CN105546354B - 一种降低电场指纹法测试温度误差的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种降低电场指纹法测试温度误差的装置及方法，属于管道无损检测技术领域。包括待测管道（1）以及参考板，其特征在于：在待测管道（1）的表面设置有运行补偿装置（2），参考板固定在运行补偿装置（2）表面；在运行补偿装置（2）上设置有介质循环单元和温度补偿单元，包括在介质循环单元和温度补偿单元运行时，对待测管道（1）和参考板上的捕捉电极进行信号采集的数据采集流程以及数据采集后的数据分析处理流程。降低电场指纹法测试温度误差的装置及方法，通过参考板将温度对待测管道的影响完全体现出来，实现了通过电场指纹法对待测管道腐蚀情况的精确判断。
Description
技术领域
一种降低电场指纹法测试温度误差的装置及方法，属于管道无损检测技术领域。
背景技术
在现有技术中，管道腐蚀是石油输送领域发生事故的主要原因，具体的形态可分为：均匀腐蚀、局部腐蚀、坑蚀、焊缝腐蚀和冲蚀等。目前，普遍采用电阻探针法和极化探针法在线监测管道的腐蚀情况，但这些方法只能进行间接均匀腐蚀检测，且对管壁有损伤，同时维修成本以及停车启动成本较高，且对危害性极大的局部腐蚀无能为力。
利用电场指纹法进行管道腐蚀的测量，与现有技术相比，理论上具有测量直接、精度及可靠性高、适应性强的优点，且对管壁无损伤。电场指纹法的基本原理为：在待测管道的易腐蚀处设置一个电压采集区，在电压采集区内以相同的行列间隔焊接一个由若干捕捉电极所形成的采集阵列，焊接完成之后，在捕捉电极对待测管道施加大电流信号，在管道未发生腐蚀时采集捕捉电极的输出电压作为该待测管道的原始数据。待设备运行一段时间以后，通过捕捉电极测量金属结构电压特征细微变化，将测得的电压特征与无缺陷结构时的原始数据进行比较，由此判断因腐蚀引起的金属损失、裂纹或凹槽等缺陷。
在现有技术中，在电压采集区的一侧一般设置有一块紧贴待测管道表面的参考板，参考板的材质和厚度与待测管道相同且与待测管道表面绝缘间隔。在参考板上同样设置有多个与电压采集区行列间距相同的多个捕捉电极，并在进行测试时，在参考板两端施加与待测管道相同的大电流信号。在实际测试中，由于参考板上的捕捉电极的输出电压仅取决于周围温度的变化，因此在对电压采集区内的捕捉电极完成电压采集之后，可以参照参考板的数值变化将温度对电流变化的影响因素排除，使得对待测管道内壁腐蚀情况的测量更为精确。
但在实际测量中发现，原本为消除温度影响而引入的参考板，实际的参照效果并没有达到理想状态，主要是由于待测管道与参考板的温度不同步的原因造成的，具体表现为：一方面是由于待测管道内壁的温度与参考板的实际温度存在一定的温度差；另一方面是由于管道内部温度发生变化时，参考板的温度不能及时响应。由于存在这种温度不同步的情况，因此在实际使用时，参考板上捕捉电极的电压数值变化并不能完全的将温度对电流的影响反应出来，因此在这种状态下得到的测量结果会对管道或罐体的腐蚀监测结果产生较大影响，所以参考板不仅不能起到预期的参考作用，甚至会影响待测管道中腐蚀情况的正常判断。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种通过设置运行补偿装置，并在运行补偿装置中设置介质循环单元和温度补偿单元，使得在进行捕捉电极的电压采集时，通过参考板将温度对待测管道的影响完全体现出来，实现了通过电场指纹法对待测管道腐蚀情况精确判断的降低电场指纹法测试温度误差的装置及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该降低电场指纹法测试温度误差的装置，包括内部有介质流过的待测管道以及设置在待测管道表面的参考板，其特征在于：在待测管道的表面设置有运行补偿装置，运行补偿装置包括一个上端开口的矩形盒体，盒体的底部通过绝缘板固定在待测管道的表面，参考板固定在运行补偿装置表面；在运行补偿装置的外壳上连接有使其内部形成内循环的介质循环单元，在运行补偿装置内部设置有温度补偿单元，介质循环单元和温度补偿单元由控制器实现控制。
优选的，所述的参考板密封设置在其上端开口处，所述的介质循环单元分别连接在盒体的两端，温度补偿单元的供电端子通过固定在矩形盒体侧面的电源接线端引出。
