Дослідження процесу роботи геодезичного радіоелектронного обладнання для пошуку інженерних підземних комунікацій з поверхні землі на навчальному полігоні icon

Дослідження процесу роботи геодезичного радіоелектронного обладнання для пошуку інженерних підземних комунікацій з поверхні землі на навчальному полігоні




Скачати 130.64 Kb.
НазваДослідження процесу роботи геодезичного радіоелектронного обладнання для пошуку інженерних підземних комунікацій з поверхні землі на навчальному полігоні
Дата12.07.2012
Розмір130.64 Kb.
ТипДокументи

Лабораторна робота №5


Дослідження процесу роботи геодезичного радіоелектронного обладнання для пошуку інженерних підземних комунікацій з поверхні землі на навчальному полігоні

5.1 Мета роботи

Вивчити методи і технічні засоби для оцінки фактичного положення підземних комунікацій (трубопроводи, кабельні лінії). Набути практичних навичок для роботи з обладнанням для обстеження підземних комунікацій.

5.2 Тривалість і місце проведення роботи

Робота проводиться в лабораторії кафедри технічної діагностики і моніторингу та на базі навчально-наукового полігону кафедри. Тривалість роботи – 4 год.

^ 5.3 Обладнання і матеріали

Трасопошуковий комплект ПКІ-1, ПКІ-2; трасопошуковий приймач ТМ-7Д; трасошукач SR-60; лазерний далекомір Leica Disto A5; вимірювальні рулетки (5 м); маркерні кілки; відповідне обладнання навчально-наукового полігону.

^ 5.4 Основні теоретичні відомості

У практиці проведення обстеження об’єктів нафтогазового комплексу, як вирішення інженерно-геодезичних завдань, досить часто доводиться вирішувати задачі пошуку різноманітних підземних комунікації з метою їх ремонту, заміни чи реконструкції, визначення місць пошкоджень, нанесення на плани і т.п. Типовими об’єктами таких обстежень є силові і сигнальні кабельні електричні лінії (які знаходяться під напругою, так і з різних причин знеструмлені), трубопроводи, різноманітна металічна арматура.

Також виникає необхідність визначення факту і місця пошкодження комунікацій, які знаходяться під землею.

Вище наведені задачі виникають при обстеженні лінійної частини трубопровідної системи, компресорних і насосно-перекачувальних станцій.

Для обстеження підземних комунікацій широко використовується радіоелектронна трасопошукова апаратура. Дане обладнання дозволяє вирішити ряд виробничих та технологічних завдань:

- визначення фактичного розташування підземних комунікацій;

- визначення глибини залягання підземних комунікацій;

- пошук незаконно підключених «врізок» до підземних мереж.

В основі обстеження підземних комунікацій лежить принцип електромагнітної індукції. Магнітне поле, яке створюється навколо електричного кабелю або трубопроводу, поширюється в просторі і може бути сприйняте антеною приймача електромагнітного випромінювання.

Напруженість магнітного поля тим вища, чим ближче антена до джерела випромінювання (кабель чи трубопровід). Слідкуючи за індикатором приймача, переміщуючи антену і міняючи її розміщення, можна визначити максимальний рівень сигналу і, відповідно розміщення, а також і напрямки пролягання комунікацій (рис. 5.1,а). Якщо антена знаходиться безпосередньо над трасою (вісь кабелю чи трубопроводу), то сигнал максимальний (рис. 5.1,а). Змінюючи розміщення антени (яка вже знаходиться над комунікацією) по відношенню до осі комунікації можна визначити напрям пролягання траси. Визначити розміщення підземної комунікації можна і по мінімуму сприйнятого сигналу переорієнтувавши антену (рис. 5.1,б).

