Определение оси, глубины залегания и поиск повреждений изоляции МН с помощью трассопоисковых приборов «ИПИ-95», «Абрис» и RD-4000

Трассоискатель «ИПИ-95»

 

Аппаратура ИПИ-95 предназначена для нахождения мест повреждений изоляции металлических трубопроводов без вскрытия грунта и для определения месторасположения и глубины заложения трубопроводов.

Аппаратура может быть использована для определения месторасположения силового электрического кабеля переменного тока под нагрузкой. В части воздействия климатических факторов внешней среды аппаратура выполнена для работы при температурах от минус 20 до плюс 35 С° и относительной влажности не более 80 %.

Внешний вид трассоискателя изображен на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Трассоискатель ИПИ-95

 

Комплектность установки в развернутом виде схематически показана на рисунке 3.2.

 

Рисунок 3.2 – Комплектность ИПИ-95:

1-генератор; 2-приемник; 3-антенна электромагнитная; 4-телефоны головные;

5-штырь сигнальный изолированный; 6-штырь заземляющий;

7-провод подключения питания генератора (двухпроводный, 2м); 8-контакт магнитный;

9-провода подключения генератора к объекту и к заземляющему штырю (4м);

10-провод сигнальный экранированный (5м);

11-провод подключения заземляющего штыря к приемнику (1,5м)

 

Штыри заземления и сигнальный штырь поставляются в разобранном виде. Порядок их сборки показан на рисунке 3.3.

 

Изоляционная Втулка

 

 

Рисунок 3.3 – Штыри в сборе

 

Лицевая панель приемника с элементами управления показана на рисунке 3.4.

 

Рисунок 3.4 – Лицевая панель приемника:

1-выключатель; 2-стрелочный индикатор; 3-клеммы подключения штырей для обследования изоляции; 4-переключатель входа «антенна-изоляция»; 5-гнездо для подключения антенны; 6-ручка регулировки усиления; 7-переключатель частоты; 8-переключатель ширины полосы частотного фильтра; 9-ручка регулировки чувствительности громкоговорителя; 10-разъем для подключения наушников

 

Для контроля состояния аккумуляторов при каждом включении прибора в течение первых трех секунд на стрелочный индикатор выводится напряжение питания.

Генератор (рис.3.5) вырабатывает переменное напряжение сигнала 1000 Гц. Для работы генератора используется источник питания постоянного напряжения 12 В.

 

Рисунок 3.5 – Передняя панель генератора:

1-клеммы подключения напряжения питания; 2-тумблер включения питания; 3-символьный индикатор; 4-ручка установки частоты; 5-переключатель напряжения выхода; 6-индикатор напряжения выхода; 7-клеммы выходного напряжения

 

Питающее напряжение подается к клеммам генератора «12В» с соблюдением полярности. При несоблюдении полярности, генератор не включится.

Если напряжение питания менее 9В или более 16В, то генератор автоматически отключится.

Нагрузка генератора подключается к клеммам «5-150В». Уровень выходного напряжения регулируется переключателем в диапазоне от 5 до 150 В.

Для определения положения и глубины залегания подземных коммуникаций в приборе используется принцип электромагнитной локации. Если через проводящий объект пропустить переменный ток, то вокруг проводника образуются переменное магнитное поле, которое имеет вид концентрических цилиндров, ось которых совпадает с осью проводника (рис. 3.6).

 

 

Рисунок 3.6 – Магнитное поле проводника

 

В плоскости, расположенной перпендикулярно оси проводника, силовые линии магнитного поля будут выглядеть как концентрические окружности с общим центром, совпадающим с центром проводника. Сила магнитного поля пропорциональна величине тока и обратно-пропорциональна расстоянию от оси проводника. Непроводящие и немагнитные материалы (почва изоляция) практически не влияют на форму поля проводника.

Если прямолинейный проводник расположен вдали от других источников магнитного поля (например, проводников с током) или объектов с высокой магнитной проницаемостью (например, конструкции из стали), то форма силовых линий магнитного поля является идеальной - концентрические окружности. Во всех других случаях приходится в той или иной степени учитывать искажения магнитного поля.

Для определения величины и направления переменного магнитного поля от тока в подземном проводнике используется магнитная антенна. Ее действие основано на явлении электромагнитной индукции - при изменении магнитного потока, пересекающего рамку, образованную проводником на концах этого проводника, образуется напряжение. Это напряжение пропорционально числу силовых магнитных линий, пересекающих рамку. Поэтому сигнал с магнитной антенны максимален, когда ее ось направлена по касательной к направлению магнитных линий в данной точке пространства и минимален при их взаимно-перпендикулярном расположении. Используя направленные свойства магнитной антенны и, зная особенности расположения силовых магнитных линий вокруг проводника с током, можно определить его плановое положение, глубину и направление.