优选的，所述的介质循环单元包括两条分别连接在运行补偿装置两端的介质循环管路，在介质循环管路中连接有循环泵，循环泵为调速水泵，由控制器实现调速。
优选的，在所述的介质循环管路中还设置有流量计，流量计的输出端连接控制器的输入端。
优选的，所述的温度补偿单元包括设置在运行补偿装置内的加热管以及分别设置在参考板和待测管道上的温度传感器，温度传感器的信号输出端与控制器的信号输入端相连，在加热管的供电回路中串联有由控制器实现控制的继电器的常开触点。
优选的，在所述的运行补偿装置侧面上设置有用于对其内部进行泄压的泄压阀。
优选的，在所述的运行补偿装置内部注有与待测管道内相同的液体介质。
利用以上所述的降低电场指纹法测试温度误差的装置实现的降低电场指纹法测试温度误差的方法，其特征在于：包括在介质循环单元和温度补偿单元运行时，对待测管道和参考板上的捕捉电极进行信号采集的数据采集流程以及数据采集后的数据分析处理流程。
优选的，所述的数据采集流程，包括如下步骤：
步骤1001，开始；
开始对待测管道以及参考板上的捕捉电极进行电压采集；
步骤1002，开启循环泵；
控制器控制循环泵开启，并调节循环泵的转速，在运行补偿装置中形成介质的内循环；
步骤1003，获取流速值；控制器通过设置在待测管道以及介质循环管路中的流量计得知待测管道以及运行补偿装置中的实际流量，并计算得到实际的流速值；
步骤1004，待测管道以及介质循环管路中的流速是否相等；
控制器判断待测管道以及介质循环管路中的流速是否相等，如果相等，执行步骤1005，如果不相等，返回步骤1002，继续对循环泵的转速进行调节；
步骤1005，读取比较温度值；
控制器通过设置在待测管道和参考板上温度传感器读取待测管道和参考板的实时温度值，并对温度值进行比较；
步骤1006，温度值大小的判断；
控制器判断待测管道的表面温度值是否大于参考板的表面温度值，如果待测管道的表面温度值大于考板的表面温度值，则执行步骤1007，否则返回步骤1005；
步骤1007，启动加热器；
控制器控制将加热管的供电回路接通，加热管通电后对运行补偿装置中的介质进行加热；
步骤1008，记录实时数据；
在加热管加热的过程中，控制器按照预定的采集间隔对待测管道和参考板上捕捉电极的电势进行多次采集，并同时记录待测管道和参考板上捕捉电极每组电势值所对应的温度值和时间；
步骤1009，温度值大小的判断；
控制器判断待测管道表面的温度值是否小于参考板表面温度值，如果待测管道表面的温度值小于参考板表面温度值，则执行步骤1010，否则返回步骤1007；
步骤1010，结束；
数据采集结束，控制器控制循环泵以及加热管停止工作，并对采集到的数据进行分析。
优选的，所述的数据分析处理流程，包括如下步骤：
步骤2001，在控制器对所有数据采集完成之后，对采集到的温度值进行比对，确定待测管道表面的温度值与参考板表面温度值相等的时刻S1；
步骤2002，根据步骤2001中所确定的时刻S1，找出该S1时刻所对应的待测管道与参考板在相同时刻所对应的电势值；
步骤2003，根据参考板在S1时刻的输出，对应得到待测管道在S1时刻所对应的电势偏差；
步骤2004，通过步骤2003中所得到的电势偏差与待测管道未腐蚀时的原始数据进行比较，得到待测管道因受到腐蚀而造成的电势偏差，对待测管道的腐蚀程度进行推算。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
1、在本降低电场指纹法测试温度误差的装置中，通过设置运行补偿装置，并在运行补偿装置中设置介质循环单元和温度补偿单元，使得在进行捕捉电极的电压采集时，通过参考板将温度对待测管道的影响完全体现出来，实现了通过电场指纹法对待测管道腐蚀情况的精确判断。
2、通过设置介质循环单元，并在介质循环单元中设置可调速的循环泵，因此通过控制器对循环泵的调速，实现了待测管道与运行补偿装置内流速接近或相同，在进行参考板与待测管道的数据分析时，排除了介质流动的影响，使结果更为精确。
3、通过在介质循环单元中设置流量计，可以精确获知运行补偿单元中的流速值。
4、通过在温度补偿单元中设置加热管以及分别在待测管道和参考板上设置温度传感器，可以实时获知待测管道和参考板的实时温度并通过对加热管的控制，对待测管道和参考板的温度进行加热补偿，确保了计算的精确。