Найбільш простим є випадок пошуку, коли розшукується підземний силовий кабель, який знаходиться під напругою з протікаючим по ньому значним змінним струмом (так званий активний кабель). Струм, який протікає в кабелі, створює змінне електромагнітне поле, яке поширюється в просторі навколо кабелю (в тому числі і над поверхнею землі). Таким чином, за допомогою чутливої приймальної апаратури (антени і приймача), які знаходяться на поверхні, можна визначити місцезнаходження і розміщення траси підземної інженерної комунікації. Сигнальний генератор при цьому не потрібний, так як власне магнітне поле шуканої кабельної лінії дозволяє локалізувати його положення. Тому такий метод називають пасивним. Такий режим найбільш просто реалізується. Для трубопроводів режим пасивного пошуку реалізується тоді, коли комунікація пролягає в зоні дії потужних джерел електромагнітного випромінювання промислової частоти – наприклад поряд з трубопроводом пролягає лінія електропередач (рис. 5.2). Такий режим найпростіше реалізується, однак у випадку більшого числа подібних комунікацій, які прокладені по сусідству, процес виділення шуканого кабелю чи трубопроводу може бути сильно ускладненим.





а) б)


Рисунок 5.1 – Визначення розміщення і напрямку траси


Для більш загального випадку пошуку кабелю без напруги чи трубопроводу (так звані пасивні траси), необхідна організація штучного збудження струму в комунікації. Використовуються три способи створення такого збудження. Їх відносять до активних, т.к. при цьому магнітне поле створюється допоміжним генератором трасопошукового комплексу. Частота змінного сигналу цього генератора зазвичай помітно відрізняється від мережевої частоти (тобто значно вища 50 Гц). Це робиться для підвищення завадочутливості роботи трасошукача.





^ Рисунок 5.2 – Пасивне наведення сигналу від лінії електропередач в стінках підземного трубопроводу


У перших двох підходах генератор підключається до доступного фрагменту шуканої траси (трубопроводу чи кабелю) гальванічним чином, чи безконтактно – індуктивним способом (наприклад за допомогою струмових кліщів). Перший спосіб реалізується прямим гальванічним з’єднанням шуканої комунікації з генератором змінного струму. Якщо є можливість забезпечити гальванічне з’єднання трубопроводу з виходом генератора, то використовується підключення генератора до комунікації і заземлюючого електрода. Це ефективний спосіб, проте він потребує наявності доступного і зачищеного фрагмента траси. Спосіб такого прямого підключення для металічних трубопроводів наведений на рис. 5.3,а, підключення до неметалічних трубопроводів при наявності в них провідної рідини показано на рис. 5.3,б.




а) б)


Рисунок 5.3 – Пряме підключення генератора до контрольованого трубопроводу


Можливі прямі підключення для контролю кабельної лінії, які наведені на рис. 5.4. Коли потрібно точно визначити трасу кабелю, відповідного до електричної підстанції, що має контур заземлення і радіальні з'єднання його з устаткуванням підстанції, генератор підключають з боку споживача. В цьому випадку контур заземлення і радіальні з'єднання не внесуть ускладнень до знаходження траси. При визначенні траси кабелю протяжністю понад 1,5-2 км, що експлуатуються декілька десятків років і що має пошкоджену ізоляцію на броні із-за тривалої експлуатації, можливо доведеться підключати генератор двічі - спочатку з одного, а потім з іншого кінця кабелю.




^ Рисунок 5.4 – Пряме підключення для контролю кабельної лінії


Другий спосіб використання генератора – безконтактне (трансформаторне) підключення джерела збудження до комунікації. Такий підхід застосовується тоді, коли немає змоги використати перший варіант. Він підходить і в тих випадках коли здійснюється пошук ізольованих трубопроводів і кабелів, кабелів з напругою при наявності по сусідству декількох інших кабелів. Крім цього даний варіант забезпечує безпеку підключення, але також потребує доступного фрагменту траси. Безконтактний активний режим реалізується індуктивним способом за допомогою струмових кліщів рис. 5.5,а і легко надягається на доступний фрагмент об’єкту дослідження.




а) б)


Рисунок 5.5 – Індукційні способи підключення до контрольованої комунікації

Якщо перші два розглянутих підходи не можуть бути застосовані, наприклад, поблизу немає виходу на поверхню фрагментів комунікації, немає оглядового колодязя, теплової камери і т.п. то використовується третій спосіб – безконтактне наведення збуджуючого сигналу на недоступну трасу з поверхні землі за допомогою індуктивної рамки, на яку поступає високочастотний сигнал генератора. Рамка генератора розміщується по можливості над трасою і за допомогою електромагнітного поля наводить в металі траси змінний струм (рис. 5.5,б). Таким чином траса в свою чергу стає випромінювачем і на достатній довжині може бути індетифікована з поверхні.


