Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Современное состояние работ в области контроля утечек подземных трубопроводов 8
1.1 Постановка задачи контроля и анализ условий работы прибора 8
1.2 Анализ типовых дефектов уложенных в грунт трубопроводов 10
1.3 Анализ методов контроля подземных трубопроводов 23
1.4 Обзор средств акустического контроля состояния подземного трубопровода на предмет обнаружения мест утечек 36
1.5 Обзор переносных акустических течеискателей 44
1.5.1 Акустический течеискатель ТА12 (Фирма "АКА-ГЕО",
г. Москва) 45
1.5.2 Течеискатель специализированный АЭТ-1МСС (НИИ Интроскопии, г. Томск) 46
1.5.3 ТечеискательптТЖОШХНЬ 4000" Фирма "8ЕВАКМТ"(Германия) 47
1.6 Выводы 49
ГЛАВА 2. Разработка электропотенциального метода выявления негерметичных участков трубопровода, уложенного в грунт 50
2.1 Физическая сущность электропотенциального метода 50
2.2 Исследование распределения электрического потенциала в зоне течи 53
2.3 Оптимизация размещения электродов для выявления негерметичного участка 57
2.4 Выводы 66
ГЛАВА 3. Обнаружение негерметичных участков уложенных в грунт трубопроводов путем регистрации создаваемых течью колебаний 67
3.1 Модельное представление источника колебаний при наличии течи 67
3.2 Анализ распределения по поверхности грунта колебаний, создаваемых имеющейся в трубопроводе течью 71
3.3 Разработка специализированных датчиков для регистрации создаваемых течью колебаний в жёстком и мягком грунте 76
3.4 Выводы
ГЛАВА 4. Практическая реализация результатов исследований 80
4.1 Комплексный подход к определению места повреждения подземного трубопровода 80
4.2 Прибор акустического контроля состояния трубопровода ПТ 14М.
4.2.1 Результаты проведённых теоретических и экспериментальных исследований 82
4.2.2 Подготовка прибора ПТ-14 к работе и порядок работы 88
4.3 Разработка и исследование схем отдельных узлов прибора контроля состояния трубопровода ПТ 14М 92
4.3.1 Датчики прибора контроля состояния трубопровода ПТ 14М.92
4.3.2 Электронный блок 94
4.4 Практическая реализация электропотенциального метода обнаружения негерметичных участков трубопроводов 95
4.5 Выводы 105
Заключение 106
Список использованной литературы
- Анализ типовых дефектов уложенных в грунт трубопроводов
- Исследование распределения электрического потенциала в зоне течи
- Разработка специализированных датчиков для регистрации создаваемых течью колебаний в жёстком и мягком грунте
- Подготовка прибора ПТ-14 к работе и порядок работы
Введение к работе
1.1. Актуальность.
Структура современных трубопроводных коммуникаций крайне несовершенна. В них по прежнему преобладают недолговечные металлические трубы (в среднем по России 70 %). Уже через 5-10 лет они начинают терять герметичность и пропускную способность. Как следствие, уровень износа основных фондов отрасли водо - канализационного хозяйства в последнее время достиг более 40 %, 300 тыс. км трубопроводов (в целом по России) нуждаются в срочном капитальном ремонте, а более 50 тыс. км подлежат замене из-за аварийного состояния. По расчетам специалистов при сохранении нынешних темпов ремонта в XXI веке инженерные сети ЖКХ будут изношены до 70 % и более, потери воды возрастут до 60 %, и стоимость жилищно-коммунальных услуг, оказываемых населению, возрастет в 2-2,5 раза.
Для снижения потерь ресурсов при транспортировке важно надежно обнаруживать место утечки жидкости из трубопровода. При этом достоверность контроля зависит от многих факторов, в том числе, от объема вытекшей из трубопровода жидкости. Для решения этой важной задачи целесообразно использовать комплекс средств неразрушающего контроля основанных на различных физических методах и адаптируемых под изменяющиеся условия контроля.
1.2. Состояние проблемы.
