Описание работы с комплектом УКИ-1К

Описание порядка работы с комплектом УКИ-1К. Особенности применения.

  При первоначальном обследовании участка местности возможно использовать установку для пассивной локации (без использования специальных источников тока). Метод основан на том, что если установить частоту приемника 100 Гц, то становится возможным принимать магнитное поле второй гармоники токов промышленной частоты 50 Гц, которые протекают в проводящий частях подземных объектов. Это могут быть токи силовых электрокабелей, токи выпрямителей станций катодной защиты, токи индуцированные электромагнитным полем воздушных ЛЭП и т.д. Решение о применимости методов пассивной магнитной локации на частоте гармонике может приниматься только экспериментально, это зависит от соотношения уровня «полезного» сигнала по отношению уровню окружающего электромагнитного фона.

    Если пассивная локация не применима, то первоначальное исследование неизвестного участка возможно с использованием магнитной рамки, подключенной к выходу генератора установки. Сигнал в подземных сооружениях в этом случае появляется за счет индуктивной связи с переменным магнитным полем излучаемым током в рамке. Рамкой может служить любой отрезок изолированного провода с сечением не менее 1 мм² , подключаемого к выходным зажимам генератора (можно использовать один из неиспользованных проводников из комплекта УКИ). Напряжение на выходе генератора при этом устанавливается минимальным – положение переключателя «1». Рамку можно расположить на поверхности земли в середине обследуемого участка в виде петли максимальной площади. Так как, индуктивная связь между генератором и приемником сигнала повышается с ростом частоты, то рабочую частоту генератора и приемника следует выбирать повышенную – 10 кГц.

 Оператор обходит участок с приемником и магнитной антенной сначала по периметру исследуемого участка, а потом, при необходимости зигзагом внутри участка. Антенна располагается параллельно поверхности земли и медленно поворачивается вокруг своей вертикальной оси по мере движения оператора (т.к. заранее может быть неизвестно направление подземной коммуникации). Место возможного пересечения оператором поземного объекта характеризуется увеличением сигнала приемника. Перед всеми измерениями чувствительность приемника выставляется так, чтобы отклонение стрелки под воздействием «фонового» сигнала приходилось на самое начало шкалы. Уровень фона может изменяться по мере движения и оператор должен корректироваться усиление приемника.

 Ввод сигнала в обследуемую трубу с помощью индуктивной связи также может быть полезен если нежелателен или невозможен непосредственный электрический контакт с объектом. Или, например, невозможно получить малое сопротивление растеканию тока заземляющего электрода. Максимальный сигнал в объекте образуется в этом случае, если проводник излучающей рамки обматывается вокруг трубы (чем больше витков, тем лучше). Если обмотать трубу невозможно, то рамку допустимо располагать рядом с трубой. Для получения максимального сигнала в этом случае провод рамки целесообразно расположить несколькими витками (например обмотать вокруг какого-нибудь предмета из непроводящего материала. Плоскость витков провода излучающей рамки должна приблизительно проходить через ось трубы, а сама рамка располагаться как можно ближе к трубе для получения максимального сигнала. Во всех случаях задача получения максимального сигнала в объекте заключается в получении максимального тока сигнальной частоты в объекте при минимальном напряжении генератора (максимальный КПД).

  Установка УКИ-1К позволяет проводить активную локацию используя первую гармонику выпрямителей установок катодной защиты в диапазоне 100 Гц приемника. Часто рядом расположено несколько труб, которые питаются от одной установки катодной защиты. Тогда для исследования какой то одной трубы остальные временно желательно отключить. Для увеличения полезного сигнала на время обследования ток катодной станции целесообразно увеличить. К сожалению, даже при наличии станций катодной защиты, диапазон 100 Гц не всегда можно использовать из-за сильного уровня помех промышленной частоты.