^ 5.5 Методика виконання лабораторної роботи

5.5.1 Ознайомитись згідно технічного опису з призначенням і структурою навчально-наукового полігону кафедри.

Навчально-науковий полігон призначений для відпрацювання таких операцій:

- пошук траси стального підземного трубопроводу (кабелю) з поверхні землі;

- визначення глибини залягання стального підземного трубопроводу (кабелю) з поверхні землі;

- визначення місць пошкодження ізоляційного покриття стального підземного трубопроводу (кабелю) з поверхні землі;

- проведення комплексу електрометричних вимірювань для демонстрації оцінки корозійного стану стального підземного трубопроводу;

- демонстрація роботи станції катодного захисту;

- проведення магнітної і електричної зйомки для виявлення траси пролягання стального і поліетиленового трубопроводу та силового кабелю;

- дистанційний пошук витоків з трубопроводів.

Площа полігону складає 63 м2, на цій території розміщено дослідні ділянки, що імітують підземні стальний (діаметр 56 мм) і поліетиленовий (діаметр 40 мм) трубопровід та кабельну лінію (4Ч6 мм2) з відповідними пошкодженнями захисної ізоляції та стінки труби, 6 контрольно-вимірювальних колонок і контури заземлення. Схема полігону наведена на рис. 5.6. Вигляд полігону з поверхні землі наведений на рис. 5.7.




1-металічний трубопровід; 2-котрольно-вимірювальна колонка (КВК);

3-пластиковий трубопровід; 4-з’єднувальна пластикова муфта; 5-пластиковий трійник; 6-пластикова заглушка (вихід пластикового трубопроводу на поверхню (ВТ); 7-імітація пластикової врізки; 8-кабельна лінія; 9-імітація прилеглого металічного трубопроводу;10-контрольний заземлювач; 11-анодне заземлення.


Рисунок 5.6 – Схема навчально-наукового полігону





Рисунок 5.7 – Вигляд навчально-наукового полігону з поверхні землі


5.5.2 Згідно паспорту ознайомитись з призначенням, технічними характеристиками, принципом дії і умовами застосування трасопошукового комплекту ПКІ-1 і ПКІ-2. Основні елементи комплекту ПКІ-1 наведені на рис. 5.8, сигнал-генератор ПКІ-2 наведений на рис. 5.9. При проведенні робіт з ПКІ-1, 2 потрібно дотримуватись вимог безпеки, які викладені в паспорті !




1–приймач; 2–сигнал-генератор; 3–пошукова антена;

4–зарядний пристрій; 5–головні телефони


Рисунок 5.8 – Склад комплекту ПКІ-1




Рисунок 5.9 – Сигнал-генератор ПКІ-2


5.5.3 Пошук траси трубопроводу (визначення планового положення). Згідно паспорту ПКІ-1,2 і технічного опису полігону здійснити підключення генератора до трубопроводу через КВК-1 і анодного заземлення. Подати сигнал на трубопровід. Підключення генератора до КВК-1 наведено на рис. 5.10.

За допомогою пошукової антени і приймача здійснюється пошук трубопроводу по максимальному і мінімальному сигналу (рис. 5.1,а і 5.1,б).

Згідно методу «максимум» проводиться попередній «швидкий» пошук траси підземної комунікації а за допомогою методу «мінімум» розміщення комунікації уточнюють.

У першому випадку, давач пошукової антени розміщується горизонтально в площині перпендикулярній вісі трубопроводу. При перетині вісі трубопроводу буде спостерігатись максимальний сигнал. При переміщенні в напрямку, де сигнал зберігає своє максимальне значення визначається розміщення трубопроводу. Схема пошуку згідно даного методу наведена на рис. 5.11,а.



Рисунок 5.10 – Підключення генератора ПКІ-2 до КВК-1




При виявленні трубопроводу по мінімальному сигналу давач антени розміщується вертикально і переміщується перпендикулярно вісі труби. При перетині вісі трубопроводу буде спостерігатись зменшення сигналу. При відключенні давача антени в дві сторони траси рівень сигналу на вході приймача буде збільшуватись. Схема пошуку за методом «мінімум» наведена на рис. 5.11,б.