Проблема обнаружения утечек в трубопроводах, уложенных в грунт, в настоящее время решается приборами, основанными на акустическом методе. К ним относятся расходомеры, акустические корреляционные течеискатели, с датчиками, устанавливаемыми на концах исследуемого участка, и мобильные акустические течеискатели, работающие по принципу прослушивания шума утечки с поверхности земли. Как правило, используются все три вида акустических течеискателей, что позволяет сначала определить участок с предполагаемым повреждением, а затем локализовать его. Известны и широко используются на практике акустические течеискатели фирм «МЕТРАВИБ» (Франция), «FUJI ТЕСОМ» (Япония) ТЕАККОРР-4000 (Украина), «АКА» и «ВЕКТОР» (Россия). Существующие мобильные акустические течеискатели имеют различную чувствительность при изменении параметров грунта и не позволяют выявлять утечки в безнапорных трубопроводах, используемых в системах слива и канализации. Кроме того, чувствительность известных мобильных акустических течеискателей существенно уменьшается по мере увеличения объема воды, вытекшей из течи.
1.3. Цель работы и задачи исследования.
Цель данной работы - повышение эффективности выявления негерметичных участков трубопроводов уложенных в грунт, за счет дополнительного применения электрических средств контроля и совершенствования акустических мобильных течеискателей.
Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:
исследовать возможность обнаружения негерметичных участков по изменению удельной электрической проводимости грунта электропотенциальным методом;
получить зависимости регистрируемых электропотенциальным методом сигналов при различных вариантах размещения электродов относительно течи;
определить рациональную схему размещения токовых и потенциальных электродов при поиске негерметичных участков;
найти технические решения, обеспечивающие выравнивание чувствительности мобильных акустических средств для грунтов с различными параметрами.
1.4. Методы исследования:
Для теоретических исследований электропотенциального метода выявления мест утечки применялось математическое моделирование на основе метода конечных элементов. Для оцен-
ки достоверности полученных расчетных результатов проводились экспериментальные исследования на физической модели. Для совершенствования мобильных акустических средств применялись как расчетные, так и экспериментальные исследования.
1.5. Научная новизна работы заключается в следующем:
предложен комплексный подход для обнаружения негерметичных участков уложенных в грунт трубопроводов, в том числе безнапорных, основанный на дополнительном применении электропотенциального метода;
разработана математическая модель, описывающая распределение исходного и добавочного электрического потенциала электрического поля установленных в произвольных точках токовых электродов при наличии и отсутствии жидкости в дефектной зоне;
получены обобщенные зависимости распределения добавочного электрического потенциала при различных вариантах размещения токовых электродов и уложенного в грунт трубопровода с вытекшей через несплошность жидкостью;
установлены рациональные межэлектродные расстояния электродов и их наиболее эффективное размещение относительно контролируемого трубопровода для выявления в нем негерметичных участков;
определен максимально допустимый шаг установки системы электродов, обеспечивающий регистрацию утечки по изменению регистрируемого между потенциальными электродами напряжения;
разработаны новые конструкции измерительных акустических преобразователей с повышенной чувствительностью, учитывающие влияние плотности грунта на коэффициент передачи акустического сигнала.
1.6. Практическая ценность работы заключается в том, что:
разработана методика электропотенциального метода обнаружения негерметичных участков трубопроводов уложенных в грунт на базе серийно выпускаемой аппаратуры для электроразведки;
разработана методика обнаружения негерметичных участков трубопроводов на основе комплексного применения акустических и электропотенциального методов контроля.
1.7. Реализация и внедрение результатов работы:
разработанная методика электропотенпиального метода обнаружения негерметичных участков трубопроводов уложенных в грунт на основе системы многоэлектродного зондирования «ERA-Multimax» внедрена в составе созданной комплексной передвижной лаборатории «ИНСПЕКТОР-Авто» для обследования уложенных в грунт трубопроводов;
с помощью комплексной передвижной лаборатории «ИНСПЕКТОР-Авто» обследовано более 16 км уложенных в грунт трубопроводов и выявлено более 47 негерметичных зон, подтвержденных после вскрытия грунта.
1.8. Апробация работы.