  Непосредственное электрическое соединение объекта с выходом генератора позволяет получать наиболее предсказуемые результаты. Один провод генератора подключается контактом с магнитной клипсой к металлическому участку с хорошо зачищенной поверхностью на обследуемом объекте. Вторая выходная клемма генератора соединяется проводом с заземляющим стержнем, который забивается как можно глубже в грунт на возможно удаленном расстоянии от трубопровода. Место заземления рекомендуется для уменьшения сопротивления увлажнять, желательно использовать оба заземляющих стержня установки, соединяя их параллельно. В некоторых случаях удается использовать естественные заземлители на местности, например заглубленные или лежащие на мокром грунте металлические предметы, только необходимо убедиться в отсутствии непосредственного электрического контакта объекта и заземлителя.

 Включение генератора производится после того, как сделаны все соединения и установив переключатель выходного напряжения в крайнее левое положение «1» (минимальное напряжение), модуляция сигнала, как привило, всегда включают. Оптимальная рабочая частота определяется экспериментально. Например, сигнал тока низкой частоты 1000 Гц распространяется дальше из-за меньших потерь тока через емкость утечки, но может оказаться недостаточным при большом сопротивлении заземления на удаленном конце трубы. Тогда выгоднее применять частоту 10000 Гц.

 Увеличивая выходное напряжение генератора, добиваются максимального выходного тока, подаваемого на трубу, ориентируясь на показания светодиодной токовой шкалы генератора. При перегрузке генератора (определяется потуханием светодиода индикации выхода и уменьшением длительности импульсов тока генератора) напряжение рекомендуется снизить для обеспечения максимального КПД установки.

  Обследование состояния изоляционного покрытия трубопроводов, на всех трех частотах работы селективного индикатора носит одинаковый характер. При этом, источником тока, подаваемого на трубопровод, соответственно является станция катодной защиты или генератор тока.

  В процессе обследования аттенюаторы селективных индикаторов напряжений устанавливают в такое положение, чтобы стрелка микроамперметра находилась в начале третьей части шкалы.

   Определение оси трассы трубопровода и глубины его залегания.

 Определение оси трассы трубопровода и глубины его залегания в данной установке основано на использовании направленных свойств магнитной антенны приемника, помещенного в переменное магнитное поле прямолинейного проводника, роль которого выполняет исследуемая конструкция. Известно, что при протекании тока по трубопроводу (кабелю), вокруг него образуется магнитное поле, силовые линии которого совпадают с концентрическими окружностями с центром, совпадающим с центром трубопровода (кабеля). Полный вектор напряженности магнитного поля в любой точке пространства направлен по касательной к силовым линиям магнитного поля. Используя направленные свойства магнитной антенны, ось трассы трубопровода определяют двумя способами: по максимальному и по минимальному сигналу.

  Метод максимального сигнала.

При этом способе (рис.1) 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.

Метод минимального сигнала.

При использовании второго способа ось стержня магнитной антенны фиксируется в вертикальном положении (рис.2). Перемещение антенны осуществляют как и при первом способе 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. Однако предварительное определение рас-

положение трассы удобнее делать по методу максимума. Следует напомнить, что 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.

 Определение глубины залегания – метод 45°.

Следует сразу уточнить, что определяется расстояние от поверхности земли до оси трубопровода.

 Для определения глубины залегания трубопровода сначала следует определить его расположение и направление методами, описано выше. Корпус магнитной антенны фиксируют в положение, чтобы его ось составляла с вертикалью угол 45° (рис.3) 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. Еще одной причиной неточности метода, как видно из рисунка, является положение магнитной антенны над землей. Ее следует держать как можно ниже к поверхности земли.

 Определение местоположения силового электрического кабеля под нагрузкой.

 Выполняется пассивным способом (без использования генератора). Основано на обследовании магнитного поля от токов второй гармоники, протекающий в кабеле под нагрузкой. Частота приемника устанавливается 100 Гц.

 Метод не всегда применим, так как на частоте 100 Гц очень сильно влияние помех промышленной частоты. Кроме того, если кабель трехфазный и нагрузка полностью симметрична, то такой кабель даже под нагрузкой практически не создают внешнего магнитного поля.

 Определение мест повреждения изоляции трубопроводов.