Процес виявлення траси трубопроводу за методами «максимум» і «мінімум» проводиться на навчально-науково-му полігоні через кожні 1-2 м від КВК1 до КВК6. Місця виявлення вісі трубопроводу на поверхні маркуються за допомогою кілків. Після маркування траси трубопроводу необхідно скласти план розміщення трубопроводу (в масштабі 1:200), який додається до звіту по роботі. Як базисні об’єкти вибираються стіни навчальних корпусів, для виконання «засічок» відносно базисів використовується лазерний далекомір .

5.5.4 Визначення глибини залягання трубопроводу (визначення висотного положення). У промаркованих точках на трасі трубопроводу визначити глибину його залягання із занесенням даних в план розміщення підземного трубопроводу.

Для визначення глибини залягання (Н) трубопроводу давач пошукової антени розміщується у відповідності з рис. 5.12. Переміщуючи антену в такому положенні в сторону перпендикулярну трасі, визначається точка з нульовим (мінімальним) сигналом. Відстань між двома положеннями антени рівна глибині залягання трубопроводу.




а)



б)

1–графік розподілення амплітуди сигналу;

2–пошукова антена; 3–трубопровід

Рисунок 5.11 – Схема розміщення пошукової антени при пошуку траси трубопроводу за методом «максимум» і «мінімум»





1–графік розподілення амплітуди сигналу;

2–пошукова антена; 3–трубопровід


Рисунок 5.12 – Визначення глибини залягання трубопроводу

5.5.5 Згідно паспорту ознайомитись з призначенням, технічними характеристиками, принципом дії і умовами застосування трасопошукового приймача «Абрис» ТМ-7Д (рис. 5.13).


Рисунок 5.13 – трасопошуковий приймач «Абрис» ТМ-7Д



5.5.6 Перевести генератор ПКІ-1,2 на робочу частоту трасошукача «Абрис» ТМ-7Д. Провести обстеження аналогічні до п.п. 5.5.3 і 5.5.4. Трасошукач «Абрис» ТМ-7Д обладнаний електронною системою обчислення глибини залягання підземної комунікації, яка базується на градієнтному методі, що вимагається тільки точний вихід оператора на вісь підземної комунікації.

При великому діапазоні зміни глибини залягання трубопроводу визначити її дозволяє градієнтний метод, що базується на визначенні співвідношення між компонентами поля, створеного струмом щонайменше у двох точках спостереження на прямій, що є продовженням радіуса труби. Для реалізації градієнтного методу безконтактного вимірювання використовують дві або більше горизонтальні магнітних антени з ешелонним розміщенням рознесені у просторі. На рис. 5.14 зображено схему вимірювання глибини залягання і струму в підземному трубопроводі 1 за допомогою градієнтного методу. Пристрій контролю розміщується точно над віссю трубопроводу 1 і встановлюється на поверхню землі. Напруженість магнітного поля в точках розташування магнітних антен 2, 3 при розміщенні пристрою згідно рис. 5.14 для струму I, що протікає в стінках трубопроводу визначаються за допомогою таких виразів:


(5.1)


(5.2)


де h, l, d – відстані, які вказані на рис. 5.14. Вихідна напруга кожної магнітної антени є пропорційна напруженості магнітного поля в точках розміщення антен і визначається наступними залежностями:

(5.3)


(5.4)


де k2 і k3 - коефіцієнти передачі відповідно магнітних антен 2 і 3. Оскільки для виразів (5.3) і (5.4) спільним множником є I, то можна отримати наступну рівність:


. (5.5)




Рисунок 5.14 Визначення глибини залягання трубопроводу за допомогою градієнтного методу


З рівності (5.5) значення глибини залягання нафтогазопроводу h запишеться у вигляді наступної формули (при відомих значеннях l, d):


. (5.6)


У трасошукачі «Абрис» ТМ-7Д підсилений і відфільтрований сигнал з магнітних антен перетворюється у цифрову форму для обчислення за допомогою мікрокоп’ютера глибини залягання згідно (5.6).