Основные результаты работы доложены и обсуждены на 3-ей международная научно -технической конференция «Диагностика трубопроводов» (Москва ), на 2-ой международной научно - практической конференции «Энергопотребление и энергосбережение: проблемы, решения (Пермь), на 7-й Международной конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности» (Москва), на 4-ой международная научно -практической конференция «Энергопотребление и энергосбережение: проблемы, решения» (Пермь), на межрегиональной научно - практической конференции «Жилищно - коммунальное хозяйство и энергетика в 21 веке» (г. Ростов - на - Дону), на НТС в ЗАО "НИИИН МНПО «СПЕКТР», ЗАО «Конструкция», 000 «ГлобалТест» и МГУПИ.
1.9. Публикации.
По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, из них 3 в журнале, признанном ВАК научным изданием. Список работ приведен в автореферате.
1.10. Структура и объем диссертации.
Анализ типовых дефектов уложенных в грунт трубопроводов
Все способы течеискания [4, 34, 36 - 38, 40-44, 4750, 58, 66] базируются на регистрации проникающих через течи веществ. При этом могут регистрироваться изменения давления в объекте вследствие утечки рабочего вещества или натекания газа, изменение массы объекта, появление на поверхности пятен или образование струек при утечки жидкости и т.п.
Однако, как правило, фиксируют перетекание специально подобранных пробных веществ (ПВ), обуславливающих заметную реакцию регистрирующего устройства на их проникновение [63]. В технике течеискания к ПВ предъявляются специфические требования: они должны хорошо проникать через течи (иметь меньшие вязкость и молекулярную массу), хорошо обнаруживаться средствами контроля, не оказывать вредного воздействия на обслуживающий персонал и контролируемые изделия. В ряде случаев в качестве ПВ оказывается возможным использовать рабочие вещества или воздух.
Наивысшую чувствительность обеспечивают газоаналитические методы, когда фиксируют изменение состава газовой среды, связанной с проникновением ПВ через течи. Чем сильнее ПВ отличается от исходного состава газа и чем острее реагирует на появление ПВ устройство, выбранное в качестве чувствительного элемента, тем выше чувствительность контроля.
При вакуумных испытаниях чувствительный элемент размещают в вакуумном объёме, соединённым с контролируемым объектом, и ПВ попадает извне обдувом поверхности или наложением камер (чехлов). При атмосферных испытаниях чувствительный элемент течеискателя регистрирует наличие вытекающего ПВ у поверхности объекта и путём отбора пробы щупом.
В зависимости от назначения контролируемого объекта , требований к степени герметичности, конструктивно - технологических особенностей, технико - экономических характеристик контроля выбирают тот или иной метод течеискания [ 34].
Электронозахватные течеискатели различных типов существенно разняться по принципу действия, но объединены в единый класс приборов, способных фиксировать появление электроотрицательных пробных веществ элегаза, фреонов, кислорода и других по образуемым ими отрицательным ионам. Так, например, вакуумные испытания на герметичность могут быть проведены с помощью вакуумметра течеискателя, магнитный электрозаряд ный преобразователь которого обычно для таких преобразователей коллектора положительных ионов, содержит коллектор отрицательных ионов. Возрастание тока этого коллектора свидетельствует о проникновении в вакуум электроотрицательного пробного вещества. С наибольшей чувствительностью фиксируется элегаз (шестифторовая сера SF). Порог чувствительности лежит в диапазоне 10 -ЮПа.
Для регистрации утечек электроотрицательных пробных веществ в атмосферу, в частности, утечек газа, может быть применен течеискатель, названный плазменным и реагирующий на пробные вещества изменением частоты срыва высокочастотного генератора. Через стеклянную трубку нате-катель, находящуюся в поле плоского конденсатора, с помощью механического вакуумного насоса прокачивается с определенной скоростью воздух, отбираемый от испытуемой поверхности, так что в трубке поддерживается давление 10-30 Па. Высокочастотный генератор ионизирует воздух внутри трубки. Возникает тлеющий разряд и демфирующий контур, срывающий высокочастотную генерацию. Происходит рекомбинация ионов, повышающая добротность контура. Генератор вновь возбуждается и процесс повторяется определенной частотой. Появление в трубке электроотрицательного вещества изменяет скорость рекомбинации ионов, частота срывов возрастает пропорционально концентрации примеси.
