[發(fā)明專利]基于隨路內(nèi)窺式管道泄漏及堵塞的超聲檢測裝置與方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610309141.0
• 申請日: 2016-05-10
• 公開（公告）號: CN105805563B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韋崗;曹燕;徐振龍;楊萃
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州豐譜信息技術(shù)有限公司
• 主分類號: F17D5/06
• 分類號: F17D5/06
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司44102
• 代理人: 鄭永泉,邱奕才

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲探測技術(shù)，具體涉及利用超聲探測液體輸送管道泄漏及堵塞的裝置與方法。

背景技術(shù)

隨著液體輸送管道運(yùn)輸業(yè)的飛速發(fā)展，管線的增多，管齡的增長，管道本身的制造缺陷、施工缺陷和腐蝕以及人為的破壞等，管道事故頻頻發(fā)生，泄漏是液體輸送管道運(yùn)行的主要故障。近年來，液體輸送管道，如輸油管道腐蝕穿孔造成泄漏事故屢有發(fā)生，嚴(yán)重干擾了正常生產(chǎn)，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。我國輸油管道建設(shè)如火如荼，專家預(yù)計，未來10年我國將實現(xiàn)汽油、柴油、煤油等成品油全部利用管道進(jìn)行輸送，平均每年都要新建2萬公里各類輸送管道，我國輸油管道建設(shè)將會迎來新的高潮，因此，管道的腐蝕、裂紋等缺陷以及由缺陷引起的泄漏的及時發(fā)現(xiàn)與定位具有重要的現(xiàn)實意義。

目前，國內(nèi)外現(xiàn)有的檢測管道的方法主要有人工巡線和非人工兩種方法。人工巡線工作量大，巡檢人員非常辛苦。非人工方法主要有兩種，一種是外部檢測法，檢測因泄漏而引起的流量、壓力、聲音等物理參數(shù)的變化，此類方法中應(yīng)用較多的是負(fù)壓波檢漏法。這種方法使用的主要裝置為壓力變送器，專利“一種用于輸油管道泄漏檢測系統(tǒng)的聲表面波壓力傳感器”(申請?zhí)枺?01310498231.5)，提出一種聲表面波技術(shù)檢測管道泄漏方法，利用一種具有較高靈敏度的聲表面波(SAW)壓力傳感器所特有的高頻特性及器件基片材料的壓電、逆壓電效應(yīng)，檢測輸油管道的泄漏，對于大的泄漏，該方法靈敏準(zhǔn)確，但由于微小泄漏產(chǎn)生的負(fù)壓波在長距離傳輸后衰減嚴(yán)重，壓力變送器對其不敏感，對于微小泄漏該方法效果不明顯，經(jīng)常出現(xiàn)漏報。另一類非人工方法是管道內(nèi)檢測法，通過裝有無損檢測設(shè)備及數(shù)據(jù)采集、處理和存儲系統(tǒng)的管道內(nèi)檢測器在管道中運(yùn)行，完成對管體的逐級掃描，達(dá)到對缺陷大小、位置的檢測目的，這里也稱為隨路內(nèi)窺式檢測方法。當(dāng)前，常規(guī)的管道內(nèi)檢測方法有渦流檢測、漏磁檢測、超聲波檢測三種方法，其各自的特點(diǎn)為：

(1)渦流檢測法在管道中運(yùn)行的是渦流管道內(nèi)檢測器。渦流管道內(nèi)檢測器中的探頭線圈通交變電流，交變電流在被檢導(dǎo)體內(nèi)形成與其相反的渦流。當(dāng)被檢測物體上有缺陷存在時，所形成的渦流將繞過缺陷，使所形成的感應(yīng)電磁場發(fā)生變化，從而使藕合后的阻抗發(fā)生變化，其變化被探頭感應(yīng)。渦流檢測法雖然可適用于多種黑色金屬和有色金屬，探測蝕孔、裂紋、全面腐蝕和局部腐蝕，但渦流對于鐵磁材料的穿透力很弱，不適合鐵磁材料管道的檢測，且總的來說穿透力弱，只能用來檢查表面腐蝕。而且如果在金屬表面的腐蝕產(chǎn)物中有磁性垢層或存在磁性氧化物，就可能給測量結(jié)果帶來難以避免的誤差。

(2)漏磁檢測在當(dāng)前應(yīng)用中最為廣泛和成熟。基于漏磁技術(shù)的管道內(nèi)漏磁檢測器在管道內(nèi)行進(jìn)的過程中，其內(nèi)部的電子設(shè)備會記錄被磁化的管道表面的漏磁通，探測完成后對存儲器中數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，進(jìn)而判斷管道內(nèi)的腐蝕、損傷等缺陷。但漏磁檢測只適用于材料表面和近表面的檢測，因此，被測管壁不能太厚；且漏磁檢測抗干擾能力差、空間分辨力低。

(3)超聲檢測主要是利用發(fā)射超聲波經(jīng)過探測物體反射(透射)后接收反射(透射)波，分析發(fā)射波和反射(透射)波來反演探測目標(biāo)的某種聲學(xué)參數(shù)分布函數(shù)，從而對探測目標(biāo)的材質(zhì)、厚度、內(nèi)部缺陷的位置與大小等方面進(jìn)行評定。超聲容易檢測金屬等工業(yè)材料中有無氣泡、傷痕、裂縫等缺陷，檢測液體輸送管道是否有傷痕裂縫等缺陷。超聲波檢測相比于其他檢測方法，不僅檢測精度高，而且能夠適用于不同管徑和復(fù)雜環(huán)境的管道(海底管道)，已經(jīng)成為近些年來管道內(nèi)檢測領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。

管道內(nèi)檢測器檢測到缺陷和損傷時需要對其定位，管道內(nèi)檢測器依靠管道的定位裝置實現(xiàn)對管道缺陷的定位，管道維護(hù)人員根據(jù)定位裝置信息來選擇開挖地點(diǎn)，對管道缺陷進(jìn)行修補(bǔ)。管道內(nèi)檢測器最簡單的定位裝置為內(nèi)定位裝置，是管道內(nèi)檢測器自身固定的里程輪，在檢測過程中，里程輪沿著管道壁滾動，輪子每轉(zhuǎn)過一定角度，安裝在里程輪上的傳感器發(fā)出一個脈沖信號，對應(yīng)管道內(nèi)檢測器前進(jìn)一定距離，收集此信號可以實現(xiàn)內(nèi)檢測器對自身位置的測量。但管道內(nèi)檢測器在行進(jìn)過程中里程輪的翻轉(zhuǎn)、打滑，以及里程輪本身的制造缺陷和磨損等因素都會造成里程計量的誤差，而且檢測距離越長，累計的誤差就越大。據(jù)統(tǒng)計，管道內(nèi)檢測器每行進(jìn)1千米(km)會產(chǎn)生1米(m)左右的誤差，長輸管道中，里程輪誤差一直累計，最終將導(dǎo)致數(shù)十米甚至上百米的缺陷定位誤差。