专利名称：石油管道检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种管道缺陷检测装置，主要是一种在役的石油管道缺陷检测装 置，特别涉及到漏磁管道检测技术。(二) 背景技术管道内检测技术是用于判断管道腐蚀失效风险并使之量化的一种管道完整 性管理工具，按照检测方式的不同可以分为漏磁通型、超声波形、涡流型、远场 涡流型、电磁声型等。其中，漏磁检测是目前较为成熟且工业应用最为广泛的管 道内检测技术。应用该技术能检测出管道内、外腐蚀产生的金属损失缺陷，对被 检测管道清洁度要求低，主要用于石油管道的缺陷检测。与本发明相关的公开报道有1、"管道漏磁检测技术及应用"(《管道技术与应用》2009年第02期) 一文中主要介绍了漏磁检测系统的三个组成部分 漏磁检测器、地面标记系统和数据分析系统，主要介绍了漏磁检测器的结构及工 作原理。2、"天然气管道缺陷检测器泻流装置"(《清华大学学报》自然科学版， 2008年第1期) 一文中研制了一种通过气动控制泻流实现天然气管道检测器速 度控制的装置。该装置利用管道内检测器前后天然气的压力差作为驱动力，根 据检测器速度要求，驱动气缸的活塞实现泻流通道的开关。3、"基于超长波与分 布天线阵的管道机器人的定位技术"(《机器人》2009年第2期)中分析了超长 波发射器的磁场分布，在此基础上设计了车或船载天线接收装置，实现了地面和 水下未知管道内机器人的管外定位技术。4、"基于低频电磁波的管道机器人定位 技术"(《控制工程》2007年51期)给出了基于磁偶极子模型的超低频电磁波磁 场分布，提出的基于超低频电磁波的多传感器管道机器人示踪定位模型。虽然已有关于管道内检测技术的公开报道，但是这些巳有技术并没有解决由 于管内液体压力的变化使检测器运行速度不稳定，使检测的准确性受到影响，对 管道缺陷的定位精度低，管内外数据信息传输不及时等问题。(三) 发明内容本发明的目的在于提供一种能对管道内缺陷及时定位，提高管道缺陷定位精度的石油管道检测系统。本发明的目的是这样实现的其组成包括励磁装置l、检测装置2、里程轮 3、数据处理单元4、基于超低频电磁脉冲发射器的管内外数据传输装置6、基于 22Hz的低频信号发射器9、基于22Hz的低频信号接收器10、驱动装置7、速度 控制装置8、接收传感器阵列ll、数据分析单元12;检测装置2连接在励磁装 置1后，里程轮3安装在数据处理单元4外，数据处理单元4前端通过万向节5 与检测装置2相连，数据处理单元4后端通过万向节5与基于超低频电磁脉冲发 射器的管内外数据传输装置6相连，基于超低频电磁脉冲发射器的管内外数据传 输装置6通过万向节5与驱动装置7相连，在驱动装置7后面设置速度控制装置 8，在基于超低频电磁脉冲发射器的管内外数据传输装置6上安放有基于22Hz 的低频信号发射器9，在埋设有被测管道的地面上设有基于22Hz的低频信号接 收器10，数据分析单元12通过接收管内信息的传感器阵列11与基于超低频电 磁脉冲发射器的管内外数据传输装置6以及基于22Hz的低频信号发射器9互通 信号。本发明还可以包括1、 所述励磁装置由用于调节磁化间隙的调节螺栓、衔铁、永久磁铁和钢刷 组成，永久磁铁、钢刷、管道之间形成一个闭合的磁通回路，将管道磁化，使局 部管道处于磁饱和的状态。2、 所述检测装置由磁传感器和探头组成。3、 所述里程轮是由磁铁和霍尔元件传感器组成，共有2-3个里程轮，进行 数据分析时求其平均值。