Метою дисертаційної роботи є удосконалення безконтактного визначення струмів в стінках підземних трубопроводів шляхом підвищення точності і продуктивності процесу безконтактного визначення цих струмів. Відповідно до цієї мети необхідно вирішити такі задачі: - здійснити аналіз існуючих підходів щодо безконтактного визначення струмів в стінках підземних трубопроводів і щодо впливу різних факторів на процес визначення цих струмів; -розробити удосконалений спосіб безконтактного визначення струму в стінці одного підземного трубопроводу на основі однократних вимірювань напруженості магнітного поля без необхідності розміщення магнітних антен в перпендикулярній до осі трубопроводу площині; - розробити способи безконтактного визначення струмів в стінках підземних трубопроводів шляхом удосконалення методики отримання значень точок профілів горизонтальної складової напруженості магнітного поля та їх опрацювання з використанням штучних нейронних мереж та умовно- нормальних рівнянь; -розробити удосконалену інформаційно-вимірювальну систему для безконтактного визначення струмів у стінках підземних трубопроводів з реалізацією в ній запропонованих способів визначення струмів; - здійснити метрологічний аналіз розроблених способів і системи безконтактного визначення струмів у стінках підземних трубопроводів та розробити установку для експериментального дослідження метрологічних характеристик розробленої та подібних систем; - провести лабораторні, польові і промислові випробування розробленої системи безконтактного визначення струмів в стінках підземних трубопроводів. ЗМІСТ ВСТУП 6 РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ МЕТОДІВ І ЗАСОБІВ ВИЗНАЧЕННЯ СТРУМІВ У СТІНКАХ ПІДЗЕМНИХ ТРУБОПРОВОДІВ З МЕТОЮ ОЦІНКИ СТАНУ ЇХ ІЗОЛЯЦІЙНОГО ПОКРИТТЯ 12 1.1. Аналіз об'єкта контролю 13 1.2. Основні види вимірювань в процесі захисту підземних металевих трубопроводів від корозії 19 1.3. Контактні методи та засоби для дослідження стану ізоляційного покриття підземних трубопроводів і визначення струмів в їх стінках 21 1.4. Безконтактні методи та засоби для дослідження стану ізоляційного покриття підземних трубопроводів і визначення струмів в їх стінках 26 1.5. Аналіз відомих пристроїв для визначення струмів в стінках підземних трубопроводів 35 1.6. Обґрунтування напрямку дослідження 38 РОЗДІЛ 2 ТЕОРЕТИЧНІ АСПЕКТИ УДОСКОНАЛЕННЯ БЕЗКОНТАКТНОГО ВИЗНАЧЕННЯ СТРУМІВ В СТІНКАХ ПІДЗЕМНИХ ТРУБОПРОВОДІВ 41 2.1. Компоненти магнітного поля над підземними металевими трубопроводами із струмом в стінках 41 2.2. Спосіб безконтактного визначення струму в стінці підземного трубопроводу шляхом однократного вимірювання напруженості магнітного поля магнітними антенами без попередньої фіксації їх положення щодо осі цього трубопроводу 43 2.3. Отримання профілю напруженості магнітного поля над підземними трубопроводами з автоматичним визначенням координат точок вимірювання 51 2.3.1. Профілювання з використанням спеціальної конфігурації вимірювальних антен 51 2.3.2. Алгоритм згладжування даних при профілюванні з використанням трьох магнітних антен 54 2.3.3. Алгоритм проведення вимірювання та дискретизації даних при профілюванні з використанням трьох магнітних антен 57 2.4. Застосування нейромереж для безконтактного визначення струмів в стінках підземних трубопроводів 63 2.4.1. Розроблення нейромережі для контролю струму в стінці одного підземного трубопроводу 64 2.4.2. Розроблення нейромережі для безконтактного визначення струмів у стінках двох паралельних підземних трубопроводів 69 2.5. Визначення струмів у стінках підземних трубопроводів шляхом використання методики умовно-нормальних рівнянь 72 2.5.1. Визначення струму в стінках одного підземного трубопроводу шляхом використання методики умовно-нормальних рівнянь 73 2.5.2. Визначення струмів у стінках двох паралельних елекртично з'єднаних трубопроводів шляхом використання методики умовно-нормальних рівнянь 76 2.6. Вимоги до системи безконтактного визначення струмів в стінках підземних трубопроводів 80 Висновки до розділу 82 РОЗДІЛ З УДОСКОНАЛЕНА СИСТЕМА ВИЗНАЧЕННЯ СТРУМІВ У СТІНКАХ ПІДЗЕМНИХ ТРУБОПРОВОДІВ ДЛЯ КОНТРОЛЮ ЇХ ІЗОЛЯЦІЙНОГО ПОКРИТТЯ 84 3.1. Структурна схема удосконаленої системи визначення струмів у стінках підземних трубопроводів 85 3.2. Блоки і вузли удосконаленої системи визначення струмів у стінках підземних трубопроводів 89 3.2.1. Характерні особливості конструкції і електричних схем генератора сигналів КІ-1-Г системи КІ-1 90 3.2.2. Розроблення електричних схем і конструкції блока приймача КМ-П системи КІ-1 94 3.3. Особливості розроблення програмного забезпечення системи КІ-1 .102 3.4. Методика проведення безконтактних вимірювань напруженостей магнітного поля над підземними трубопроводами розробленою системою 105 3.5. Опрацювання отриманих результатів вимірювань системою КІ-1.... 108 Висновки до розділу 109 РОЗДІЛ 4 МЕТРОЛОГІЧНИЙ АНАЛІЗ РОЗРОБЛЕНОЇ СИСТЕМИ ВИЗНАЧЕННЯ СТРУМІВ В СТІНКАХ ПІДЗЕМНИХ ТРУБОПРОВОДІВ 111 4.1. Аналіз факторів впливу на точність результатів визначення струмів у стінках підземних трубопроводів 111 4.2. Методичні, інструментальні і сумарна похибки розробленої системи КІ-1 безконтактного визначення струмів у стінках підземних трубопроводів 114 4.2.1. Методичні похибки системи КІ-1 114 4.2.2. Інструментальні похибки системи КІ-1 117 4.2.3. Сумарна похибка системи КІ-1 125 4.3. Експериментальні дослідження похибок безконтактного визначення струмів в стінках підземних трубопроводів розробленою системою КІ-1 127 Висновки до розділу 130 РОЗДІЛ 5 ВИПРОБУВАННЯ РОЗРОБЛЕНОЇ СИСТЕМИ КІ-1 ВИЗНАЧЕННЯ СТРУМІВ У СТІНКАХ ПІДЗЕМНИХ ТРУБОПРОВОДІВ 132 5.1. Лабораторні випробування системи КІ-1 132 5.1.1 Методика проведення лабораторних випробувань системи КІ-1 ...132 5.1.2 Аналіз результатів лабораторних випробувань 136 5.2. Польові випробування системи КІ-1 137 5.2.1. Методика проведення польових випробувань системи КІ-1 139 5.2.2. Аналіз результатів польових випробувань системи КІ-1 140 5.3. Промислові випробування системи КІ-1 142 5.3.1 Методики проведення промислових випробувань системи КІ-1.... 142 5.3.2 Аналіз результатів промислових випробувань системи КІ-1 144 5.4. Загальний аналіз результатів випробувань розробленої системи КІ-1 і рекомендації щодо її використання 146 Висновки до розділу 147 ВИСНОВКИ 149 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 152 ДОДАТКИ 161