[發明專利]一種基于超聲波測量管道周長的系統及方法

在審

• 申請號: 202110595422.8
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113108729A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 孫璞杰;張紅軍;殷尊;孟永樂;高磊;高延忠
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: G01B17/00
• 分類號: G01B17/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 張海平

本發明公開了一種基于超聲波測量管道周長的系統及方法，包括測量試塊、超聲波發射換能器、超聲波接收換能器、測量儀器及定位塊；超聲波發射換能器及超聲波接收換能器與測量儀器相連接；在測試階段，超聲波發射換能器及超聲波接收換能器均位于測量試塊上，且超聲波發射換能器及超聲波接收換能器相接觸；在測量時，超聲波發射換能器位于定位塊的一側，超聲波接收換能器位于定位塊的另一側，定位塊的端部貼合于待測管道上，該系統及方法能夠快速、準確測量管道的周長。

技術領域

本發明屬于超聲測量領域，涉及一種基于超聲波測量管道周長的系統及方法。

背景技術

高溫承壓管道作為電力和石油化工行業的能量或能源傳輸通道被廣泛應用，此類管道因為承載高溫高壓介質，因而其安全狀態在工業生產活動中尤為重要。管道的實際周長可以直接反映其管壁材料的蠕變情況進而反映管道的剩余壽命和安全性，因此精確測量的高溫承壓管道的實際周長具有廣泛的應用場景和實際意義。

在管道的蠕變測量方法中，目前常用的有千分尺法和鋼帶尺法。千分尺法是用千分尺測量帶有蠕變測點的監測截面直徑的方法，蠕變測點焊接固定于管道外表面上的直徑兩端，用來實現在某一監測截面相同位置上的測量。鋼帶尺法是用室溫下膨脹系數接近零的合金制作的帶有刻度的鋼帶尺緊貼管道外表面一周讀取周長的方法，該方法需要在管道外壁作出兩圈互相平行的標記來實現某一監測截面相同位置上的測量。

首先，上述兩種方法的測量精確度較難滿足蠕變監測的需要。管道的蠕變在度過快速蠕變階段后進入漫長的均勻蠕變階段，在此階段變形量很小，而絕大多數蠕變監測都是在均勻蠕變階段進行，而設備現場的實際測量條件一般較難達到精確測量的要求，甚至出現周長或管徑變小、相同服役環境個別截面蠕變異常偏離等情況。另外，為提高介質傳輸效率保障安全，此類管道通常由保溫層包覆或埋地，而千分尺法需要埋地管道至少暴露半圈管道，鋼帶尺法需要暴露管道整圈并進行一定的處理，操作過程較為復雜。以電力行業為例，DL/T438《火力發電廠金屬技術監督規程》在2016年取消了對蠕變監測的強制要求，同時推薦采用在線監測裝置對主蒸汽管道、高溫再熱蒸汽管道的應力危險區段和管壁較薄、應力較大或運行時間較長的區段等風險較大部位進行蠕變監測。這表示對于高溫承壓管道的蠕變監測工作很有必要，而取消強制要求是受限于現有測量方法的精度難以滿足要求。

綜上，為了解決現有測量方法測量精度和操作復雜的問題，有必要開發一種新的測量方法。超聲波由于適用范圍廣、傳播距離長、靈敏度高、檢測成本低、速度快、現場使用方便等特點廣泛應用于設備的安全性評價工作中。其中，超聲表面波在工件表面傳播途中碰到曲率半徑R大于5倍波長的棱邊時，理論上可不受阻攔的完全通過，繼續向前進行，不形成反射。因此，超聲表面波檢測受工件形狀及位置的限制小，可沿管道表面周向傳播整周距離。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種基于超聲波測量管道周長的系統及方法，該系統及方法能夠快速、準確測量管道的周長。

為達到上述目的，本發明所述的基于超聲波測量管道周長的系統包括測量試塊、超聲波發射換能器、超聲波接收換能器、測量儀器及定位塊；

超聲波發射換能器及超聲波接收換能器與測量儀器相連接；

在測試階段，超聲波發射換能器及超聲波接收換能器均位于測量試塊上，且超聲波發射換能器及超聲波接收換能器相接觸；

在測量時，超聲波發射換能器位于定位塊的一側，超聲波接收換能器位于定位塊的另一側，定位塊的端部貼合于待測管道上。

測量試塊與超聲波發射換能器及超聲波接收換能器之間設置有保護層。

超聲波發射換能器及超聲波接收換能器均包括楔塊、殼體、晶片及吸收塊，其中，吸收塊及晶片均位于殼體內，晶片貼合于吸收塊上，晶片貼合于楔塊上，晶片與測量儀器相連接，在測試階段，楔塊與測量試塊相接觸，在測量時，楔塊與定位塊的側面相接觸。

測量儀器經電纜線與晶片相連接。