5.5.7 Після проведення обстеження за допомогою трасошукача «Абрис» ТМ-7Д згідно п.п. 5.5.3 і 5.5.4 необхідно провести порівняння результатів з отриманими за допомогою трасопошукового комплексу ПКІ-1.

5.5.8 Згідно паспорту ознайомитись з призначенням, технічними характеристиками, принципом дії і умовами застосування трасошукача для виявлення трубопроводів кабелів та зондів SR-60 (рисунок 5.15).

5.5.9 Перевести трасошукач «SR-60» на одну із робочих частот генератора ПКІ-1,2 (985 Гц або 1458 Гц). Провести обстеження аналогічні до п.п. 5.5.3 і 5.5.4.

Трасошукач «SR-60» є діагностичним пристроєм, який проводить вимірювання електромагнітних полів, які випромінюються підземними об’єктами. Пристрій призначений для допомоги в пошуку таких об’єктів шляхом визначення характеристик ліній електромагнітного поля та відображення їх на екрані.



Рисунок 5.15 – Трасошукач SR-60


Основну роль в пошуку траси трубопроводу та глибини його залягання відіграють нижній та верхній всенаправлені антенні вузли (рис. 5.16). За допомогою нижнього антенного вузла також відбувається вимірювання інтенсивності отримуваного сигналу від досліджуваного трубопроводу. Для правильного позиціонування пристрою відносно траси трубопроводу служать направляючі антени, розміщені над нижнім антенним вузлом. Відображення необхідного повороту пристрою відносно вісі підземного трубопроводу відбувається на дисплеї трасошукача за допомогою стрілок з вказанням напрямку повороту.

Трасошукач «SR-60» може працювати в трьох різних режимах. Режими роботи пристрою наступні:

а) режим активного виявлення траси використовується тоді, коли сигнал вибраної частоти можна створити в довгому провіднику за допомогою лінійного передавача для визначення місць пролягання труб, магістралей чи кабелів, які є провідниками електричного струму;

б) режим пасивного виявлення траси використовується для виявлення трас електричних ланцюгів, по яких протікає електричний струм частотою 60 Гц (США), 50 Гц (Європа) чи передаються радіочастотні сигнали;

в) режим зондування використовується для виявлення місць розміщення зондів в неелектропровідних трубопроводах, кабелях чи в тунелях або в тих трасах, визначення місце положення яких іншим способом є неможливим.

Варто звернути увагу на те, що режими активного та пасивного виявлення траси є ідентичними за виключенням частот, які використовуються.




Рисунок 5.16 – Загальний вигляд конструкції трасошукача SR-60


На рисунку 5.17 наведено вигляд загальних елементів дисплею, а на рисунку 5.18 – вигляд елементів дисплею в режимі виявлення траси магістралі.



Рисунок 5.17 – Загальні елементи дисплею



Рисунок 5.18 – Елементи дисплею

(режим активного виявлення траси магістралі)


На рисунку 5.19 наведено вигляд клавішного пульта трасошукача SR-60.



Рисунок 5.19 – Вигляд клавішного пульта


5.5.10 Після проведення обстеження за допомогою трасошукача «SR-60» згідно п.п. 5.5.3 і 5.5.4 необхідно провести порівняння результатів з отриманими за допомогою трасопошукового комплексу ПКІ-1, а також з результатами, отриманими за допомогою трасошукача «Абрис» ТМ-7Д.

5.5.11 Як додаткові об’єкти нанести на план розміщення підземного трубопроводу КВК1 і огорожу полігону.

5.5.12 Виходячи з отриманих результатів сформулювати висновки до лабораторної роботи, щодо методів і засобів іизначення траси пролягання і глибини залягання підземного трубопроводу на навчально-науковому полігоні.


5.6 Контрольні запитання

5.6.1 Які задачі вирішують при обстеженні підземних комунікацій?

5.6.2 Які методи використовують для визначення траси пролягання підземної комунікації?

5.6.3 Як використовують способи підключення пошукового генератора до контрольованої комунікації?

5.6.4 Що таке метод «мінімум» і метод «максимум»?

5.6.5 Яким чином проводять визначення глибини залягання підземного трубопроводу ?