 Обследование изоляции трубопровода с помощью установки основано на измерении разности потенциалов на поверхности земли над трубопроводом, появляющейся из-за протекания тока утечки через места контакта металлических частей труб с грунтом. При этом всегда используются активные методы с непосредственным подключением источника тока сигнальной частоты к исследуемому объекту. Для измерения потенциала используют два электрода у двух операторов, находящихся на расстоянии 3 – 5м друг от друга. Электроды операторов соединяются экранированным сигнальным проводом из комплекта установки рис.4.  Чтобы не держать провода в руках предусмотрены два клеммных пояса с контактными зажимами. При этом возможны три различных варианта измерения потенциала.

  1. В первом случае операторы используют контактные электроды закрепленные на их ногах. Это удобно при обследовании протяженных участков трасс. Первый оператор может использовать один из приемников с подключенной магнитной антенной для уточнения расположения трассы. Одновременно на нем закрепляется комплект электродов, которые подключены экранированным сигнальным проводом  к входу приемника второго оператора, который и измеряет разность потен-циалов между электродами операторов. Поясные клеммы второго оператора соединяются коротким концом сигнального провода  к корпусу приемника и проводом  к его ножным электродам-токосъемникам.

  2. Во втором варианте обследование участка проводится с помощью ручных штырей (заземляющего  и сигнального с изолированного наконечником), которые одновременно втыкаются операторами для измерения потенциала на глубину не менее 2 см через интервалы около одного метра. Схема подключений аналогична первому варианту, но вместо ножных электродов одним из проводов  первый оператор присоединяет к своему поясу сигнальный штырь.

 Подключения провода к сигнальному штырю производится в его нижней (изолированной) части путем прикручивании заостренной части штыря к изолирующей вставке. Второй оператор вместо своих ножных токосъемников использует один из заземляющих стержней. При желании ремни можно не использовать и концы сигнального провода соединять непосредственно со штырями с сохранением схемы соединений.

 Способ с ручными штырями может быть полезен при быстром обследовании локальных участков и не требует специальной обуви для закрепления ножных электродов.

  3. В третьем варианте для измерения потенциала используется собственная емкость операторов относительно земли. Используется та же схема соединений как и в варианте со штырями . Этот вариант можно использовать если сопротивление грунта достаточно высокое (сухой песчаник, асфальтовое или бетонные покрытия). При этом в качестве датчиков потенциалов на поверхности грунта служит собственная емкость операторов относительно земли.
 Стержни при этом не втыкаются, а просто держатся руками. Второй оператор держит в руке свой заземляющий штырь и наблюдает на своем приемнике за сигналом потенциала на поверхности грунта. Первый оператор берет с руку сигнальный стержень за его изолированную (нижнюю) часть и, одновременно, может осуществлять трассировку своим приемником с электромагнитной антенной.

 Порядок соединения заземляющего и сигнального стержней с приемником и порядок обследования изоляции такие же, как и при контактном способе. При бесконтактном (емкостном) способе обследования изоляции приемник более подвержен влиянию шумов от внешних источников электрических полей, например в условиях города или рядом с линиями электропередачи.

   Методики обследования изоляции всеми тремя способами подключениями датчиков потенциала аналогичны (рис.4). Сначала на объект подается напряжение сигнальной частоты от генератора тока установки. Обследование изоляции осуществляется двумя операторами. Каждый из операторов подключает по описанной схеме токосъемники и приемники установки. Первый оператор, использую магнитную антенну движется вдоль оси трассы.Второй оператор идет вслед за первым и с помощью приемника непрерывно следит за изменением величины сигнала потенциала относительно фонового значения.Положение аттенюатора приемника второго оператора 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 второго приемника индикатора будет иметь место, когда первый оператор будет находится 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 звука у второго оператора 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 дефект в изоляции дважды проявляется в повышении детектируемого вторым прибором сигнала относительного фонового значения.

 При близкорасположенных нескольких местах утечки тока их выделение затруднительно при продольном перемещении вдоль трассы. Для более детального обследования участка можно, например, уменьшить расстояние между электродами. Но лучше использовать поперечное относительно оси трассы расположение электродов. В этом случае первый оператор также перемещается вблизи оси трассы. Второй оператор перемещается параллельно оси трассы на расстоянии длинны сигнального провода 3 –5 м.

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