[發(fā)明專利]用于石油鉆具抽油桿的超聲波檢測(cè)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910890384.1
• 申請(qǐng)日: 2019-09-20
• 公開（公告）號(hào): CN110530983B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王亞利;李延疆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N29/04
• 分類號(hào): G01N29/04;G01N29/34;G01N29/44;G01B17/00
• 代理公司: 南京北辰聯(lián)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32350
• 代理人: 衛(wèi)麟

一種用于石油鉆具抽油桿的超聲波檢測(cè)系統(tǒng)及方法。本發(fā)明通過信號(hào)處理單元驅(qū)動(dòng)均勻布設(shè)于作業(yè)管路端部的各個(gè)超聲波傳感器在作業(yè)管路與石油鉆具抽油桿之間激發(fā)出用于檢測(cè)石油鉆具抽油桿1所處狀態(tài)的超聲波聲場(chǎng)。通過周期性的對(duì)該聲場(chǎng)進(jìn)行采樣和分析，本發(fā)明能夠準(zhǔn)確獲得作業(yè)管路2內(nèi)石油鉆具抽油桿1的狀態(tài)，獲知石油鉆具抽油桿1是否彎曲、斷裂以及其鉆入的深度。本發(fā)明通過特殊的聲場(chǎng)控制，能夠通過對(duì)石油鉆具抽油桿1上部的聲場(chǎng)所進(jìn)行的采樣，獲得整個(gè)作業(yè)管路2內(nèi)的狀況。其檢測(cè)裝置安裝便捷，受作業(yè)環(huán)境影響小，因而更加易于應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種用于石油鉆具抽油桿的超聲波檢測(cè)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在以往傳統(tǒng)的工業(yè)控制中，檢測(cè)判斷傳動(dòng)線物件需要使用接近開關(guān)。但由于接近開關(guān)只對(duì)含有磁性材質(zhì)的物件才能夠產(chǎn)生信號(hào)感應(yīng)，而且要求檢測(cè)距離不大于5MM，如果被測(cè)物件不規(guī)則則極有可能發(fā)生碰撞事件。

石油鉆具抽油桿為石油開采鉆探生產(chǎn)而設(shè)計(jì)，該抽油桿普遍長(zhǎng)約8-9米，桿體直徑最小可達(dá)到1厘米。在廠礦的防腐生產(chǎn)線下料工段，以往都是由人工控制電磁閥氣動(dòng)實(shí)現(xiàn)抽油桿的上料和下料，非常浪費(fèi)人力物力。為提高工作效率，需要設(shè)計(jì)一個(gè)可以智能檢測(cè)桿體狀態(tài)從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上料下料的設(shè)備，使其在開機(jī)后進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，當(dāng)有抽油桿進(jìn)入測(cè)量范圍，信號(hào)指示燈亮，測(cè)物儀開始測(cè)量；當(dāng)抽油桿到桿尾結(jié)束后，信號(hào)燈熄滅，輸出指示燈亮，執(zhí)行相應(yīng)的輸出狀態(tài)；然后等待下一根抽油桿依次循環(huán)。

在生產(chǎn)試驗(yàn)中如果采用接近開關(guān)做信號(hào)檢測(cè)，由于接近開關(guān)距離檢測(cè)物體很近才可以檢測(cè)到信號(hào)，若抽油桿桿體彎曲，則容易出現(xiàn)異物撞擊觸碰接近開關(guān)而造成干擾信號(hào)導(dǎo)致狀態(tài)錯(cuò)誤切換損壞桿體，造成生產(chǎn)事故。若采用歐姆龍紅外線發(fā)射接收套做信號(hào)檢測(cè)，因?yàn)榧t外發(fā)射是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸信號(hào)，在桿體不彎曲的情況下，紅外線測(cè)量可以正常工作，但由于個(gè)別桿體彎曲，加之工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)存在電磁干擾等原因，故經(jīng)常導(dǎo)致紅外線發(fā)射信號(hào)接收失誤，造成信號(hào)誤差，從而引起上下料的混亂，因此，使用紅外線測(cè)量信號(hào)也不可行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于石油鉆具抽油桿的超聲波檢測(cè)系統(tǒng)及方法，本發(fā)明利用超聲波在石油鉆具作業(yè)管路內(nèi)形成駐波聲場(chǎng)，通過分析聲場(chǎng)信號(hào)參數(shù)，獲取石油鉆具抽油桿的桿體狀態(tài)。本發(fā)明具體采用如下技術(shù)方案。

首先，為實(shí)現(xiàn)上述目的，提出一種用于石油鉆具抽油桿的超聲波檢測(cè)系統(tǒng)，其包括：超聲波傳感器，其包括n個(gè)，各所述超聲波傳感器圍繞所述石油鉆具抽油桿的頂端，均勻的排布在所述石油鉆具抽油桿及其所設(shè)置的作業(yè)管路的內(nèi)壁之間，各所述超聲波傳感器分別沿所述作業(yè)管路向所述石油鉆具抽油桿的底端發(fā)出超聲波，并對(duì)所述作業(yè)管路內(nèi)的超聲波信號(hào)進(jìn)行采樣；信號(hào)處理裝置，其與各所述超聲波傳感器電連接，控制各所述超聲波傳感器順次的按照設(shè)定的頻率和時(shí)間間隔發(fā)出超聲波，控制各所述超聲波傳感器同步的以設(shè)定的采樣周期對(duì)所述作業(yè)管路內(nèi)的超聲波信號(hào)采樣，所述信號(hào)處理裝置實(shí)時(shí)的對(duì)采樣所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行聲場(chǎng)分析，計(jì)算獲得該作業(yè)管路內(nèi)石油鉆具抽油桿的狀態(tài)。

可選的，上述用于石油鉆具抽油桿的超聲波檢測(cè)系統(tǒng)，其中，每一個(gè)所述超聲波傳感器發(fā)出超聲波的時(shí)間間隔不超過50微秒，該時(shí)間間隔與所述超聲波的周期T相同或接近；各所述超聲波傳感器之間發(fā)出超聲波的時(shí)間間隔為 T/n，其中，T為發(fā)出超聲波的周期，n為所述超聲波傳感器的數(shù)量，n≥3；所述采樣周期不超過25微秒。