При использовании метода максимума (рис.3.7) антенна располагается в горизонтальном положении, направление ее оси и направление перемещения выбирают перпендикулярными относительно оси трубопровода. Над центром трассы трубопровода будет иметь место максимальная интенсивность звука в головных телефонах и максимальное показания инди­катора приемника. Если в этом положении антенну развернуть на 90°, то ось антенны со­вместиться с осью трассы, а сигнал антенны примет минимальное значение.

При использовании метода минимума ось стержня магнитной антенны фиксируется в вертикальном положении (рис.3.8). Перемещение антенны осуществляют перпендикулярно оси трассы. При расположении антенны на поверхности земли над осью трубопровода наблюдается резко выраженный минимум сигнала, поэтому этот метод определения оси трассы считается более точным. Предварительное определение расположение трассы удобнее делать по методу максимума.

 

 

Рисунок 3.7 – Поиск по максимуму сигнала

 

 

Рисунок 3.8 – Поиск по минимуму сигнала

 

При искаженной форме магнитного поля подземного объекта точка максимума и минимума сигналов могут не совпадать. Искажения формы поля может быть вызвано или непрямолинейным расположением самого исследуемого объекта (например, вблизи изгибов трассы), или магнитным полем от близкорасположенных токопроводящих конструкций.

Для определения глубины залегания трубопровода сначала следует определить его расположение и направление. Корпус магнитной антенны фиксируют так, чтобы его ось составляла с вертикалью угол 45° (рис.3.9) и перемещают перпендикулярно от оси трассы. Правильным положением магнитной антенны является такое, когда нижний конец стержня антенны направлен к оси трассы. Следует определить точку, в которой сигнал проходит через минимум (линии магнитного поля располагаются перпендикулярно антенне). Расстояние от оси трассы до точки минимума будет равно расстоянию от поверхности земли до оси подземного проводника. Если магнитное поле искаженно, точки минимума по обе стороны трассы могут располагаться несимметрично точное определение глубины залегания невозможно. Антенну при определении глубины следует держать как можно ближе к поверхности земли.

Рисунок 3.9 – Определение глубины методом 45°

Обследование изоляции трубопровода с помощью установки основано на измерении разности потенциалов на поверхности земли над трубопроводом, появляющейся из-за протекания тока утечки сигнала генератора через места контакта металлических частей с грунтом. Для измерения потенциала используют два электрода у двух операторов, которые соединяются экранированным сигнальным проводом из комплекта установки.

Обследование участка проводится с помощью ручных штырей (заземляющего и сигнального с изолированного наконечником). Штыри одновременно втыкаются двумя операторами для измерения потенциала на глубину не менее 2 см через интервалы около одного метра. Оператор с приемником втыкает заземляющий штырь (короткий провод), а второй оператор сигнальный штырь с изолирующей вставкой (длинный экранированный провод).

Подключения экранированного провода к сигнальному штырю производится к его нижней (изолированной) части при прикручивании заостренной части штыря к изолирующей вставке.

Положение аттенюатора оператора с приемником при этом подбирается так, чтобы стрелка микроамперметра находилась в первой трети шкалы.

По мере приближения операторов к дефекту в изоляции наблюдается постепенное нарастание сигнала. Максимальный сигнал приемника будет иметь место, когда первый оператор будет находиться точно над местом утечки тока в дефекте изоляции. При дальнейшем движении вдоль трассы сигнал уменьшается, и в момент, когда оба оператора находятся на одинаковом расстоянии от дефекта изоляции, имеется минимальный уровень сигнала. В этом случае оба оператора находятся в точках на поверхности земли, имеющих одинаковый потенциал, поэтому разность потенциалов минимальна.

При продвижении операторов дальше вперед, интенсивность сигнала опять возрастает и достигает максимума, когда второй оператор находится над дефектом изоляции, т.е. при движении второго оператора вслед за первым один и тот же участок повреждения в изоляции дважды проявляется в повышении прибором сигнала относительного фонового значения.

При близкорасположенных нескольких местах утечки тока их выделение затруднительно при продольном перемещении вдоль трассы. Для более детального обследования участка следует уменьшить расстояние между измерительными электродами.

Можно использовать поперечное относительно оси трассы расположение электродов. В этом случае один оператор также перемещается вблизи оси трассы. Второй оператор перемещается параллельно оси трассы на расстоянии длинны сигнального провода.

