наклонных и вертикальных участках трубопровода. Вес трехжильного медного соединительного кабеля 24–30 кг. Данный результат получен из формулы:

где P — вес кабеля; N — количество жил кабеля; S — сечение кабеля; ρ — плотность металла; L — длина соединительного кабеля.

Вес блока питания приводов указан в официальной документации Государственного реестра средств измерений: 20 кг.

Целесообразно заменить блок питания и кабель на электродвигатель (рис.4) большей мощности и аккумулятор(рис.5).

Электродвигатель АИРЕ71С2 IM1081(лапы) 1,1 кВт

Рис. 4. АИРЕ71С2 IM1081(лапы) 1,1 кВт

Аккумулятор свинцовый глубокого разряда DEKA DC31 DT (тяговый) 120А/ч, 12В, 650А, 330х171х236

Рис. 5. Аккумулятор свинцовый глубокого разряда DEKA DC31 DT (тяговый) 120А/ч, 12В, 650А, 330х171х236

Выше представлены электродвигатель АИРЕ71С2 IM1081 и аккумулятор DEKA DC31 DT. Вес электродвигателя составляет 12 кг, аккумулятора — около 30 кг. Их суммарный вес не превышает суммарного веса соединительного кабеля и блока питания. Габариты также приемлемы.

Данная реконструкция поможет избавиться от тяжеловесного соединительного кабеля и сделать робота более мобильным, а также получить возможность без лишних трудозатрат на вырезку отверстия в трубе для запуска робота и последующую сварку проводить более протяженные обследования. Модернизированную модель ТДК-400-м-л рекомендуется использовать с ионно-литиевым аккумулятором.

Алгоритм работы модернизированного робота:

1) Загрузка в лаз или в открытый участок трубы;

2) Стандартные обследования труб, которые может проводить ТДК;

3) Определение роботом его географического положения с помощью встроенного GPS-навигатора при малом уровне заряда батареи;

4) Возвращение робота в место загрузки.

5) Списание информации с жёсткого диска робота и зарядка его аккумулятора;

6) Повторный пуск по трубопроводу в точку приостановления его работы, если таковой требуется, и повторение данного цикла на более дальнюю дистанцию.

Инспекционные роботы со временем будут очень востребованы газовой и нефтяной промышленности. Проведение технического осмотра и диагностики труб с использованием модернизированной системы ТДК-400-м-л позволит оценивать своевременно фактическое состояние промысловых трубопроводов и теплосетей, в т. ч. производить контроль сварных швов с внутренней стороны трубопровода и обнаруживать технологические дефекты, не ограничивая их деятельность значительно, и обеспечивать тем самым безопасность и надёжность их функционирования.

Литература:

1 Визуально-измерительный контроль // ГазПроект. URL: http://v-t-d.ru/vnutritrubnaya-diagnostika/vizualno-izmeritelnyj-kontrol (дата обращения: 27.11.2018).

2 Каналы измерительные № 1 // Измерительное оборудование ALL-Pribors. URL: https://all-pribors.ru/opisanie/62910–15–69002 (дата обращения: 27.11.2018).

3 Каналы измерительные № 2 // Измерительное оборудование ALL-Pribors. URL: https://all-pribors.ru/opisanie/62530–15-tdk-400-m-l-69368 (дата обращения: 27.11.2018) (дата обращения: 27.11.2018).

4 Модуль магнитного контроля ММК-24 // Измерительное оборудование ALL-Pribors. URL: https://all-pribors.ru/opisanie/65535–16-mmk-24–75775 (дата обращения: 27.11.2018).

5 Роботизированная внутритрубная диагностика // Компания «Диаконт». URL: http://www.diakont.ru/energy_services/16/n-a.html (дата обращения: 27.11.2018).

6 Роботизированная диагностика // Ростех. URL: https://www.rstradehouse.com/item?id=100210036744 (дата обращения: 27.11.2018).

7 Практический опыт диагностики и оценки состояния трубопроводов тепловых сетей с использованием внутритрубных дефектоскопов // РосТепло. URL: http://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=2939 (дата обращения: 27.11.2018).

8 Поезжаева Е. В. Концепция развития робототехники: учебное пособие. — Пермь: ПНИПУ, 2017. — 439 с.

Основные термины (генерируются автоматически): DEKA, соединительный кабель, неразрушающий контроль, суммарный вес, телеуправляемый диагностический комплекс, место загрузки, блок питания, аккумулятор, трубопровод, робот.


Похожие статьи

Обзор методов дефектоскопии при обследовании трубопроводов

В статье рассмотрены современные методы неразрушающего контроля при обследовании участков трубопроводов и соединительных деталей, находящихся в эксплуатации. Описаны области применения приборов, которые используются для контроля, их принципы работы.

