Как работают приборы для контроля изоляции

Для определения местоположения подземных стальных газопроводов, а также проверки состояния изоляции применяется оборудование, использующее электромагнитное поле, наведенное в трубе. В газораспределительных организациях используются специализированные приборы для нахождения повреждений изоляции или более современные трассоискатели. Последние лучше. Они точнее находят коммуникацию и дефекты изоляции, хорошо визуализируют результаты поиска на дисплее (рис.1).

Рис. 1 Результаты поиска трассоискателем

Применяемые приборы используют электромагнитную индукцию — физическое явление, на котором зиждется современная цивилизация. Оно лежит в основе электрогенераторов и трансформаторов, индукционных нагревателей и датчиков, электродвигателей и металлоискателей и многих других технических устройств, делающих нашу жизнь современной и комфортной.

Про электромагнитную индукцию

Явление открыл в 1831 году английский ученый Майкл Фарадей (рис.2) — первооткрыватель и изобретатель много чего, в том числе законов электролиза, действия магнитного поля на свет и диамагнетизма. За свою жизнь он провел около 30 000 экспериментов, которые подробно проанализировал и описал.

Рис.2 Майкл Фарадей

Электромагнитная индукция — возникновение электродвижущей силы в электрическом проводнике при изменении магнитного поля. Трассоискатели обнаруживают электромагнитное поле металлической трубы или кабеля. При этом определяется электромагнитное излучение:

• наведенное в трубе токами катодной защиты;

• создаваемое вокруг трубы при прямом подключении генератора к коммуникации (гальваническое подключение);

• наведенное в трубе благодаря излучению генератора без непосредственного подключения (индуктивное подключение).

Рис.3 Металлоискатель Gauss MD Light

Первые два способа используют трассоискатели и приборы для нахождения повреждений изоляции, а третий — металлоискатели, которыми неугомонные энтузиасты обследуют поля, перелески и заброшенные деревни. Кстати, профессиональный металлодетектор Gauss MD Light (рис.3), как заявляют производители, может обнаруживать объекты на глубине до 50 м. Найти, конечно, можно. Но вот копать 50 метров — только ради реальных сокровищ!

Принцип электромагнитной локации

При работе трассоискателя генератор создаёт электромагнитное поле вокруг искомого металлического объекта, а приёмник его улавливает и определяет местоположение коммуникации. Если через протяженный проводящий объект (например, подземный газопровод) пропустить переменный ток, то вокруг проводника образуются переменное магнитное поле (рис.4).

Рис.4 Принцип электромагнитной локации

В плоскости, расположенной перпендикулярно оси проводника, линии магнитного поля будут выглядеть как концентрические окружности с общим центром, совпадающим с центром проводника. Сила магнитного поля прямо пропорциональна величине тока и обратно пропорциональна расстоянию от оси проводника. Непроводящие материалы (грунт, изоляция) практически не влияют на форму поля.

Как ищут трассу подземного газопровода

Магнитное поле вокруг газопровода определяется током, протекающим через него. Для создания тока к газопроводу подключается генератор, либо используется ток, образуемый катодной защитой. На рисунке 5 представлен способ подачи напряжения на трубу, когда ток возвращается в генератор через распределенную емкость трубы относительно земли и сопротивление утечки в местах повреждения изоляции.

Рис.5 Схема подключения генератора к газопроводу

Генератор подключается к газопроводу на выходах из земли, к конденсатосборникам, гидрозатворам. При отсутствии таких возможностей допускается подключение в газовом колодце. В этом случае необходимо:

• оформить наряд-допуск на газоопасную работу;

• персонал, выполняющий подключение, должен быть допущен к выполнению газоопасных работ в колодцах;

• колодец проверятся на загазованность;

• работы выполняются в средствах индивидуальной защиты.

При подключении генератора к трубе необходимо зачистить краску, загрязнения, следы коррозии до металлического блеска для обеспечения надежного электрического контакта. Генератор заземляется штырем. Чем меньше сопротивления заземления, тем больше ток, протекающий по газопроводу, тем лучше сигнал. Устанавливать штырь необходимо как можно дальше (5 – 10 м) от газопровода в направлении, перпендикулярном его оси. Для уменьшения сопротивления заземления можно увлажнить место установки штыря раствором поваренной соли. Возможно использование двух штырей, которые следует разнести между собой и от газопровода на максимальное расстояние.

Для определения величины и направления переменного магнитного поля от тока в газопроводе используется электромагнитная антенна. Ее действие основано на явлении электромагнитной индукции – при изменении магнитного потока, пересекающего рамку, на выводах этой рамки образуется напряжение. Это напряжение пропорционально числу силовых магнитных линий, пересекающих рамку. Поэтому сигнал с магнитной антенны максимален, когда ее ось направлена по касательной к направлению магнитных линий и минимален при их взаимно-перпендикулярном расположении.

Поиск повреждений изоляции

Обнаружение места повреждения изоляции основано на измерении разности потенциалов, которая образуется от тока утечки через повреждение изоляции на поверхности грунта. Картина растекания тока в месте контакта с грунтом представлена на рисунке 6. Максимальный ток утечки протекает вблизи места контакта, а линии равного тока расположены вблизи места контакта радиально.

Рис.6 Растекание тока от повреждения изоляции

Плотность тока и разность потенциалов очень быстро уменьшаются при удалении от контакта. Если под изоляцию попала влага и растеклась под ней, то место распространения потенциала на поверхности земли может не совпадать с местом повреждения изоляции.

В следующей статье расскажем о приборах для поиска повреждений изоляции.

 Автор статьи: Вершилович Владислав Адамович

- Место работы - ООО «Газпром газораспределение Нижний Новгород»

- Автор популярных книг и учебных пособий по устройству и эксплуатации газового оборудования

Пройдите курсы по промышленной безопасности
И получите удостоверение

Подробности здесь