Реферат: Багатопараметровий вихорострумовий перетворювач для безконтактного контролю провідних трубчатих виробів

, (22)

, (23)

З графіків рис. 7 і 8 видно, що при х³35 функції N=f(х) та jвн =f(х) практично не залежать від відношення d/a. Це дає можливість встановити алгоритм вимірювальних і розрахункових процедур для визначення діаметру D і питомої електричної провідності циліндричних немагнітних труб. При цьому змінюючи частоту f доки фазовий кут jвн зрівняється із значенням 2,33°, яке відповідає х=35. Можна використовувати випадок jвн <2,33°. Далі визначений кут jвн дозволяє на основі залежності jвн від х (див. рис. 8) знайти х, а по ньому – параметр N, застосувавши функцію N=f(х) (рис. 7). Для виміряних значень ерс Евн і Е0 , виходячи з формули (20), визначають зовнішній діаметр D труби з виразу

, (24)

де DП – діаметр вимірювальної обмотки ТЕМП.

Значення s знаходять із співвідношення

. (25)

Для виміру малих фазових кутів jвн в роботі використовується схема установки на основі двох ерс, що вирівнюються, і виміру їх векторної різниці.

Отримано результати вимірювань D і s немагнітних труб різного асортименту. Ці результати добре відповідають даним контрольних вимірів цих же труб.

Аналіз поведінки кривих залежності j від х для немагнітних труб показує, що фазовий кут j параметра K (або Е23 ) при зміні х досягає максимальних значень jmax при різних фіксованих відношеннях d/a. Звідси можна побудувати залежності jmax від d/a. На рис. 9 і 10 показані залежності jmax і х від d/a. Це дає можливість визначати параметри d/a, d і s. Тобто треба змінювати частоту f поля доки кут j досягне jmax , при цьому вимірюють частоту f. Потім на основі графіка рис. 9 знаходять d/a, а використовуючи криву рис. 10 визначають параметр х. При відомих значеннях а і знайденої в експерименті частоті f знаходять товщину d стінки труби і величину s (з виразу (15)).

Слід відзначити, що графіки рис. 2-10 дають якісну картину поведінки універсальних функцій перетворення. При розрахунках в роботі використовувались масиви точок цих функцій, які дозволяли провести точні розрахунки параметрів труб.

У четвертому розділі розглянуто методику розрахунків очікуваних значень компонентів сигналів ТЕМП, яка полягає у тому, що при заданих параметрах зразка труби, тобто а, d/a, довжини ТЕМП l0 , mr , s і параметрів ТЕМП: чисел витків Wн і Wи намагнічувальної, та вимірювальної обмоток, аП , Н0 і х знаходять частоту f (на основі (11)), потім визначають ерс скомпенсованого ТЕМП без виробу, а далі знаходять за допомогою функції K=f(х) і j=f(х) ерс Е23 і визначають фазу j. І нарешті визначають намагнічувальний струм перетворювача. Ця методика має важливе значення при проектуванні установок для багатопараметрового контролю трубчастих виробів.

Особлива увага в роботі приділяється аналізу похибок вимірювання електромагнітних і геометричних параметрів труб, а також взаємозв’язкам цих похибок і чутливості ТЕМП з параметрами виробу. На основі використання методики розрахунків посередніх вимірювань були одержані вирази відносних похибок gm і gs вимірювання параметрів mr і s труби.

Такі вирази при довірчій ймовірності 0,95 мають вигляд

(23)

(24)

де gЕ 23 , gЕ 20 , gj , gd , gа , gf – відносні похибки, які відмічені індексами при них; Сm і Сs - коефіцієнти впливу, які визначаються в основному похідними функцій перетворення, тобто ¶K/¶j і ¶х/¶j; gЕн і gj н – похибки, які зв’язані з недостатньою точністю компенсації ефектів повітряного зазору.

На основі формул (23) і (24) були побудовані залежності gm і gs від х для різних відношень d/a при характерних числових відносних значеннях похибок gЕ 23 »gЕ 20 »0,5 %; gа »gd »0,1 %; gf »0,1 %; gЕн »gj н »1 %. Аналіз поведінки gm і gs для різних d/а і х показує, що при d/а=1 (суцільний пруток) gm £1 % у діапазоні 1,5£х£3, у цьому діапазоні gs £2 %; для d/а=0,2 gm £1,7 % і gs £1,8 % при 2£х£8; для d/а=0,1 gm £1,7 % і gs £1,8 % в діапазоні 2£х£15; для d/а=0,05 gm £1,7 % і gs £1,8 % при 5£х£30.

Все це вказує на те, що границі малих числових значень похибок gm і gs розширюються у бік великих значень х при зменшені товщин стінок труб. Аналогічно ведуть себе максимальні значення амплітудної і фазової чутливості ТЕМП до параметрів виробу. Амплітудна SK і фазова Sj чутливості описуються похідними ¶K/¶х і ¶j/¶х, відповідно.

У цьому ж розділі наведені приклади використання розроблених електромагнітних пристроїв для неруйнівного контролю трубчастих виробів. А саме, на основі експериментальних результатів визначені функціональні зв’язки значень mr і s з межами міцності sВ і текучості sТ матеріалу бурильних і обсадних труб, які використовуються в нафтогазодобувній промисловості. Показано, що магнітний параметр mr більш чутливий до зміни sВ і sТ у феромагнітних трубах, ніж електрична величина s. А для немагнітних труб (наприклад дуралієвих, матеріал Д16Т) параметр s дуже чутливий до меж міцності та текучості.


ВИСНОВКИ

Таким чином, в роботі вирішені важливі задачі створення безконтактних електромагнітних методів і реалізуючих їх пристроїв для сумісного контролю магнітних, електричних та геометричних параметрів трубчастих циліндричних виробів у повздовжніх зондуючих полях. Коротко зупинимося на результатах роботи.

1. На основі одержаних в роботі точних і наближених співвідношень, які зв’язують параметри трубчастих виробів з електричними сигналами перетворювача були введені спеціальні комплексні параметри і встановлені універсальні функції перетворення.

2. Шляхом використання універсальних функцій перетворення і розроблених алгоритмів створені електромагнітні методи сумісного контролю магнітної проникності і питомої електричної провідності феромагнітних, слабомагнітних і немагнітних труб на основі забезпечення постійних фіксованих значень частоти.

3. Розроблена модифікація електромагнітного метода для визначення mr і s на основі підтримання постійного значення фазового кута ерс трансформаторного перетворювача.

4. Створена модифікація електромагнітного метода сумісного безконтактного контролю зовнішнього діаметра та електропровідності немагнітних труб на основі отриманих функцій перетворення.

5. Розроблено електромагнітний метод одночасного контролю і реалізуючий його пристрій для безконтактного визначення товщини стінки і середньої питомої електричної провідності немагнітного трубчастого виробу.

6. Описані схеми установок для двухпараметрового неруйнівного контролю параметрів труб на основі застосування трансформаторного і параметричного перетворювачів. На цих установках одержані результати експериментального визначення параметрів виробів. Результати контролю розробленими методами добре погоджуються з даними контрольних методів.

7. Запропонована методика розрахунків очікуваних значень компонентів сигналів трансформаторного електромагнітного перетворювача, визначені границі зміни електричних величин, які відповідають діапазонам зміни параметрів труб. Створена методика дозволяє якісно проектувати установки для багатопараметрового контролю суцільних і трубчастих циліндричних виробів.

К-во Просмотров: 208
Бесплатно скачать Реферат: Багатопараметровий вихорострумовий перетворювач для безконтактного контролю провідних трубчатих виробів