4、 所述数据处理单元由数据采集、数据压缩、数据存储三部分组成，以FPGA 为核心构成多通道高速数据采集单元，将采集到得数据送到数据压縮单元，数据 压縮单元以DSP为核心，用压縮编码方式进行缺陷数据压縮后存储。5、 所述基于超低频电磁脉冲发射器的管内外数据传输装置由电压转换器、 微处理器、单片机、功率放大器、数模转换器、发射线圈组成，检测到得数据信 息经过数据处理后，经通信数据总线传入微处理器单元，通过输出控制信号到单 片机改变发射电磁脉冲信号的幅值和频率，实现向管外的数据传输。6、 所述速度控制装置，其特征是所述速度控制装置由测速发电机、控制器、涡轮蜗杆、定盘、伸缩叶片组成。首先，在定盘上开2到3个节流孔用于安 放伸縮叶片；其次，将测速发电机连接到里程轮上，将检测到的速度值传入控制 器中，确定当前速度的范围，控制涡轮蜗杆的前后拉动幅度，从而带动定盘上的 伸縮叶片，控制伸縮叶片的开启大小，实现对管道检测器的速度控制。本发明的装置的工作原理及主要特点为靠油压和速度控制装置在管道中稳 定运行的管道缺陷检测器用磁铁节将待测管道磁化，使管道局部处于磁饱和状 态，当遇到缺陷时，则缺陷周围产生漏磁场，磁传感器将所检测到的漏磁信号和 里程轮信息传至数据处理单元进行缺陷分类、数据压縮后存储，由管内外数据传 输装置发送到地面，通过地面信号接收车上的磁感应天线接收阵列接收这一时段 内的管内信息并结合22HZ信号发生器所记录的定时定位信息进行数据分析后， 及时的确定缺陷位置，提高了缺陷定位的精度。漏磁检测器在管内通过液体在驱动皮碗表面产生的压力差形成驱动力向前 行走，由于管内液体压力的变化使检测器运行速度不稳定，使检测的准确性受到 影响，所以给出了一个速度控制装置，改变驱动面表面与液体接触的大小，进而 改变驱动力，达到调整检测器运行速度的目的。在管道检测器本体上安装一个22Hz的低频信号发射器，在地面上每隔一段 距离安装一个该发射器的接收装置，通过对22Hz信号的发射和接收完成对管道 检测器运行过程的定时定位，结合里程轮内的数据信息，可以提高缺陷定位的精 度。管内外数据传输装置可以实现对管内检测到的数据的定时传输，不但降低了对存储量的要求，而且可以及时的分析管道缺陷状况。该装置的实现过程为管道内通过磁传感器检测到数据信息传入数据处理单元进行数据压縮和暂时存储， 每隔一段时间，将处理完的数据通过超低频电磁脉冲信号发射器发射出去，传输 到地面后由磁感应接收天线接收超低频的电磁脉冲信号并检测出电压信号，将数 据送入数据解压缩单元，恢复出原始检测数据，通过数据分析确定缺陷的状况。本发明的优点主要包括1、通过安装速度控制装置，调节了管道检测器的运行速度，减少了管道缺 陷漏检的情况。缺陷定位装置，实现了管 道检测器在运行过程中的定时定位，并将其记录的数据用于缺陷位置分析，提高 了管道缺陷的定位精度。3、 通过安装基于超低频电磁脉冲发射器的管内外数据传输装置，实现了管 内外数据信息的定时传输，有利及时的发现管内的缺陷位置。(四)
图l是本发明的结构示意图； 图2是本发明的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述结合图1，本发明的漏磁检测器根据在检测过程中各部分所完成功能的先后 顺序不同依次为1、 驱动装置7。漏磁检测器在管内通过液体在驱动皮碗表面产生的压力差形成驱动力向前行走，由于管内液体压力的变化使检测器运行速度不稳定，使检测的准确性受到影响，所以要通过速度控制装置8改变驱动面表面与液体接触的 大小，进而改变驱动力，达到调整检测器运行速度的目的。在驱动装置7中间安 装了电池节14提供石油管道检测系统正常工作所需的能量。