CN104007174A - 一种长输油气管道内检测用传感器阵列 - Google Patents

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郑莉
李禄祥
许振丰
管雪娟
朱义军
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Abstract

本发明公开了一种长输油气管道内检测用传感器阵列，所述传感器阵列包括15个结构相同的检测模块，每个所述检测模块分别直接固定在轴向磁化装置上，每个检测模块包括用于安装数字电路板的数字电路板腔体和用于布置模拟电路板与磁敏感元件的检测元件布置腔体，所述数字电路板腔体和所述检测元件布置腔体相互分开设置，构成两个不同的空间，其中，所述检测元件布置腔体设置为“Z”型结构。本发明的传感器阵列能够对在线长输油气管道进行快速、全覆盖、高精度的无损探伤，及早发现输油管道缺陷。

Description

一种长输油气管道内检测用传感器阵列
技术领域
本发明涉及输油气管道的无损检测领域，尤其涉及一种长输油气管道内检测用传感器阵列。
背景技术
管道输送已成为国内外油气输送的主要方式，经过几十年的发展，我国的油气输送管网已经变的非常庞大，随着管道运营时间的增加，钢制管道日益老化，尤其对应于海底油气管道，各种腐蚀、划痕等缺陷逐渐积累，威胁管道安全运行。这些管道一旦出现泄漏或者事故，将造成无法估量的经济损失。
对于长输油气管道尤其是海底长距离输油输气管道的腐蚀检测，目前常用的方式之一为管道漏磁内检测方法。该方法利用了管道漏磁内检测系统靠油压在管道内运行的磁化器使管道局部处于磁化饱和状态，管道漏磁内检测系统上的传感器阵列会获取缺陷漏磁场信号，记录并存储检测信号，在管道末端取出存储器并分析已记录的数据，得到管道安全状况及缺陷分布。
对应长输油气管道，存在多处弯头和接头，当管道漏磁内检测器受严重的管道几何形状和缺陷形状的影响时，采用一般结构形式的传感器阵列就会在管道变径等处存在漏检。为保证后续信号分析与管道缺陷的对应性，准确评估管道安全状况，亟需一种能在实时跟踪管道内壁的同时实现管道全覆盖检测的传感器阵列。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于漏磁检测的传感器阵列，以对在线输油气管道实现快速、全覆盖、高精度的无损探伤。
根据本发明的一个方面，提供一种长输油气管道内检测用传感器阵列，所述传感器阵列包括15个结构相同的检测模块，每个所述检测模块分别直接固定在轴向磁化装置上，
每个所述检测模块包括用于安装数字电路板的数字电路板腔体和用于布置模拟电路板与磁敏感元件的检测元件布置腔体，所述数字电路板腔体和所述检测元件布置腔体相互分开设置，构成两个不同的空间，其中，
所述检测元件布置腔体设置为“Z”型结构。
优选地，所述检测元件布置腔体设置有用于将所述检测元件布置腔体和所述数字电路板腔体电气连接的方槽，以及用于将所述检测元件布置腔体固定安装在轴向磁化装置上的安装孔。
优选地，所述数字电路板腔体设置有用于安装数字电路板的电路板安装导槽、用于将所述数字电路板腔体和所述检测元件布置腔体电气连接的方槽，以及用于将所述数字电路板腔体固定安装在轴向磁化装置上的安装孔。
优选地，所述方槽开槽方向为沿所述检测模块结构长度方向，尺寸为27mm*8mm，所述安装孔尺寸为Φ3.2mm。
优选地，每个所述检测模块设置有8个磁敏感元件，其中包括6个线圈型磁敏感元件，每个所述线圈型磁敏感元件均与检测模块壳体紧贴安装，安装的环向等间距。
优选地，所述磁敏感元件直接固定在检测元件布置腔体上，并用环氧树脂封胶。
根据上述技术方案，本发明的传感器阵列能够对在线长输油气管道进行快速、全覆盖、高精度的无损探伤，及早发现输油管道缺陷。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的传感器阵列中单个检测模块的结构图；
图2是本发明具体实施方式的传感器阵列中单个检测模块内部磁敏感元件的布置图；
图3是本发明具体实施方式的传感器阵列中检测模块的安装流程图；
图4是15个检测模块在管道内径小规格尺寸变化的检测状态时的工作示意图；
图5为15个检测模块在管道内径大规格尺寸变化的检测状态时的工作示意图。
具体实施方式
下面结合附图和示例对本发明具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明具体实施方式中的传感器阵列包括15个结构相同的检测模块，每个检测模块分别直接固定在轴向磁化装置上。
图1是本发明具体实施方式的传感器阵列中单个检测模块的结构图，其中图1(a)是检测模块反面，而图1(b)是检测模块正面。如图1所示，该检测模块包括：数字电路板腔体1和检测元件布置腔体2。其中，数字电路板腔体1内有电路板安装导槽3，数字电路板腔体1和检测元件布置腔体2上分别设置有与轴向磁化装置之间固定安装的紧固件安装孔4。通过紧固件穿过该安装孔4将数字电路板腔体1、检测元件布置腔体2分别和磁化装置固定。
数字电路板腔体1用于为数字电路板提供安装和固定空间，同时结构上开有一个27mm*8mm的方槽5，如图1(b)所示，该方槽的开槽方向为沿检测模块结构长度方向，用作数字电路板腔体1和检测元件布置腔体2之间的电气连接插槽；数字电路板腔体1还设置两个Φ3.2mm的紧固件安装孔4，用于将数字电路板腔体1固定至轴向磁化装置上(轴向磁化装置相应位置处有螺纹孔)。数字电路板腔体1内部在高度方向上为数字电路板留有9mm的安装空间，且设置有电路板安装导槽3，可满足数字电路板的安装。