Место дефекта определяют по максимальному сигналу второго селективного индикатора. При этом первый оператор будет точно находиться над местом утечки тока в изоляционном покрытии трубопровода или кабеля.

3.1.2 Трассоискатель «Абрис ТМ-8»

 

Трассопоисковый приемник многочастотный ТМ-8 (далее приемник) предназначен для определения положения и глубины залегания подземных металлических трубопроводов и кабелей. Приемник может использоваться как в составе комплекта «Абрис» (совместно с генератором ТГ), так и автономно - для обнаружения коммуникаций в пассивном режиме.

Общий вид приемника и генератора показан на рисунке 3.10.

 

 

Рисунок 3.10 – Общий вид генератора ТГ-12 и приемника «Абрис ТМ-8»

 

 

Приемник позволяет решать следующие задачи:

-определение положения подземных коммуникаций;

-прямой цифровой отсчет глубины залегания подземной коммуникации;

-прямое цифровое измерение величины тока (совместно с генератором);

-определение типа подземной коммуникации (труба – кабель).

Описание методики поиска

Для проведения обследования необходим комплект поискового оборудования, состоящий из генератора трассопоискового и универсального приемника (рис. 3.11). Кроме того, необходимы специальные принадлежности для подключения генератора к коммуникациям.

Источником испытательного тока специальной частоты является трассопоисковый генератор, подключенный к одному концу искомой инженерной коммуникации. Для протекания тока необходим замкнутый электропроводящий контур, одной из ветвей которого служит искомая коммуникация, а в качестве другой ветви используется заземление для возврата токов через землю.

Рисунок 3.11 – Общая схема поиска

 

Определение местоположения и глубины залегания инженерных коммуникаций производится оператором с поверхности земли. Максимальная напряженность магнитного поля, измеренного по поверхности земли, соответствует оси искомой коммуникации.

Уровень напряженности электромагнитного поля определяется по показаниям индикатора приемника.

Общий вид лицевой панели приемника показан на рисунке 3.12.

 

Рисунок 3.12 – Лицевая панель приемника

Каждая кнопка может выполнять до 3х функций. При этом обычное нажатие на кнопку активирует основную функцию, обозначенную крупным значком на светлом фоне.

Вспомогательная функция активируется длительным (более 2х секунд) нажатием на данную кнопку. Значок, соответствующий вспомогательной функции кнопки, располагается на темном фоне.

Назначение кнопок управления представлено в таблице 3.1.

 

Таблица 3.1 – Назначение кнопок управления

	Короткое нажатие	Длительное нажатие	Нажатие с удержанием кнопки
	Включение прибора	нет	нет
	«ФУНКЦИЯ» Нажатие и удержание совместно с другой кнопкой активирует выбранную функцию
	Изменение рабочей частоты	Изменение параметров звука
	Переключение между режимами	Включение режима «СУПЕР Максмум»	Указание направления тока
	Ручной выбор усиления	Автоустановка усиления	нет
	Измерение глубины, вторичное нажатие-индикация текущего тока	Принудительное включение измерений с дополнительного входа	Измерение потерь тока

При включении приемник проводит короткий тест, затем выводит текущее напряжение батарей в вольтах. Напряжение батарей держится на экране около 2 секунд, затем отображается текущая рабочая частота.

После этого приёмник переходит в режим поиска по методу максимума на той частоте, на которой использовался в последний раз.

В базовом варианте приёмника поддерживаются 5 рабочих частот (таблица 3.2).

 

Таблица 3.2 – Рабочие частоты приемника

Частота, Гц					15к.. 24к
Отображение на индикаторе	F-50	F-100	F-1.45	F-9.82	F-15.0
Описание	Пассивный режим Поиск силовых кабелей и коммуникаций, собирающих блуждающие токи и промышленные помехи	Пассивный режим Поиск трубопроводов, находящихся под потенциалом катодной защиты	Активный режим Работа совместно с генератором «Абрис» при гальваническом подключении	Активный режим Работа совместно с генератором «Абрис» при гальваническом и индукционном подключении	Пассивный режим Поиск сигнальных кабелей и коммуникаций, собирающих промышленные помехи радиочастоты
Измерение глубины	нет	да	да	да	нет
Измерение тока	нет	нет	да	да	нет
Указание направления отклонения от оси трассы	да	да	да	да	нет

 

При нажатии кнопки «Изменение параметров звука» на экране загорается надпись: «З» и появляется от 0 до 3‑х сегментов соответствующей выбранной громкости (рис.3.13).

Рисунок 3.13 – Режим изменения параметров звука