5、通过设置泄压阀，可以在运行补偿装置内部压力过大时对其内部进行泄压，以防止因运行补偿装置内部压力过大而出现危险。
附图说明
图1为降低电场指纹法测试温度误差的装置结构示意图。
图2为降低电场指纹法测试温度误差的装置运行补偿装置示意图。
图3为降低电场指纹法测试温度误差的装置控制电路原理方框图。
图4为降低电场指纹法测试温度误差的方法数据采集流程图。
其中：1、待测管道 2、运行补偿装置 3、电压采集区 4、介质循环管路 5、绝缘板6、介质循环接口 7、电源接线端 8、加热管 9、泄压阀 10、内腔 11、支撑台。
具体实施方式
图1~4是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~4对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种降低电场指纹法测试温度误差的装置，包括待测管道1以及设置在待测管道1上的一个电压采集区3，在电压采集区内设置有由若干捕捉电极组成的采集矩阵（图中未画出），采集矩阵具有相同的行间距和列间距。在电压采集区3的一侧设置有运行补偿装置2，运行补偿装置2紧贴待测管道1设置。自运行补偿装置2的两端分别引出介质循环管路4，介质循环管路4分别与设置在待测管道1外部的循环泵（图中未画出）的入口和出口相连，当循环泵开始工作时，在运行补偿装置2内部形成介质循环。
如图2所示，运行补偿装置2包括一个上端开口的矩形盒体，盒体的底部通过绝缘板5固定在待测管道1的表面。为紧贴待测管道1，绝缘板5采用与待测管道1表面曲率相同的弧形板，运行补偿装置2合体的底面同样设置为与绝缘板5配合的弧形。在运行补偿装置2盒体上部的前、后两侧分别设置有一组等高的支撑台11，参考板（图中未画出）通过前后两侧的支撑台11固定在运行补偿装置2盒体的上端开口处，参考板固定在支撑台11上之后，将参考板密封设置在运行补偿装置2的上端开口处。
在运行补偿装置2的内腔10内横向固定有一个加热管8，加热管8的电源输入端穿过运行补偿装置2的侧壁穿出，并通过固定在侧壁上的电源接线端7引出实现供电。在运行补偿装置2上固定电源接线端7的侧面上，还设置有与电源接线端7并排的泄压阀9，泄压阀9用于在运行补偿装置2内部压力过大时对其内部进行泄压，以防止因运行补偿装置2内部压力过大而出现危险。泄压阀9可通过市面上常见的机械式泄压阀实现，当其内部压力大于设定压力之后，泄压阀自动开启，将多余的压力泄放掉。
在运行补偿装置2的两端分别开设有与内腔10连通的通孔，在两端的通孔处分别设置有一个介质循环接口6，介质循环接口6用于与上述的介质循环管路4连接。在实际实施时，运行补偿装置2的内腔10中以及介质循环管路4中注满与待测管路1中相同的介质，当循环泵工作时，在运行补偿装置2内形成介质循环，模拟出与待测管道1内相似的运行环境。为保证运行补偿装置2内介质的循环速度可以更好的模拟待测管道1中介质直接的流速，循环泵优选采用可调速水泵实现。
如图3所示，在本降低电场指纹法测试温度误差的装置中，包括控制器、温度传感器、流量计以及继电器。温度传感器以及流量计的信号输出端与控制器的信号输入端相连，控制器的信号输出端输出驱动电信号，继电器的线圈得到电信号之后动作，继电器的常开触点串联在加热器的供电回路中，控制器控制继电器动作之后将加热器的供电回路接通，加热器即为上述的加热管8。控制器同时对上述的循环泵的工作状态进行控制，由于循环泵采用可调速的水泵实现，因此通过控制器利用现有的调速方法（如变频）实现对循环泵的调速。控制器可由现有技术中电场指纹法中的上位机实现。
温度传感器设置有两个，分别固定在待测管道1与参考板的表面（图中未画出），两个温度传感器分别用于采集待测管道1的实时温度值（即为温度值T1）与参考板的实时温度值（即为温度值T2），两个温度传感器的信号输出端分别与控制器的输入端相连，控制器对两个温度传感器送入的温度值进行分析，对加热管8的工作状态进行控制。流量计也包括两个，一个安装在待测管道1中，用于获得待测管道1内介质的流量；另一个安装在介质循环管路4中，用于获得介质循环管路4中介质的实际流量，控制器通过两个流量计所对应的流速差调节循环泵的转速，使介质循环管路4（即运行补偿装置2）中的流量接近待测管道1中的实际流量。用于检测待测管道1中流量的流量计也可以使用待测管道1中原有的流量计代替，只读取和利用待测管道1原有流量计的输出信号即可。