Для проведения атмосферных испытаний на герметичность изделий, в которые может быть подано электроотрицательное пробное вещество, предназначен течеискатель, действие которого основано на уменьшении электропроводности разрядного промежутка при попадании в него электроотрицательного пробного вещества вследствие значительно более интенсивной рекомбинации положительных ионов с медленными отрицательными ионами, чем с быстрыми электронами. С помощью такого течеискателя, в случае размещения проверяемого изделия в среде электроположительного газа (например азота, аргона), может быть также зафиксирована утечка воздуха, в состав которого входит электроотрицательный газ - кислород. Порог чувствительности течеискателя к утечке элегаза, фиксируемой с наибольшей эффективностью, составляет 7x1 Ом Па/с.
Инфракрасные приборы, основанные на поглощении инфракрасных лучей, получили широкое применение в различных отраслях промышленности для определения концентрации окиси углерода (СО), двуокиси углерода (С02), аммиака (NH4) и других газов. Это объясняется тем, что в инфракрасной области спектра газы имеют весьма интенсивные и отличительные друг от друга по положению в спектре полосы поглощения. Инфракрасные лучи поглощают все газы, молекулы которых состоят не менее чем из двух различных атомов. Этим определяется широкий круг пробных веществ, которые можно использовать в процессе контроля герметичности изделий (закись азота, пары фреона, аммиак и др.). В зависимости от принципа действия лу-чеприемника инфракрасные устройства делятся на несколько групп.
На Рис. 1.33. схематично показан оптико-акустический лучеприем-ник/, в котором находится газ, способный поглощать инфракрасные лучи. Окно 2 этого лучеприемника выполнено из материала, пропускающего инфракрасное излучение. Через это окно поступает поток инфракрасного излучения от источника 3, прерываемый с определённой частотой обтюратором 4, приводимым в действие синхронным двигателем 5.
Исследование распределения электрического потенциала в зоне течи
На основе разработанной модели методом конечных элементов были проведены исследования распределения электрического потенциала при различных вариантах размещения электродов. На Рис. 2.3 изображены зависимости показаний системы при расположении токовых и потенциальных электродов на поверхности грунта. Токовые электроды расположены на одной линии с утечкой, потенциальные электроды располагаются на расстоянии h до 6 метров по обе стороны от токовых.
Строго говоря, такая система является симметричной относительно плоскости у=0 и показания для отрицательных сдвигов потенциальных электродов по у должны совпадать с показаниями для положительных. Разница в результатах, особенно для больших значений х объясняется несимметричностью конечно-элементной модели и может быть отнесена к расчетным погрешностям. Провал на кривой при h=0 объясняется резким падением показаний до 0 при приближении потенциальных электродов к токовым. Это справедливо только при условии, что потенциальные и токовые электроды лежат на одной глубине, в данном случае - на поверхности.
На графиках видно, что при удалении потенциальных электродов от токовых (в данном случае и от утечки) максимум сигнала по координате х смещается в сторону больших значений. Абсолютный максимум показаний достигается сразу за токовыми электродами (х = 3,5 м) при условии, что и потенциальные и токовые электроды лежат на одной прямой. Нормировка вносимой разности потенциалов по значению потенциала в этой точке без утечки даст значение 0,065 (6,5 %).
При сдвиге потенциальных электродов до h = ±4м, максимум лежит в пределах х = 3,5...4,5ми существенно удаляется по х при дальнейшем увеличении h. На Рис. 2.4 изображены показания системы при движении потенциальных электродов относительно токовых и утечки для X = 4 м. х, m
При сдвиге токовых элеткродов относительно утечки картина меняется. На Рис. 2.5 изображены зависимости, аналогичные Рис. 2.3 только для значения у = 4 м. Максимум наблюдается при сдвиге потенциальных электродов в сторону утечки (h = 2 м). Показания системы при таком расположении токовых электродов относительно утечки показаны на Рис. 2.6. Максимум показаний составляет более 60% от максимально возможного (при = 0).
Дальнейший сдвиг толковых электродов относительно утечки приводит к снижению уровня сигнала ниже 50% от максимально возможного. На Рис 2.6. показаны зависимости, аналогичные Рис. 2.2 и Рис. 2.4, для сдвига токовых электродов относительно утечки на у = 6м. При таком расположении системы невозможно получить сигнал уровня 50% от максимума при любом расположении потенциальных электродов.