2、 励磁装置l由调节螺栓(调节磁化间隙)、磁桥(衔铁)、永久磁铁1-2 和钢刷1-l组成。漏磁检测器在运行过程中在永久磁铁、钢刷、管道之间形成一 个闭合的磁通回路，将管道磁化，使局部管道处于磁饱和的状态。3、 检测装置2由磁传感器2-2和探头2-l组成。用于检测管道内部的信息， 可以根据管道直径的不同确定磁传感器的数量。4、 里程轮3是管道检测器的重要组成部分，它为管道检测器提供采样脉冲 信号，并为检测到的管道特征提供里程定位。里程轮传感器一般是由磁铁和霍尔 元件传感器组成。 一般安放2个或3个里程轮，最后进行数据分析时求其平均值， 以便提高定位精度。5、 数据处理单元4由数据采集、数据压缩、数据存储三部分组成。多通道 高速数据采集单元以FPGA为核心，将采集到得数据送到数据压縮单元，数据压 縮单6、 基于22Hz的低频信号发射器的管外缺陷定位装置9，通过与地面的信号 接收器10配合完成管道检测器在运行过程中的定时定位。7、 基于超低频电磁脉冲发射器的管内外数据传输装置6。定时的将管内存 储的管道缺陷信息和里程轮数据信息传输到管外，达到及时确定管内缺陷的目 的。组成为电压转换器、微处理器、单片机、功率放大器、数模转换器、发射线 圈等组成，检测到得数据信息经过数据处理后，经通信数据总线传入微处理器单 元，通过输出控制信号到单片机改变发射电磁脉冲信号的幅值和频率，实现向管 外的数据传输。基于超低频电磁脉冲发射器的管内外数据传输装置上带有支撑轮 13。8、 数据分析单元12。将定时传出的管内缺陷信息和22Hz低频信号接收装 置内的定时定位信息进行综合分析，实现对管道缺陷、附件、和其他特征的自动 识别，从而确定管道缺陷位置。数据分析系统的组成为数据库的设计、数据自动 分析处理、检测专家系统设计、功能界面的设计。结合图2，漏磁检测器在运行过程中，其携带的永久磁铁将管壁饱和磁化， 使管壁、钢刷、磁铁以及铁心形成磁回路。当管壁没有缺陷时，磁力线在管道内 均匀分布，形成匀强磁场，当管壁有缺陷时，由于磁阻的增加，磁导率变化致使 磁力线弯曲，原先材料内部的一部分磁力线露出材料表面形成漏磁，漏磁被磁传 感器探头所检测，并产生相应的感应信号，这些信号经过滤波、放大等处理后在 检测器的数字信号处理单元中进行压縮存储；同时检测器的里程轮实现了缺陷的 内定位，该轮紧贴内管壁，当检测器行走时，里程轮每转动一周，检测器就记下 一个里程标记，与此标记相对应就可确定管道受损部位。但若管壁布满污垢，里 程轮会打滑，因此产生定位的误差，所以需要一个管外缺陷外定位装置。本发明 所用的外定位装置为22Hz的低频信号发生器，在地面上每隔一段距离安放一个 该信号发生器的接收装置，实现对管道内检测器运行过程中的定时定位，将此信 息与内定位的里程轮数据信息结合进行数据分析可以精确管道缺陷位置。为了能够及时的了解管道内缺陷状况，在本发明中加入了基于超低频电磁波 脉冲发射器的管内外数据传输装置，当检测器运行到地面的22Hz低频信号接收 装置下方时，该信号发射装置将这段时间内存储单元中的管道缺陷数据和里程轮 信息数据传输到管外，通过地面接收车上的磁感应接收天线组实现信息数据的接8收，在结合外定位装置中的数据信息进行数据分析，便可以确定这一段管线的缺 陷情况，实现对管道缺陷的及时处理和准确定位。上述为整个管道检测系统的实
现过程。
权利要求