降低电场指纹法测试温度误差的方法，包括降低电场指纹法测试温度误差装置数据采集流程以及数据采集后的数据分析处理流程。如图4所示，降低电场指纹法测试温度误差方法的数据采集流程，包括如下步骤：
步骤1001，开始；
开始对待测管道1以及参考板上的捕捉电极进行电压采集。
步骤1002，开启循环泵；
控制器控制循环泵开启，并调节循环泵的转速。
循环泵开启之后，介质在循环泵的作用下在运行补偿装置2中形成循环。
步骤1003，获取流速值；
控制器通过设置在待测管道1以及介质循环管路4中的流量计得知待测管道1以及运行补偿装置2中的实际流量，并计算得到实际的流速值；
步骤1004，待测管道1以及介质循环管路4中的流速是否相等；
控制器判断待测管道1以及介质循环管路4中的流速是否相等，如果相等，执行步骤1005，如果不相等，返回步骤1002，继续对循环泵的转速进行调节。
步骤1005，读取比较温度值；
控制器通过设置在待测管道1和参考板上温度传感器读取待测管道1的实时温度值T1和参考板的实时温度值T2，并对温度值T1和温度值T2进行比较。
步骤1006，温度值T1是否大于温度值T2；
控制器判断待测管道1表面的温度值T1是否大于参考板表面温度值T2，如果温度值T1大于温度值T2，则执行步骤1007，否则返回步骤1005。
在常规状态下，待测管道1内的介质温度会远远大于待测管道1周围的外界温度，因此设置在待测管道1外部的参考板的温度会小于待测管道1的实际温度。
步骤1007，启动加热器；
控制器控制继电器动作，继电器动作之后将加热管8的供电回路接通，加热管8通电后对运行补偿装置2中的介质进行加热。
步骤1008，记录实时数据；
在加热管8加热的过程中，控制器按照预定的采集间隔对待测管道1和参考板上捕捉电极的电势进行多次采集，并同时记录待测管道1和参考板上捕捉电极每组电势值所对应的温度值和时间。
步骤1009，温度值T1是否小于温度值T2；
控制器判断待测管道1表面的温度值T1是否小于参考板表面温度值T2，如果温度值T1小于温度值T2，则执行步骤1010，否则返回步骤1007。
步骤1010，结束；
数据采集结束，控制器控制循环泵以及加热管8停止工作，并对采集到的数据进行分析。
数据分析处理流程包括如下步骤：
步骤2001，在控制器对所有数据采集完成之后，对采集到的温度值进行比对，确定待测管道1表面的温度值T1与参考板表面温度值T2温度相等的时刻；
步骤2002，根据步骤2001中所确定的温度值T1等于温度值T2的时刻S1，找出该时刻所对应的待测管道1与参考板在相同时刻所对应的电势值。
步骤2003，根据参考板在S1时刻的输出，对应得到待测管道1在S1时刻所对应的电势偏差。
由于在S1时刻，待测管道1和参考板的温度相同，因此在S1时刻可视为待测管道1和参考板的电阻率相等，因此在S1时刻，参考板将温度对待测管道1的影响完全进行了体现，即参考板上捕捉电极在S1时刻的输出值即为待测管道1在相同温度下无腐蚀情况出现时应有的输出值。
步骤2004，通过步骤2003中所得到的电势偏差与待测管道1未腐蚀时的原始数据进行比较，得到待测管道1因受到腐蚀而造成的电势偏差，对待测管道1的腐蚀程度进行推算。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种降低电场指纹法测试温度误差的装置，包括内部有介质流过的待测管道（1）以及设置在待测管道（1）表面的参考板，其特征在于：在待测管道（1）的表面设置有运行补偿装置（2），运行补偿装置（2）包括一个上端开口的矩形盒体，盒体的底部通过绝缘板（5）固定在待测管道（1）的表面，参考板固定在运行补偿装置（2）表面；在运行补偿装置（2）的外壳上连接有使其内部形成内循环的介质循环单元，在运行补偿装置（2）内部设置有温度补偿单元，介质循环单元和温度补偿单元由控制器实现控制。
2.根据权利要求1所述的降低电场指纹法测试温度误差的装置，其特征在于：所述的参考板密封设置在其上端开口处，所述的介质循环单元分别连接在盒体的两端，温度补偿单元的供电端子通过固定在矩形盒体侧面的电源接线端（7）引出。