检测元件布置腔体2用于布置模拟电路板与磁敏感元件。与数字电路板腔体1一样，检测元件布置腔体2结构上开有一个27mm*8mm的方槽5和两个紧固件安装孔4，分别用于数字电路板腔体1和检测元件布置腔体2之间的电气连接，以及将检测元件布置腔体2固定至轴向磁化装置上。在本发明中特别的是，如图1-5)所示，检测元件布置腔体2在传感器阵列的轴向上设置为“Z”型结构，该“Z”型结构中的弯折避免了“一”字型结构所出现的漏检情况，可实现管内外壁100％的检测。
如图1所示，该检测模块将数字电路板腔体1和检测元件布置腔体2相互分开设置，构成两个不同的空间。该结构可解决安装干涉问题，消除数字电路与模拟电路之间的相互干扰，有利于数字电路板、模拟电路板与磁敏感元件等的封胶固定。
图2是本发明具体实施方式的传感器阵列中单个检测模块内部磁敏感元件的布置图。如图2所示，基于单个检测模块的检测元件布置腔体2的“Z”型结构设计，可实现磁敏感元件的错位排布，这样可实现在不同管道内径变化时，磁敏感元件都能够覆盖管内壁。
单个检测模块内共有8个磁敏感元件，在图2中以附图标记6、7、8分别。图2的附图标记6示出了6个线圈型磁敏感元件，每个均与检测模块壳体紧贴安装，安装的环向等间距。图2的附图标记7、8示出其他两种不同用途的磁敏感元件，所有磁敏感元件安装高度均为3mm。
这些磁敏感元件以与管内壁接触的方式工作，由检测元件布置腔体2的耐磨层的厚度决定检测的提离。在一个实施例中，可采用陶瓷喷涂的耐磨铜套作为检测元件布置腔体2与管内壁之间的耐磨层。在一个实施例中，磁敏感元件直接固定在检测元件布置腔体2上，并用环氧树脂封胶。
磁敏感元件的安装顺序为：在制作检测元件布置腔体2时，采用0.5mm厚的铜板先制作出该腔体的左右侧板和上顶板。对上顶板进行陶瓷喷涂，以此作为管内壁与检测模块外壁之间的耐摩层。然后将磁敏感元件与模拟电路板直接固定于腔体内部，并用环氧树脂进行封胶固定。最后将底板和前后两侧板焊接到检测元件布置腔体2上，组成一个完整的腔体。
图3是本发明具体实施方式的传感器阵列中15个检测模块的安装流程图。首先将15个数字电路板腔体依次安装到各自的轴向磁化装置上，然后将15个轴向磁化装置安装到检测系统主机上，最后依次安装相对应的检测元件布置腔体，将检测元件布置腔体与数字电路板腔体电气连接，并固定至轴向磁化装置上。
图4、5分别示出了传感器阵列在管道内径小规格尺寸变化的检测状态时和大规格尺寸变化的检测状态时的工作示意图，图(a)是正面示意图、图(b)是反面示意图。如图4、图5所示，该传感器阵列可保证在任何工作状态下相邻的检测模块之间都有一定的检测重合率，且可良好安装，无干涉问题，保证了管道内、外表面100％检测。该可保证相邻传感器之间无论是在管道内径小规格尺寸变化检测状态还是在管道内径大规格尺寸变化检测状态下都有一定的轴向窜动余量(如图4的9、图5的11所示)和径向窜动余量(如图4的10、图5的12所示)，适应检测模块在检测过程中的窜动和过弯头时相邻检测模块的工作状态不完全相同的情况。这样，当传感器阵列通过输油气管道的弯头时，传感器阵列的任意检测模块可沿径向伸缩，以适应不同的管道曲率半径和机构震动，保证无漏检。
本发明不仅局限于上述具体实施方式和被安装的磁化装置的结构形式，本领域一般技术人员根据实施例和附图公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本发明。因此，凡是采用本发明的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种长输油气管道内检测用传感器阵列，其特征在于，所述传感器阵列包括15个结构相同的检测模块，每个所述检测模块分别直接固定在轴向磁化装置上，
每个所述检测模块包括用于安装数字电路板的数字电路板腔体(1)和用于布置模拟电路板与磁敏感元件的检测元件布置腔体(2)，所述数字电路板腔体(1)和所述检测元件布置腔体(2)相互分开设置，构成两个不同的空间，其中，
所述检测元件布置腔体(2)设置为“Z”型结构。
2.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，所述检测元件布置腔体(2)设置有用于将所述检测元件布置腔体(2)和所述数字电路板腔体(1)电气连接的方槽(5)，以及用于将所述检测元件布置腔体(2)固定安装在轴向磁化装置上的安装孔(4)。
3.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，所述数字电路板腔体(1)设置有用于安装数字电路板的电路板安装导槽(3)、用于将所述数字电路板腔体(1)和所述检测元件布置腔体(2)电气连接的方槽(5)，以及用于将所述数字电路板腔体(1)固定安装在轴向磁化装置上的安装孔(4)。
4.根据权利要求2或3所述的传感器阵列，其特征在于，所述方槽(5)开槽方向为沿所述检测模块结构长度方向，尺寸为27mm*8mm，所述安装孔(4)尺寸为Φ3.2mm。
5.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，每个所述检测模块设置有8个磁敏感元件，其中包括6个线圈型磁敏感元件，每个所述线圈型磁敏感元件均与检测模块壳体紧贴安装，安装的环向等间距。
6.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，所述磁敏感元件直接固定在检测元件布置腔体(2)上，并用环氧树脂封胶。
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