На основе результатов, показанных на Рис. 2.4 и Рис. 2.6, можно сделать следующие выводы для случая, когда токовые и потенциальные электроды расположены на поверхности: при фиксированных глубине залегания трубы и расстоянии между токовыми электродами можно подобрать оптимальное расстояние между потенциальными электродами и шаг установки электродов.
В данном случае (для глубины залегания трубы 1,5 м и расстояния между токовыми электродами 6 м) оптимальным является расположение потенциальных электродов на расстояни 8 м друг от друга на одной линии с токовыми. При таком расположении электродов шаг установки вдоль оси не более 8 м по оси обеспечит уровень показаний не менее 50% от максимально возможных. Перемещать потенциальные электроды относительно токовых в данном случае нецелесообразно, т.к. это не позволит увеличить шаг установки токовых электродов. Для локализации утечки после ее обнаружения шаг можно уменьшить.
Рассмотрим возможность заглубления токовых и/или потенциальных электродов в грунт. Будем считать, что погружаемый электрод изолирован от грунта на по всей длинне. Контакт с грунтом происходит только на самом конце электрода.
Результаты расчета при заглублении как токовых, так и потенциальных электродов представлены на Рис. 2.8. В этом случае максимум показаний существенно (примерно в 5 раз) превышает максимум для случая, когда электроды расположены на поверхности. Но при сдвиге потенциальных и токовых электродов на 4 м уровень показаний падает более чем в два раза (Рис. 2.9). В случае сдвига потенциальных электродов относительно токовых наблюдается ещё более сильное падение показаний, к тому же, максимум сильно смещается по х. Нормировка вносимой разности потенциалов по значению потенциала в этой точке без утечки даёт значение 0,0048 (0,48 %) в области максимума. Эта величина весьма мала и возможность ее регистрации весьма проблематична.
Заглубление токовых электродов при расположении потенциальных на поверхности увеличивает показания примерно на 50% по сравнению с исходным случаем (все электроды расположены на поверхности). Уровень сигналов при сдвиге электродов позволяет осуществлять контроль с тем же шагом (Рис. 2.10, Рис. 2.11). Нормировка вносимой разности потенциалов по значению потенциала в этой точке без утечки даёт значение 0,31 (31 %) в наиболее выгодной точке контроля.
Разработка специализированных датчиков для регистрации создаваемых течью колебаний в жёстком и мягком грунте
Грунт, окружающий трубу на различных участках, не однороден: давление, плотность, сжимаемость и другие параметры грунта могут изменяться в широких пределах, влияя на скорость как механических, так и акустических колебаний. В результате этого показатель преломления изменяется в объеме грунта, окружающего трубу с течью, что приводит к рассеиванию волн, генерируемых за счет пульсации потока вытекающей через течь жидкости. Возникающие при этом продольные и поперечные волны распространяются с разными скоростями Vnp и V„on, соответственно. Закономерности прохождения акустических и сейсмических волн через грунт исследовались при изучении землетрясений [51, 52], а также при решении задач сейсморазведки [69-71]. На основе теоретических и экспериментальных данных было установлено, что Vnp, а также соотношение Vnp/Vnon растут с увеличением плотности грунта.
Поперечные звуковые и механические колебания волн возникают и при отсутствии течи, создавая шумовую составляющую, маскирующую воздействие течи.
Можно предположить, что для мягкого грунта с низкой плотностью отношение Vnp/Vnom а, следовательно, и отношение "сигнал/помеха" будет существенно выше, чем для жесткого грунта с высокой плотностью. С другой стороны, затухание колебаний в мягком грунте будет значительно выше, чем в жестком. Таким образом, для надежного выявления негерметичных участков необходимо повышать отношение "сигнал/помеха" для жесткого грунта и абсолютную чувствительность для мягкого.
Распространения колебаний в грунте - весьма сложный процесс, зависящий от многих, трудно поддающихся теоретическому исследованию факторов. К ним относятся плотность грунта, его вязкость, однородность, влажность, размеры и форма отверстия течи, конфигурация трубопровода, глубина залегания трубопровода, давление жидкости и т.д. В связи с этим были проведены экспериментальные исследования. В известных работах [36] экспериментальные исследования проводились на физических моделях, представляющих собой трубопровод с калиброванным отверстием помещённый в грунт (обычно песок). В процессе исследований регулировалось давление воды в трубопроводе и диаметр отверстия под течь. Возникающие акустические колебания регистрировались пьезоэлектрическим датчиком (микрофоном). Проведённые исследования и опыт практического применения мобильных средств акустического течеискания позволили определить частотный диапазон -100 ... 2000Гц, в который укладываются возникающие акустические колебания. Вместе с тем, принятые в известных работах физические модели не позволяю в требуемом объёме провести исследования влияния свойств грунта на возникающие под влиянием течи акустические и механические колебания, установить важные для практики закономерности их распространения.
Для обеспечения возможности работы на реальных участках была разработана физическая модель с вибратором, помещаемым в грунт. Имитатор воздействия течи, реализующий предложенную модель, схематично показан на Рис. 3.1. Он состоит из, по меньшей мере, одного вибратора 1, с полусферическим наконечником 2, закрепленного через резиновую прокладку 3 в трубе 4. Во внутренней полости трубы 4 находится электронный блок 5 управления вибратором с источником питания. Органы управления вибратором размещены на пульте 6, соединенным с электронным блоком 4 электрическим кабелем. Для изменения углового положения имитируемой течи возможен как поворот всей трубы относительно оси, так и размещение нескольких вибраторов с различной угловой ориентацией и их переключение при исследованиях.
При проведении исследований имитатор размещался на заданной глубине в грунте. Для этого в грунте с помощью бура подготавливалась цилиндрическая полость.
Для плотного прилегания наконечника 2 вибратора к грунту он выполнялся с возможностью радиального перемещения до упора в поверхность грунта. Это осуществляется с помощью электропривода, прижимающего вибратор с усилием, регулируемым путём сжатия пружины.
Вибратор может совершать колебания с заданной амплитудой 0,3...0,8 мм и частотой от 40 до 2000 Гц. 12 3 Распределение нормированных тангенциальной и нормальной компонент механических колебаний на поверхности при жёстком и мягком грунтах.
Эксперименты проводились на мягком и жёстком грунтах при частотах вибрации/=120, 240, 480, 960 и 1920 Гц. Глубина залегания имитатора составляла 2 м, а амплитуда вибрации варьировалась от 0,3 до 0,5 мм. Цель экспериментов состояла в определении закона изменения параметров вибрации грунта на его поверхности. Все результаты, полученные при одинаковой частоте / колебаний вибратора, нормированы по максимуму сигнала, полученного на соответствующей частоте/при регистрации колебаний, нормальных к поверхности жёсткого грунта. Полученные результаты показали, что с уменьшением частоты достигается меньшее затухание вибрации как в мягком, так и в жестком грунте, однако законы пространственного изменения нормированной амплитуды сигнала остается
Подготовка прибора ПТ-14 к работе и порядок работы
Приборный комплекс для практической реализации электропотенциального метода обнаружения негерметичных участков трубопроводов должен состоять из источника питающего напряжения, электродов и измерительного блока.
Подобные комплексы применяются в электроразведке при исследовании пластов земли на предмет наличия в них полезных ископаемых.
Для электроразведки небольших глубин с поверхности Земли и в горных выработках используются различного рода переносная аппаратура и оборудование, состоящие из ряда блоков, общей массой 20 - 100 кг. Она чаще всего имеет о дин-два канала измерения разностей потенциалов.
Для работ на постоянном токе и низкой частоте (до 20 Гц) применяются комплекты, состоящие из генератора с аккумуляторным или батарейным питанием и микровольтметра. Примером могут служить отечественные из мерители кажущихся сопротивлений (ИКС), автокомпенсатор электроразведочный (АЭ), аппаратура низкой частоты (АНЧ) и др. [?].
Оценим возможность применения тока низкой частоты вместо постоянного тока. Для этого оценим параметр Ценека [?], определяющий подобие электромагнитных процессов в проводящих средах применительно к грунтам, имеющим Параметр Ценека вычисляется по формуле Pc=R2[iocoa, (4.1) где R -линейных размер объекта; со = 2izf- круговая частота; До- магнитная постоянная; а- удельная электрическая проводимость среды. В качестве линейного размера в данном случае следует взять расстояние между токовыми электродами, составляющее не более 10 м. Максимальная удельная электрическая проводимость грунта аг 10" См/м, До= 4л;х10" Гн/м. Для проявления неравномерности распределения плотности тока необходимо, чтобы параметр Ценека превышал 1. В рассматриваемом случае для грунта он составляет величину Рсг /х1(Г6. (4.2)
Таким образом, заметное изменение распределение плотности тока может наблюдаться, начиная с частот не менее 100 кГц. Это позволяет для решения данной конкретной задачи использовать как постоянный, так и импульсный и переменный.