3.根据权利要求1或2所述的降低电场指纹法测试温度误差的装置，其特征在于：所述的介质循环单元包括两条分别连接在运行补偿装置（2）两端的介质循环管路（4），在介质循环管路（4）中连接有循环泵，循环泵为调速水泵，由控制器实现调速。
4.根据权利要求3所述的降低电场指纹法测试温度误差的装置，其特征在于：在所述的介质循环管路（4）中还设置有流量计，流量计的输出端连接控制器的输入端。
5.根据权利要求1或2所述的降低电场指纹法测试温度误差的装置，其特征在于：所述的温度补偿单元包括设置在运行补偿装置（2）内的加热管（8）以及分别设置在参考板和待测管道（1）上的温度传感器，温度传感器的信号输出端与控制器的信号输入端相连，在加热管（8）的供电回路中串联有由控制器实现控制的继电器的常开触点。
6.根据权利要求1或2所述的降低电场指纹法测试温度误差的装置，其特征在于：在所述的运行补偿装置（2）侧面上设置有用于对其内部进行泄压的泄压阀（9）。
7.根据权利要求1所述的降低电场指纹法测试温度误差的装置，其特征在于：在所述的运行补偿装置（2）内部注有与待测管道（1）内相同的液体介质。
8.利用权力要求1~7任一项所述的降低电场指纹法测试温度误差的装置实现的降低电场指纹法测试温度误差的方法，其特征在于：包括在介质循环单元和温度补偿单元运行时，对待测管道（1）和参考板上的捕捉电极进行信号采集的数据采集流程以及数据采集后的数据分析处理流程。
9.根据权利要求8所述的降低电场指纹法测试温度误差的方法，其特征在于：所述的数据采集流程，包括如下步骤：
步骤1001，开始；
开始对待测管道（1）以及参考板上的捕捉电极进行电压采集；
步骤1002，开启循环泵；
控制器控制循环泵开启，并调节循环泵的转速，在运行补偿装置（2）中形成介质的内循环；
步骤1003，获取流速值；控制器通过设置在待测管道（1）以及介质循环管路（4）中的流量计得知待测管道（1）以及运行补偿装置（2）中的实际流量，并计算得到实际的流速值；
步骤1004，待测管道（1）以及介质循环管路（4）中的流速是否相等；
控制器判断待测管道（1）以及介质循环管路（4）中的流速是否相等，如果相等，执行步骤1005，如果不相等，返回步骤1002，继续对循环泵的转速进行调节；
步骤1005，读取比较温度值；
控制器通过设置在待测管道（1）和参考板上温度传感器读取待测管道（1）和参考板的实时温度值，并对温度值进行比较；
步骤1006，温度值大小的判断；
控制器判断待测管道（1）的表面温度值是否大于参考板的表面温度值，如果待测管道（1）的表面温度值大于考板的表面温度值，则执行步骤1007，否则返回步骤1005；
步骤1007，启动加热器；
控制器控制将加热管（8）的供电回路接通，加热管（8）通电后对运行补偿装置（2）中的介质进行加热；
步骤1008，记录实时数据；
在加热管（8）加热的过程中，控制器按照预定的采集间隔对待测管道（1）和参考板上捕捉电极的电势进行多次采集，并同时记录待测管道（1）和参考板上捕捉电极每组电势值所对应的温度值和时间；
步骤1009，温度值大小的判断；
控制器判断待测管道（1）表面的温度值是否小于参考板表面温度值，如果待测管道（1）表面的温度值小于参考板表面温度值，则执行步骤1010，否则返回步骤1007；
步骤1010，结束；
数据采集结束，控制器控制循环泵以及加热管（8）停止工作，并对采集到的数据进行分析。
10.根据权利要求8所述的降低电场指纹法测试温度误差的方法，其特征在于：所述的数据分析处理流程，包括如下步骤：
步骤2001，在控制器对所有数据采集完成之后，对采集到的温度值进行比对，确定待测管道（1）表面的温度值与参考板表面温度值相等的时刻S1；
步骤2002，根据步骤2001中所确定的时刻S1，找出该S1时刻所对应的待测管道（1）与参考板在相同时刻所对应的电势值；
步骤2003，根据参考板在S1时刻的输出，对应得到待测管道（1）在S1时刻所对应的电势偏差；
步骤2004，通过步骤2003中所得到的电势偏差与待测管道（1）未腐蚀时的原始数据进行比较，得到待测管道（1）因受到腐蚀而造成的电势偏差，对待测管道（1）的腐蚀程度进行推算。
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