Определены универсальные функции преобразования, связывающие удельную нормированную вносимую эдс и её фазу трансформаторного вихретокового преобразователя для различных относительных толщин стенок труб с обобщённым параметром трубчатого изделия.
Создана модификация электромагнитного метода совместного бесконтактного контроля внешнего диаметра и электропроводности немагнитных труб на основе полученных универсальных функций преобразования.
Разработан вихретоковый метод совместного бесконтактного определения толщины стенки и средней по этой толщине электропроводности немагнитного трубчатого изделия.
Описаны электрические схемы установок для двухпараметрового контроля труб, основанные на использовании трансформаторного и параметрического вихретоковых преобразователей; на таких установках получены результаты измерений магнитных, электрических и геометрических параметров ферро-, слабоферромагнитных и немагнитных трубчатых изделий. Результаты измерений разработанными и контрольными методами хорошо согласуются между собой.
Предложена методика расчётов ожидаемых значений компонентов сигналов трансформаторного вихретокового преобразователя, определены пределы изменения электрических величин, соответствующих диапазонам изменения параметров трубчатых изделий.
Получены соотношения для определения чувствительностей и погрешностей совместного контроля mr и s трубчатого изделия.
На основе этих соотношений проведен анализ поведения погрешностей одновременного измерения mr и s при различных значениях обобщённого параметра трубчатых изделий. Показано, что с уменьшением толщины стенки ферромагнитной трубы рациональные с точки зрения достижения малых погрешностей и высоких значений чувствительности диапазоны изменения обобщённого параметра расширяются в сторону его больших значений. При этом численные значения относительных погрешностей измерения mr и s труб не превышают 2 % для рационального диапазона изменения обобщённого параметра соответствующего каждому значению относительной толщины стенки ферромагнитной трубы.
Даны примеры практического использования разработанных методов и средств для контроля параметров бурильных и обсадных труб в нефтегазодобывающей промышленности, а также для определения параметров труб на атомных станциях и других предприятиях, где были внедрены результаты данной работы (см. документы в приложении, подтверждающие внедрение).
Ключевые слова: вихретоковый преобразователь, многопараметровый контроль, магнитное поле, магнитная проницаемость, электропроводность.
Homenko V.G. Multiparameter vortex-current the transformer for noncontact monitoring of conductive tubular articles. - Manuscript.
The thesis is devoted to problems of development and research of multiparameter electromagnetic methods and implementing devices for noncontact simultaneous monitoring of magnetic, electrical and geometrical parameters of metal tubular articles in longitudinal homogeneous magnetic fields. The algorithm and modification of vortex-current method of simultaneous monitoring of electromagnetic parameters ferromagnetic and weakly ferromagnetic of funnels designed on the basis of maintaining persistence of a phase of a normalized magnetic flux in a funnel, and also share noncontact monitoring of wall thickness and medial electrical conductivity of non-magnetic tubular articles on the basis of introduction of universal functions of transformation. The relations for calculation of errors of share measuring of a relative magnetic permeability and direct-current conductivity of tubular articles are obtained.
Keywords: the vortex-current transformer, multiparameter monitoring, magnetic field, magnetic permeability, electrical conductivity.