[實(shí)用新型]一種基于無線多通道超聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420817856.3
• 申請日: 2014-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN204373624U
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓興剛;馮朋鑫;于淑珍;楊斌;賴海濤;徐文龍;田發(fā)國;盧文偉;茹志娟;曾萍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號(hào): G01B17/02
• 分類號(hào): G01B17/02;G08C17/02
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責(zé)任公司 61108
• 代理人: 張培勛

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及油氣場站關(guān)鍵設(shè)備的腐蝕監(jiān)測與完整性管理領(lǐng)域，具體涉及一種基于無線多通道超聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，對油氣資源的需求迅速增長，保障油氣場站關(guān)鍵設(shè)備的服役安全對于保障國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、快速發(fā)展具有極為重要的作用。然而，油氣場站關(guān)鍵設(shè)備服役環(huán)境復(fù)雜，由于腐蝕導(dǎo)致的設(shè)備壁厚減薄時(shí)刻威脅著這些設(shè)備的服役安全。因此，為了保障我國油氣場站關(guān)鍵設(shè)備的服役安全，減少重大經(jīng)濟(jì)損失，避免災(zāi)難性事故的發(fā)生，合理維修、減少維護(hù)成本，采取有效的技術(shù)手段及方法對油氣場站關(guān)鍵設(shè)備的壁厚進(jìn)行在線監(jiān)測具有十分重要的理論意義和實(shí)際意義。

目前，對油氣場站關(guān)鍵設(shè)備的壁厚監(jiān)測主要采用定期人工測量的方式進(jìn)行，存在著測量誤差大、隨機(jī)程度高、測量位置偏差大，導(dǎo)致人工測量的壁厚數(shù)據(jù)難以準(zhǔn)確反應(yīng)這些設(shè)備的壁厚減薄情況。因此，利用先進(jìn)的檢測技術(shù)與無線通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)油氣場站關(guān)鍵設(shè)備的壁厚在線監(jiān)測具有重要的實(shí)用價(jià)值。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless?Sensor?Network，WSN）是一種新興的數(shù)據(jù)采集與傳輸技術(shù)，它利用無線通信的方式將大量的傳感器節(jié)點(diǎn)形成一個(gè)多跳的、自組織的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，具有無線通信傳輸、可靠性高、自組織、維護(hù)方便、擴(kuò)展性好等特點(diǎn)，可以有效地解決壁厚數(shù)據(jù)傳輸過程中面臨油氣場站內(nèi)布線困難、施工難度大的問題。結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與超聲回波測厚技術(shù)對油氣場站關(guān)鍵設(shè)備的壁厚進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測和預(yù)警，有利于建立實(shí)時(shí)、可靠、長期監(jiān)測的油氣場站關(guān)鍵設(shè)備腐蝕壁厚在線監(jiān)測系統(tǒng)，為油氣場站關(guān)鍵設(shè)備的服役安全評(píng)價(jià)建立統(tǒng)一有效的標(biāo)準(zhǔn)提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持，也為油氣場站的完整性管理奠定基礎(chǔ)。

目前，與本實(shí)用新型相關(guān)的公開文獻(xiàn)如下：

(1)?中國石油化工股份有限公司北京燕山分公司劉忠友、楊本立研究了在線監(jiān)測與超聲波測厚技術(shù)綜合應(yīng)用。利用腐蝕在線監(jiān)測與超聲波測厚技術(shù)相結(jié)合的方法，對煉油裝置的腐蝕情況進(jìn)行監(jiān)測和防護(hù)，可互相取長補(bǔ)短，并能有效排查裝置安全隱患，保證裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行。

(2)?華北工學(xué)院的張丕壯、劉樹茂等研究了多通道超聲檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與控制技術(shù)，介紹了一種基于PCI總線的超聲觸發(fā)控制與數(shù)據(jù)采集電路，采用多通道超聲定時(shí)發(fā)射觸發(fā)，數(shù)據(jù)采集控制器實(shí)現(xiàn)了超聲檢測中超聲發(fā)射、回波信號(hào)的峰值采樣自動(dòng)控制。該電路簡化了Windows操作系統(tǒng)下的超聲檢測系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的信號(hào)實(shí)時(shí)處理能力。

(3)?北京石油化工學(xué)院的唐建、焦向東和戴波等設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)多通道超聲檢測數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)技術(shù)。多通道超聲檢測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集以及大容量數(shù)據(jù)的快速存儲(chǔ)是長輸管道超聲波內(nèi)檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。介紹數(shù)據(jù)采集與快速存儲(chǔ)的設(shè)計(jì)方案，給出裝置示意圖，詳細(xì)論述基于Visual?C++的超聲檢測數(shù)據(jù)與定位數(shù)據(jù)同步采集、存儲(chǔ)的實(shí)現(xiàn)方法.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法完全能夠達(dá)到檢測目的與檢測要求。

(4)?中北大學(xué)信息與通信工程學(xué)院魏海潮、李麗芳等開展了多通道超聲波測厚的理論研究。該論文主要研究工作包括：超聲波的傳播特性、超聲波傳感器測厚原理、多通道測厚模型的建立、超聲波多通道測量探頭的分布及其觸發(fā)方式、數(shù)據(jù)的微機(jī)化處理方法。研究表明該測試方法的厚度測量范圍跟所測材料有關(guān)，當(dāng)樣本厚度范圍在0～10m時(shí)，厚度檢測絕對誤差在±0.1mm內(nèi)，相對誤差<0.1%。

綜上所述，目前圍繞油氣場站關(guān)鍵設(shè)備的壁厚腐蝕減薄在線監(jiān)測和預(yù)警等問題的研究，在國內(nèi)外僅有少量的專利和科技論文，但是這些研究成果只解決了部分問題，還存在很多領(lǐng)域尚未探索。具體體現(xiàn)在：(1)?現(xiàn)有的油氣場站關(guān)鍵設(shè)備的腐蝕在線監(jiān)測主要采用電化學(xué)方法，需要對設(shè)備進(jìn)行不同程度的破壞，是設(shè)備服役安全的潛在風(fēng)險(xiǎn)；(2)?多通道超聲技術(shù)的研究成果涵蓋內(nèi)容較少，僅僅只是解決了前端數(shù)據(jù)采集的問題，而且研究內(nèi)容只涉及數(shù)據(jù)采集的幾個(gè)模塊和功能，更沒有對整個(gè)油氣場站關(guān)鍵設(shè)備壁厚監(jiān)測的整體解決方案；(3)?目前尚無將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與多通道超聲回波測厚技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用于油氣場站關(guān)鍵設(shè)備的壁厚腐蝕減薄的在線監(jiān)測。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種基于無線多通道超聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的腐蝕在線監(jiān)測系統(tǒng)，避免電源線和數(shù)據(jù)線的鋪設(shè)，自動(dòng)完成設(shè)備壁厚的測量，通過無線方式發(fā)送到遠(yuǎn)程的腐蝕在線監(jiān)測器，實(shí)現(xiàn)設(shè)備壁厚的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，以及壁厚減薄預(yù)警。