Вместе с тем, проведенные эксперименты показали, что применение тока промышленной частоты приводит к появлению существенного фона. Это связано как с наводками по магнитному поля, так и с созданием паразитной разности потенциалов между потенциальными электродами за счет «блуждающих» токов. В комплект аппаратуры и оборудования обычно входят следующие блоки.
Машинные генераторы, батареи, аккумуляторы постоянного тока, которые предназначены либо для непосредственного питания заземлений, либо являются источником энергии для получения напряжений разной частоты и формы, питающие заземления или незаземленные контуры. Машинные генераторы работают от двигателя автомобиля или бензоэлектрических агрегатов. Для работ могут использоваться наборы анодных батарей напряжением до 100 В или аккумуляторов.
Измерители или регистраторы тока в питающих линиях, сила которого может меняться от 0,01 до 100 А.
Измерители или регистраторы разностей потенциалов, предназначенные для определения амплитуд, а на переменном токе и фаз сигналов в приемных линиях. Это могут быть микро- или милливольтметры, осциллографы или магнитные регистраторы. Они бывают аналоговыми, когда сигналы получаются в видимой форме на стрелочных приборах. Сейчас чаще применяются цифровые приборы, в которых сигналы кодируются в двоичном цифровом коде, а затем их цифровые значения высвечиваются на шкале прибора или записываются на регистратор.
Измерительные и регистрирующие приборы для электроразведки отличаются следующими техническими характеристиками: частотным или временным диапазоном; динамическим диапазоном: пределы измерений разностей потенциалов меняются от 0,01 до 1000 мВ; пороговой чувствительностью порядка 10 мкВ и точностью в этих пределах ; входным сопротивлением свыше 1 Мом; высокой помехозащищенностью, особенно от помех промышленной частоты 50 Гц; иногда возможностью ручной или автоматической установки нуля прибора для компенсации электродных разностей потенциалов; наличие микропроцессоров, обеспечивающих измерение, контроль и обработку информации; способами и источниками питания электронных схем; способностью работать в сложных полевых условиях и т.п.
В качестве токовых электродов используются стальные, а для потенциальных - медные или латунные электроды длиной 0,3... 1 м и диаметром 1...3 см.
На основе проведенного анализа имеющегося оборудования для электроразведки было принято решение реализовать разработанный метод контроля на основе следующего оборудования:
Электроразведочный генератор ВП-60 предназначен для возбуждения в заземленной линии прямоугольных разнополярных импульсов стабилизированного тока при съемках методами сопротивлений и ВП. Возможна работа как в импульсном (РПИ-2), так и в частотном (РПИ-1) режимах.
Малогабаритный электроразведочный генератор ВП-60 предназначен для возбуждения в заземленной линии прямоугольных разнополярных импульсов стабилизированного тока при съемках методами ВП и сопротивлений. Возможна работа как в импульсном режиме со скважностью 2, так и в частотном режиме без пауз (РПИ-1).
Управление работой генератора осуществляется с помощью клавиатуры и жидкокристаллического индикатора (ЖКИ). На ЖКИ отображаются как заданные оператором рабочие параметры, так и текущее состояние генератора (отсутствие стабилизации тока, напряжение питания). Предусмотрена защита от короткого замыкания выхода и от перенапряжения в линии АВ.
Аппаратура предназначена для проведения электроразведочных работ методом электротомографии и для автоматизации процесса измерений при проведении работ методом ВЭЗ на частотах: 1,22; 2,44; 4,88; 9,76; 19,52; Гц. Аппаратура «ERA-Multimax» состоит из модернизированных измерителя и генератора аппаратуры «ERA-MAX» и адаптера «ERA-Multimax». (Возможна модернизация аппаратуры ERA-MAX любых модификаций).