Схожі:

Дослідження процесу роботи геодезичного радіоелектронного обладнання для пошуку інженерних підземних комунікацій з поверхні землі на навчальному полігоні iconА, з яким падає кругла металева пластинка в однорідному магнітному полі, паралельному поверхні Землі. Пластинка падає вертикально вниз І орієнтована своєю площиною паралельно магнітному поля І перпендикулярно до поверхні Землі. Товщина пластинки d
Землі. Пластинка падає вертикально вниз І орієнтована своєю площиною паралельно магнітному поля І перпендикулярно до поверхні Землі....
Дослідження процесу роботи геодезичного радіоелектронного обладнання для пошуку інженерних підземних комунікацій з поверхні землі на навчальному полігоні iconЗатверджую Ректор С. В. Мельничук
Землі. Елементи вимірів на земній поверхні. Зображення поверхні Землі на площині. Масштаби топографічних карт і планів. Рельєф місцевості....
Дослідження процесу роботи геодезичного радіоелектронного обладнання для пошуку інженерних підземних комунікацій з поверхні землі на навчальному полігоні iconМетодичні вказівки для проведення тестування з дисципліни "основи інженерних розрахунків спеціального обладнання" для студентів спеціальності 090220 "Обладнання хімічних виробництв I підприємств будівельних матеріалів"
Методичні вказівки для проведення тестування з дисципліни "Основи інженерних розрахунків спеціального обладнання" /Укладач В. А....
Дослідження процесу роботи геодезичного радіоелектронного обладнання для пошуку інженерних підземних комунікацій з поверхні землі на навчальному полігоні iconЗатверджую Ректор Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича С. В. Мельничук 2012 р. Програма комплексного іспиту для вступників на навчання за освітньо-кваліфікаційним рівнем
Землі. Елементи вимірів на земній поверхні. Зображення поверхні Землі на площині. Масштаби топографічних карт І планів. Рельєф місцевості....
Дослідження процесу роботи геодезичного радіоелектронного обладнання для пошуку інженерних підземних комунікацій з поверхні землі на навчальному полігоні iconЗатверджую Ректор Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича С. В. Мельничук 2012 р. Програма комплексного іспиту для вступників на навчання за освітньо-кваліфікаційним рівнем
Землі. Елементи вимірів на земній поверхні. Зображення поверхні Землі на площині. Масштаби топографічних карт І планів. Рельєф місцевості....
Дослідження процесу роботи геодезичного радіоелектронного обладнання для пошуку інженерних підземних комунікацій з поверхні землі на навчальному полігоні iconНапрям: 0907 Радіотехніка Спеціальність: 
Визначення оптимальної періодичності та тривалості технічного обслуговування радіоелектронного обладнання
Дослідження процесу роботи геодезичного радіоелектронного обладнання для пошуку інженерних підземних комунікацій з поверхні землі на навчальному полігоні iconМетодичні вказівки до виконання лабораторної роботи «дослідження процесу хонінгування отворів»
Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи «Дослідження процесу хонінгування отворів» / Укладачі: В.І. Савчук, А. В. Євтухов....
Дослідження процесу роботи геодезичного радіоелектронного обладнання для пошуку інженерних підземних комунікацій з поверхні землі на навчальному полігоні iconАктуальність : однією з найбільш перспективних задач розвитку автотранспо­рту є формування енергозберігаючих транспортних технологій. Мета та задачі дослідження
Отримані залежності показників транспортної енергоефективності вантажного автомобіля від характеристик поверхні кочення. Методика...
Дослідження процесу роботи геодезичного радіоелектронного обладнання для пошуку інженерних підземних комунікацій з поверхні землі на навчальному полігоні iconКафедра авіаційних радіоелектронних комплексів
З 1967 р кафедра мала назву «Кафедра технічної експлуатації авіаційного радіоелектронного обладнання», а з 1987 р. – «Кафедра експлуатації...
Дослідження процесу роботи геодезичного радіоелектронного обладнання для пошуку інженерних підземних комунікацій з поверхні землі на навчальному полігоні iconЗвіт про проведення зборів рму у жовтні 2010 р
Колеснікова Ю. В. на тему: «Огляд проблем впровадження автоматизації освітнього процесу у навчальному закладі ІІ рівня акредитації...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи