CN109001294B - 一种管道内壁检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道内壁检测装置，涉及管道内测量技术领域。检测装置包括圆筒状舱体，沿舱体圆周方向固定有多个金属缺失传感器，金属缺失传感器包括：磁场强度为0.01T～0.5T的永磁铁，以及设置在永磁铁和管道内壁之间的至少1个感应线圈，感应线圈的中心线沿管道轴向设置。通过永磁铁实现对管道内壁的磁化，且由于永磁铁的磁场强度为0.01T～0.5T，仅能保证磁化管道的内壁面。进一步地感应线圈根据管道内壁面变化造成的感应磁场强度变化获取检测信息。如此本发明提供的检测装置大大降低了金属缺失传感器所获取的信息量，进而降低信息分析的工作量与工作时间，提高了检测效率，能够作为油气管道的日常维护设备使用，有助于及时发现油气管线上的盗油孔或盗气孔。

Description

一种管道内壁检测装置

技术领域

本发明涉及管道内测量技术领域，特别涉及一种管道内壁检测装置。

背景技术

随着国内油气运输行业的不断发展，长距离埋地油气管道被广泛地应用在油气产品的运输上。通过埋在地下的油气管道将油气产品从油气生产区输送到油气消费区，实现油气能源的跨区域调配。然而一些不法分子受暴利驱使，在长距离埋地汽油管道上打钻连通油气管道内部的盗油孔或者盗气孔进行盗油、盗气。盗油、盗气行为不仅会造成经济损失，对企业声誉、环境保护以及社会稳定产生极大的负面影响，盗油孔或盗气孔的存在还会导致油、气泄露现象的出现，严重危害油气运输安全。因此应严厉打击盗油盗气行为，尽快排查油气管道上已形成的盗油孔或盗气孔，对油气管道进行及时维护。

现有技术中，提供了一种在管道内部检测盗油孔或盗气孔的设备，该设备具有圆筒状的舱体，在舱体外侧固定有磁场强度大于或者等于4T(特斯拉)的永磁铁。永磁铁产生的强磁场将油气管道的管壁磁化至饱和状态，在管道径向上完全磁化管道，即使得油气管道的内壁和外壁均具有磁性，此时油气管道产生感应磁场，感应磁场的磁感线沿管道轴向分布。同时在该设备上还具有磁敏探头，用于根据管壁的感应磁场强度产生检测信号。当管壁的内壁面或者外壁面甚至是管壁中出现缝隙、孔洞等缺陷时，管壁的感应磁场出现漏磁现象，此时管壁的感应磁场强度发生变化，进而磁敏探头通过感应磁场强度的变化获取异常的检测信号。工作人员可通过分析系统分析磁敏探头获取的信号来判断油气管道内壁上是否存在盗油孔或盗气孔。该设备具有灵敏度高的特点。具体来说，由于该设备产生的强磁场可使油气管道的管壁由内至外均具有磁性，因此当油气管外壁上的缝隙等缺陷引起管壁内磁回路异常时，该设备的磁敏探头均可获取到异常的检测信号。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

使用现有技术中的设备对油气管道进行盗油孔或盗气孔检测时，存在检测效率低、不能快速检测到盗油孔或盗气孔的问题。因为现有技术中所提供的检测装置灵敏度过高，能够检测到油气管管壁由内至外所具有缺陷，因此增加了分析磁敏探头所获取信号的复杂程度，进而延长检测周期，导致不能快速检测到盗油孔或盗气孔。

发明内容

为了解决现有技术中用于在油气管道内部进行盗油孔或者盗气孔检测的设备检测效率低的问题，本发明实施例提供了一种管道内壁检测装置，具体技术方案如下：

一种管道内壁检测装置，所述检测装置包括圆筒状舱体，在所述舱体外侧沿所述舱体圆周方向固定有多个金属缺失传感器，所述金属缺失传感器包括：

磁场强度为0.01T～0.5T的永磁铁，以及，

设置在所述永磁铁和所述管道内壁之间的至少1个感应线圈，所述感应线圈的中心线沿管道轴向设置。

优选地，在所述舱体中还设置有数据采集器，所述数据采集器与所述金属缺失传感器电连接，用于接收并存储所述金属缺失传感器中所述感应线圈两端的电压信号。

优选地，在所述舱体上设置有用于固定多个所述金属缺失传感器的支架，所述支架具有环状结构，多个所述金属缺失传感器固定在所述支架的外圆周面上。

优选地，所述检测装置还包括固定在所述舱体外部的位置监测组件，所述位置监测组件用于获取所述检测装置的位置信息。

优选地，所述位置监测组件与所述数据采集器电连接。

优选地，在所述舱体上固定有用于安装所述位置监测组件的安装板，所述安装板具有环形结构，其轴向平行于所述舱体的轴向。

优选地，所述位置监测组件包括至少2个沿所述舱体的圆周方向均匀分布的环焊缝探测器，所述环焊缝探测器用于获取所述检测装置经过的管道环状焊缝的数量，且所述环焊缝探测器通过第一连接杆固定在所述安装板上，所述环焊缝探测器与所述数据采集器电连接。

优选地，所述位置监测组件包括2个关于所述舱体的中心线对称设置的里程计，所述里程计的一端固定在所述安装板上，所述里程计的另一端设置有里程轮，所述里程轮的轴向垂直于所述舱体的轴向，所述里程计与所述数据采集器电连接。

优选地，在所述安装板垂直于其轴向的端面上设置有环状密封皮碗，所述密封皮碗的外径大于或者等于所述管道的内径。

优选地，所述内壁检测装置包括65～75个所述金属缺失传感器，每个所述金属缺失传感器中的所述永磁铁的磁场强度为0.4T。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供的管道内壁检测装置中，金属缺失传感器中的永磁铁使管道内壁磁化，感应线圈根据管道内壁面变化造成的感应磁场强度变化获取检测信息。由于本发明实施例提供的管道内壁检测装置中所用永磁铁的磁场强度为0.01T～0.5T，远小于现有技术中所采用的永磁铁的最小磁场强度4T，本发明实施例的永磁铁仅能保证磁化管道的内壁面，而非在管道径向上由内至外完全磁化管道。如此大大降低了金属缺失传感器所获取的信息量，进而降低信息分析的工作量与工作时间，提高了检测效率，以便能够快速检测到盗油孔或者盗气孔。同时由于所采用的永磁铁的磁场强度小，其体积也较小，在一定程度上降低了该检测装置的设备成本，使得本发明实施例所提供的检测装置能够作为油气管道的日常维护设备使用，有助于及时发现油气管线上的盗油孔或盗气孔。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的管道内壁检测装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的管道内壁检测装置中金属缺失传感器原理示意图；

图3是本发明实施例提供的管道内壁检测装置的检测信号分析图。

附图中各个标记分别为：

1.防撞头；

2.安装板；21.密封皮碗；

3.环焊缝探测器；31.第一连接杆；

4.里程计；41.里程轮；

5.舱体；

6.集线器；

7.支架；71.支撑板；72.第二连接杆；

8.金属缺失传感器；81.永磁铁；82.感应线圈；

9.后端盖接头；

10.管道内壁。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

参见图1、图2，本发明实施例提供了一种管道内壁检测装置，该检测装置包括圆筒状舱体5，沿舱体5的圆周方向固定有多个金属缺失传感器8，金属缺失传感器8用于根据管道内壁10的金属缺失的情况生成检测信息，

其中金属缺失传感器8包括：磁场强度为0.01T～0.5T(特斯拉)的永磁铁81，以及，

设置在永磁铁81和管道内壁10之间的至少1个感应线圈82，

感应线圈82沿管道轴向设置。

结合图2，本发明实施例所提供的管道内壁检测装置的使用原理如下：

通过将该检测装置置于油气管道中，使得检测装置随油气管道中的油气一起输送。在检测装置随油气输送的过程中，金属缺失传感器8中的永磁铁81磁化油气管道的内壁。且由于永磁铁81的磁场强度在0.01T～0.5T之间，因此在管道径向上仅能磁化部分厚度的管道壁，但保证了对管道内壁面的磁化。被磁化的管道内壁10产生感应磁场，该感应磁场的磁感线穿过金属缺失传感器8中的感应线圈82。当感应磁场的强度发生变化时，感应线圈82产生电流，使得感应线圈82两端的电压信号发生变化，根据电压信号的变化即可得到管道内壁面的情况。因此不难理解的是，当检测装置通过管道内壁10较为平整的管道段时，感应线圈82两端的电压信号不会产生明显的变化；当检测装置通过内壁面存在孔洞，出现金属缺失的管道时，管道内壁10的感应磁场的磁场强度发生明显改变，感应线圈82两端的电压产生明显变化，即实现对管道内壁10上缺失部分的识别。

本领域技术人员可以理解的是，当油气管道存在盗油孔或者盗气孔时，必然导致管道内壁面存在金属缺失，因此，只要保证永磁铁的磁场强度能够将管道内壁面磁化即可，而不需要将管壁中部甚至管道外壁面都磁化。

由于本发明实施例提供的管道内壁检测装置中所用永磁铁的磁场强度为0.01T～0.5T，远小于现有技术中所采用的永磁铁的最小磁场强度4T。因此，本发明实施例的永磁铁仅能保证磁化管道的内壁面，而非在管道径向上由内至外完全磁化管道。如此本发明实施例所提供的检测装置大大降低了金属缺失传感器8所获取的信息量，进而降低信息分析的工作量与工作时间，提高了检测效率，以便能够快速检测到盗油孔或者盗气孔。同时由于所采用的永磁铁的磁场强度小，其体积也较小，在一定程度上降低了该检测装置的设备成本，使得本发明实施例所提供的检测装置能够作为油气管道的日常维护设备使用，有助于及时发现油气管线上的盗油孔或盗气孔。

关于通过感应线圈82两端的电压信号来分析判断管道内壁面金属缺失情况的具体方法，本发明实施例不作特殊限定，按照现有的管道内检测方法进行即可。

需要说明的是，利用本发明实施例提供的管道内壁检测装置获取管道内壁金属缺失的情况之后，还需要配合现场开挖，进一步验证管道内壁金属缺失的部位是否为盗油孔或者盗气孔。

其中，对金属缺失传感器8的数量不作严格限定。本领域技术人员可以理解的是，在本实施例中，金属缺失传感器8中的永磁铁81用于磁化管道内壁，因此多个金属缺失传感器8沿舱体5的圆周方向设置时，需满足在舱体5的圆周方向上多个金属缺失传感器8的磁场覆盖舱体5的内壁面。具体地，可根据实际应用情况设置金属缺失传感器8的数量，例如40个、50个、60个、70个等。同时对一个金属缺失传感器8中的感应线圈82的数量也不做具体限定，可以为2个、3个、4个、5个等，多个感应线圈82沿舱体5的圆周方向排列。

进一步地，在舱体5中还设置有数据采集器，数据采集器与金属缺失传感器8电连接，用于接收并存储所述检测信息。通过分析数据采集器存储的检测信息，实现对管道内壁10上金属缺失的识别。其中对于金属缺失传感器8与数据采集器的连接方式不做具体限定，例如采用无线连接，或者利用传输线的有线连接。

进一步地，金属缺失传感器8在舱体5外侧的固定方式具有多种，本实施例提供以下可选方案。

在舱体5上设置有用于放置多个金属缺失传感器8的支架7，其中支架7具有环状结构，使得金属缺失传感器8沿舱体5的圆周方向固定。

可选地，参见图1，支架7包括圆柱段和圆台段，其中圆柱段一端连接舱体5，另一端连接圆台段直径较大的一端。多个金属缺失传感器8内嵌在支架7的圆台段中，并沿圆台段的圆周方向设置。且支架7的最大外径小于管道的内径，保证该检测装置顺利进入油气管道中。

进一步地，为了提高支架7与舱体5的连接稳定性，参见图1，在支架7的一端固定有环状的第一支撑板71，且第一支撑板71的轴向平行于舱体5的轴向。此时第一支撑板71背离金属缺失传感器8的环形侧面形成了垂直于舱体5轴向的安装面，在该安装面上设置多个第二连接杆72，第二连接杆72远离支撑板71的端部固定在舱体5的外侧曲面上，如此通过第二连接杆72和支撑板71增加了环状支架7与舱体5的连接稳定性，保证在检测装置随油气的输送过程中，支架7内的金属缺失传感器8稳定地设置在舱体5的圆周方向上。此外，优选支撑板71的外径与管道内径相匹配，不仅使得支撑板71正好可沿管道轴向移动，同时支撑板71保证了检测装置的轴线与管道轴向重合，使得金属缺失传感器8中的永磁铁81对管道内壁10进行均匀磁化。

此外，当金属缺失传感器8与数据采集装置采用有线连接时，在支架7上还设置有后端盖接头9，在后端盖接头9上设置用于连接金属缺失传感器8与数据采集器的传输线。

除了能够检测到管道内壁10上的孔洞外，还需要确定该孔洞所在管线的具体位置。因此本发明实施例提供的检测装置还包括固定在舱体5外部的位置监测组件，位置监测组件用于获取检测装置的位置信息。且位置监测组件与数据采集器电连接，数据采集器还用于接收并存储位置信息。如此通过数据采集器存储的位置信息能够了解管道内壁10出现孔洞的具体位置。

为了保证位置监测组件的正常运行，在舱体5中设置有为位置监测组件进行供电的电源。同时在舱体5外侧还固定有用于安装位置监测组件的安装板2，安装板2具有环形结构，其轴向平行于舱体5的轴向。通过安装板2提高位置监测组件的安装稳定性。

关于位置监测组件的具体种类，进一步地，位置监测组件包括至少2个环焊缝探测器3，该环焊缝探测器3用于获取所述检测装置经过的管道环状焊缝的数量。更具体地，该环焊缝探测器3为霍尔传感器，可根据管道内壁10的感应磁场的强度变化获取管道内壁10的形态变化。由于常用的油气管道长度较长，可达几十公里，因此通常采用定长的管道依次焊接而成。在相连两个管道的焊接处地管道内壁10向内凸起，为不平滑的管壁段，其感应磁场强度有所改变，因此当环焊缝探测器3通过管道内壁10感应磁场的变化实现对管道环焊缝个数的记录。不难理解的是，当检测到管道内壁10存在孔洞时，通过查找该检测装置所经过的管道的数量，可快速获取该检测装置的大致位置。其中，为了保证环焊缝探测器3的准确测量，其数量不得少于2个，通常采用3个或者4个环焊缝探测器3，并且优选多个环焊缝探测器3沿舱体5的圆周方向均匀分布，保证检测到的管道环状焊缝的数量真实可靠。此外，该环焊缝探测器3通过第一连接杆31固定在安装板2上，并与数据采集器电连接，将所获取的环焊缝数量发送给数据采集器进行存储。

同时，为了对检测装置进行更为精确的定位，该位置监测组件还包括里程计4，里程计4的一端固定在安装板2上，里程计4的另一端设置有里程轮41，且里程轮41的轴向垂直于舱体5的轴向，使得其可沿管道内壁10滚动。在检测装置输送过程中，通过里程轮41的滚动圈数实现对检测装置行进里程数的计量。

更具体地，里程计4包括2个，且2个里程计关于舱体5的中心线对称设置。其中由于检测装置经过弯道时，若当里程计4恰好位于弯道的外侧，会造成位于弯道外侧的里程计4记录的里程数与检测装置实际行驶的里程数之间存在较大误差。尤其是随着检测装置不断行进，经过较多弯道时，该误差逐渐累积，干扰了检测装置的准确定位。此时应以位于弯道内侧的里程计所记数据为准。因此将2个里程计4关于舱体5的中心线对称设置，保证2个里程计4中能够存在一个里程计4位于弯道内侧，避免所记录的检测装置行进里程数具有较大误差。

进一步地，该里程计4同样与数据采集器电连接，将所获取的检测装置行进里程数发送给数据采集器进行存储。

进一步地，为了便于整体检测装置的结构稳定性，在舱体5上还设置有集线器6。该集线器6与至少2个环焊缝探测器3以及2个里程计4通过传输线连接，集中环焊缝探测器3记录的环焊缝信息和里程计4记录的行进里程信息。同时集线器6通过一根传输线与后端盖接头9连接，进而连接数据采集器，实现了环焊缝探测器3以及里程计4与数据采集器之间的电连接。

进一步地，在安装板2垂直于其轴向的端面上设置有环状密封皮碗21，密封皮碗21的外径大于或者等于管道的内径。将检测装置放置于管道中后，密封皮碗21的侧边与管道内壁10紧密接触。此时管道中的油、气在密封皮碗21的两侧形成不同的压力差，进而油、气对密封皮碗21施加与油、气流动方向相同的推动力，从而带动整体检测装置随油、气输送。密封皮碗21保证了检测装置的移动稳定性，避免检测装置在管道内转动。并且在舱体5的端部上还设置有防撞头1，有效避免碰撞对检测装置造成损坏。其中优选防撞头1设置在检测装置的前进端。

下面，通过具体检测实例对本发明实施例的管道内壁检测装置的使用方法做简要介绍。

使用本发明实施例提供的检测装置，针对某原油管道进行了打孔盗油点检测。管道外径为813mm，壁厚为11.9mm，输送压力为4.5Mpa，检测里程为187.7km。为了实现在管道圆周方向上对管道内壁面的磁化，在检测装置中共设置有72个金属缺失传感器8。每个金属缺失传感器8中的永磁铁的磁场强度为0.4T，每个金属缺失传感器8中设置有4个感应线圈。该检测装置的具体使用方法如下：

启动该检测装置，使得内置电源为环焊缝探测器3、里程计4等供电。之后将该检测装置放入发球筒，升高发球筒内压力，通过发球筒将检测装置送入管道。检测装置在管道内油气流作用下被送入主管道内，之后随主管道中油气流一起输送，完成对管道全线的检测。

通过数据采集存储的数据进行分析，发现存在一处信号异常，具体参照图3，说明此处管道内壁面上存在金属缺失。进一步地，通过现场调查和开挖，发现此处为打孔盗油点，验证了本方法和设备的准确性及可靠性。

综上，本发明实施例所提供的管道内壁检测装置结构简单，使用便捷，能够快速准确地检测到管道上的盗油孔或盗气孔。同时该设备运行费用较低，适宜作为油气管道的长期监测工具。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种管道内壁检测装置，所述检测装置包括圆筒状舱体（5），其特征在于，在所述舱体（5）外侧沿所述舱体（5）圆周方向固定有多个金属缺失传感器（8），所述金属缺失传感器（8）包括：

磁场强度为0.4T的永磁铁（81），以及，

设置在所述永磁铁（81）和所述管道内壁（10）之间的至少1个感应线圈（82），所述感应线圈（82）的中心线沿管道轴向设置，所述永磁铁（81）被配置为磁化管道的内壁面；

所述检测装置还包括固定在所述舱体（5）外部的位置监测组件，所述位置监测组件用于获取所述检测装置的位置信息，所述位置监测组件包括至少2个沿所述舱体（5）的圆周方向均匀分布的环焊缝探测器（3），所述环焊缝探测器（3）用于获取所述检测装置经过的管道环状焊缝的数量，所述环焊缝探测器（3）为霍尔传感器；

在所述舱体（5）上设置有用于固定多个所述金属缺失传感器（8）的支架（7），所述支架（7）包括圆柱段和圆台段，其中所述圆柱段一端连接所述舱体（5），另一端连接圆台段直径较大的一端，

所述支架（7）具有环状结构，多个所述金属缺失传感器（8）固定在所述支架（7）的外圆周面上，所述支架（7）的一端固定有环状的第一支撑板（71），且所述第一支撑板（71）的轴向平行于所述舱体（5）的轴向，所述第一支撑板（71）背离所述金属缺失传感器（8）的环形侧面形成垂直于所述舱体（5）轴向的安装面，在所述安装面上设置有多个第二连接杆，所述第二连接杆远离所述第一支撑板（71）的端部固定在所述舱体（5）的外侧曲面上；

所述支架（7）上还设置有后端盖接头（9），所述后端盖接头（9）上设置有用于连接所述金属缺失传感器（8）与数据采集器的传输线，所述数据采集器设置在所述舱体（5）中，所述数据采集器与所述金属缺失传感器（8）电连接，用于接收并存储所述金属缺失传感器（8）中所述感应线圈（82）两端的电压信号；

在所述舱体（5）上固定有用于安装所述位置监测组件的安装板（2），所述安装板（2）具有环形结构，其轴向平行于所述舱体（5）的轴向；

所述环焊缝探测器（3）通过第一连接杆（31）固定在所述安装板（2）上，所述环焊缝探测器（3）与所述数据采集器电连接，至少2个所述环焊缝探测器（3）沿所述舱体（5）的圆周方向均匀分布；

所述舱体（5）上还设置有集线器（6），所述集线器（6）与至少2个环焊缝探测器（3）通过传输线连接，所述集线器（6）通过传输线与所述后端盖接头（9）连接，进而连接数据采集器。

2.根据权利要求1所述的管道内壁检测装置，其特征在于，所述位置监测组件与所述数据采集器电连接。

3.根据权利要求1所述的管道内壁检测装置，其特征在于，所述位置监测组件包括2个关于所述舱体（5）的中心线对称设置的里程计（4），

所述里程计（4）的一端固定在所述安装板（2）上，所述里程计（4）的另一端设置有里程轮（41），所述里程轮（41）的轴向垂直于所述舱体（5）的轴向，

所述里程计（4）与所述数据采集器电连接。

4.根据权利要求1所述的管道内壁检测装置，其特征在于，在所述安装板（2）垂直于其轴向的端面上设置有环状密封皮碗（21），所述密封皮碗（21）的外径大于或者等于所述管道的内径。

5.根据权利要求1~4中任一项所述的管道内壁检测装置，其特征在于，所述内壁检测装置包括65~75个所述金属缺失传感器（8）。