1、一种石油管道检测系统，其组成包括励磁装置(1)、检测装置(2)、里程轮(3)、数据处理单元(4)、基于超低频电磁脉冲发射器的管内外数据传输装置(6)、基于22Hz的低频信号发射器(9)、基于22Hz的低频信号接收器(10)、驱动装置(7)、速度控制装置(8)、接收传感器阵列(11)、数据分析单元(12)；其特征是检测装置(2)连接在励磁装置(1)后，里程轮(3)安装在数据处理单元(4)外，数据处理单元(4)前端通过万向节(5)与检测装置(2)相连，数据处理单元(4)后端通过万向节(5)与基于超低频电磁脉冲发射器的管内外数据传输装置(6)相连，基于超低频电磁脉冲发射器的管内外数据传输装置(6)通过万向节(5)与驱动装置(7)相连，在驱动装置(7)后面设置速度控制装置(8)，在基于超低频电磁脉冲发射器的管内外数据传输装置(6)上安放有基于22Hz的低频信号发射器(9)，在埋设有被测管道的地面上设有基于22Hz的低频信号接收器(10)，数据分析单元(12)通过接收管内信息的传感器阵列(11)与基于超低频电磁脉冲发射器的管内外数据传输装置(6)以及基于22Hz的低频信号发射器(9)互通信号。
2、 根据权利要求1所述的石油管道检测系统，其特征是所述励磁装置由用于调节磁化间隙的调节螺栓、衔铁、永久磁铁和钢刷组成，永久磁铁、钢刷、管道之间形成一个闭合的磁通回路，将管道磁化，使局部管道处于磁饱和的状态。
3、 根据权利要求2所述的石油管道检测系统，其特征是所述检测装置由磁传感器和探头组成。
4、 根据权利要求3所述的石油管道检测系统，其特征是所述里程轮是由磁铁和霍尔元件传感器组成，共有2-3个里程轮，进行数据分析时求其平均值。
5、 根据权利要求4所述的石油管道检测系统，其特征是所述数据处理单元由数据采集、数据压缩、数据存储三部分组成，以FPGA为核心构成多通道高速数据采集单元，将采集到得数据送到数据压縮单元，数据压縮单元以DSP为核心，用压縮编码方式进行缺陷数据压縮后存储。
6、 根据权利要求6所述的石油管道检测系统，其特征是所述基于超低频电磁脉冲发射器的管内外数据传输装置由电压转化电路、通信总线、微处理器、单片机、DA转换装置、功率放大器、发射线圈、磁芯组成；检测到的漏磁数据定时的通过数据总线传入微处理器进行数据处理，然后输出控制信号到单片机，单片机输出信号经过功率控制放大器及DA转换后传输到发射线圈，控制产生的电磁脉冲幅值和频率，实现定时的向管外传递管内不同类型的数据信息。
7、根据权利要求6所述的石油管道检测系统，其特征是所述速度控制装置由测速发电机、控制器、涡轮蜗杆、定盘、伸縮叶片组成；在定盘上开2到3个节流孔用于安放伸縮叶片；测速发电机连接到里程轮上，将检测到的速度值传入控制器中，确定当前速度的范围，控制涡轮蜗杆的前后拉动幅度，从而带动定盘上伸縮叶片的开启大小，实现对管道检测器的速度控制。
全文摘要
本发明提供的是一种石油管道检测系统。一种石油管道检测系统，其组成包括励磁装置、检测装置、里程轮、数据处理单元、基于超低频电磁脉冲发射器的管内外数据传输装置、基于22Hz的低频信号发射器、基于22Hz的低频信号接收器、驱动装置、速度控制装置、接收传感器阵列、数据分析单元。本发明在基于超低频电磁脉冲发射器的管内外数据传输装置的下方安装了支撑轮保证石油管道检测器运行稳定；通过安装速度控制装置，减少了管道缺陷漏检的情况；通过安装基于22Hz的低频信号发生器的管外缺陷定位装置，提高了管道缺陷的定位精度；通过安装基于超低频电磁脉冲发射器的管内外数据传输装置，有利及时发现管内的缺陷位置。
文档编号F17D5/06GK101672429SQ20091007304
公开日2010年3月17日 申请日期2009年10月12日 优先权日2009年10月12日
发明者杨 刘, 胜 刘, 刘洪丹, 凯 田 申请人:哈尔滨工程大学