Разработка робота для контроля трубопроводов

Ключевые слова: робот, контроль, трубопровод. В настоящее время в России

3. Робот должен допускать возможность введения его в трубопровод и извлечение наружу в одной и той же точке трубы, чтобы избежать необходимости раскопок грунта в нескольких местах.

Бесконтактные методы контроля толщины стенки изделия...

В местах дефектов контроль прерывается и маркером или мелом обозначается место дефекта для последующего более тщательного анализа

Фирмой разработаны четыре базовых комплекса неразрушающего контроля: универсальный комплекс Amigo, комплекс для...

Системы встроенного контроля для интегрированного комплекса...

 поиск места (локализация) и определение причин отказа (неисправности)

При проверках блоков и систем авионики после завершения ремонтных работ в мастерской рабочее

При этом необходимо отметить, что системы встроенного контроля в их существующем варианте...

Методы технического диагностирования промысловых...

Техническое диагностирование промысловых трубопроводов позволяет дать объективную оценку их технического состояния и определить срок дальнейшей безопасной эксплуатации трубопровода. В статье рассмотрены методы контроля при техническом диагностировании.

Технические требования к морскому технологическому комплексу...

Место установки приемно-передающих антенн вибраторов гидроакустических лагов и

Автономные источники питания могут размещаться: ‒ внутри прочного корпуса НПА

Взависимости от решаемых задач привязные НПА могут иметь кабель для соединения НПА и...

Использование контрольно-диагностических стендов для...

Измерительный блок анализатора конструктивно выполнен в отдельном корпусе, в котором расположены: специализированные блоки питания; плата, на которой расположены программируемые источники питания и измеритель; плата, содержащая генератор тестовых...

Система автоматизированного контроля остаточного ресурса...

контроля накопленного усталостного повреждения и оценки остаточного ресурса корпуса реактора с крышкой, компенсатора давления, парогенераторов, главных циркуляционных трубопроводов, трубопроводов системы компенсации давления.

Функциональный контроль интегральных микросхем

В статье описываются особенности функционального контроля интегральных микросхем и его основные виды. Ключевые слова:функциональный контроль, входной набор сигналов, выходной набор сигналов, функциональный тест, алгоритм, интегральная микросхема, эталон.

Похожие статьи

Обзор методов дефектоскопии при обследовании трубопроводов

В статье рассмотрены современные методы неразрушающего контроля при обследовании участков трубопроводов и соединительных деталей, находящихся в эксплуатации. Описаны области применения приборов, которые используются для контроля, их принципы работы.

Разработка робота для контроля трубопроводов

Ключевые слова: робот, контроль, трубопровод. В настоящее время в России

3. Робот должен допускать возможность введения его в трубопровод и извлечение наружу в одной и той же точке трубы, чтобы избежать необходимости раскопок грунта в нескольких местах.

Бесконтактные методы контроля толщины стенки изделия...

В местах дефектов контроль прерывается и маркером или мелом обозначается место дефекта для последующего более тщательного анализа

Фирмой разработаны четыре базовых комплекса неразрушающего контроля: универсальный комплекс Amigo, комплекс для...

Системы встроенного контроля для интегрированного комплекса...

 поиск места (локализация) и определение причин отказа (неисправности)

При проверках блоков и систем авионики после завершения ремонтных работ в мастерской рабочее

При этом необходимо отметить, что системы встроенного контроля в их существующем варианте...

Методы технического диагностирования промысловых...

Техническое диагностирование промысловых трубопроводов позволяет дать объективную оценку их технического состояния и определить срок дальнейшей безопасной эксплуатации трубопровода. В статье рассмотрены методы контроля при техническом диагностировании.

Технические требования к морскому технологическому комплексу...

Место установки приемно-передающих антенн вибраторов гидроакустических лагов и

Автономные источники питания могут размещаться: ‒ внутри прочного корпуса НПА

Взависимости от решаемых задач привязные НПА могут иметь кабель для соединения НПА и...

Использование контрольно-диагностических стендов для...

Измерительный блок анализатора конструктивно выполнен в отдельном корпусе, в котором расположены: специализированные блоки питания; плата, на которой расположены программируемые источники питания и измеритель; плата, содержащая генератор тестовых...

Система автоматизированного контроля остаточного ресурса...

контроля накопленного усталостного повреждения и оценки остаточного ресурса корпуса реактора с крышкой, компенсатора давления, парогенераторов, главных циркуляционных трубопроводов, трубопроводов системы компенсации давления.

Функциональный контроль интегральных микросхем

В статье описываются особенности функционального контроля интегральных микросхем и его основные виды. Ключевые слова:функциональный контроль, входной набор сигналов, выходной набор сигналов, функциональный тест, алгоритм, интегральная микросхема, эталон.

Задать вопрос