CN110389172A - 输油管道管内腐蚀检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种输油管道管内腐蚀检测装置，包括：检测装置壳体；移动机构，安装在检测装置壳体的外侧，移动机构用于使检测装置壳体紧贴依附于输油管道的内壁移动；驱动电机，通过连接绳与检测装置壳体相连接，驱动电机用于驱动检测装置壳体沿输油管道内移动；管壁厚度检测传感器，安装在检测装置壳体的端部，且管壁厚度检测传感器的检测信号发射端伸出至检测装置壳体的外部；控制器，安装在检测装置壳体内，管壁厚度检测传感器与控制器连接；通讯单元，与控制器连接，通讯单元与一上位机通讯连接。该管内腐蚀检测装置能够对输油管道的壁厚进行移动检测，检测速度快，检测效率高；能够实时将检测数据传输至上位机，及时进行调整。

Description

输油管道管内腐蚀检测装置
技术领域
本发明涉及输油管道检测技术领域，具体而言，涉及一种输油管道管内腐蚀检测装置。
背景技术
输油管道的腐蚀一直是影响生产装置安全运行的重要因素。在炼油工艺特殊的工况条件下，炼油装置在高温、高压下承受着腐蚀性介质的侵蚀。尤其在是近年来原油含硫量高、酸值高的情况下，原油质量的劣化更加重了炼油装置设备的腐蚀。
一般情况下，随着使用条件不同，腐蚀过程的动力学行为与腐蚀破坏的形式和特征差别较大，多数腐蚀破坏是在孕育期间没有明显症状的情况下突然发生的，使输油管道的强度迅速降低或者破裂，从而引起灾难性后果。因此，炼厂装置、设备、管线产生的腐蚀，轻则造成介质的泄漏而迫使工厂停工检修，重则导致重大事故的发生，严重影响了生产的安全稳定运行。另外，设备管线的腐蚀缩短了装置的运行周期和设备使用寿命，从而增加了大量的检维修费用和设备更换费用，使炼油企业的经营成本大幅升高，影响整体经济效益。
对于我国来说，从对石油开采、炼制、电力、化工、汽车等20个行业的腐蚀调查结果可以看出，我国的年腐蚀损失在5000亿元以上，而石油化工领域的腐蚀占到了总产值的6％，高于其他行业1倍左右，且石油化工生产中因腐蚀造成的事故大约占总事故的31％。可以看出我国由于输油管道的腐蚀而造成的经济损失是非常巨大的。
随着近几年我国各大石化公司从中东地区进口的含高硫和高酸的原油比例的大幅度增加，此外还有近几年我国含硫油气田的开发，致使炼油工业在生产炼制过程中，长期被含硫和硫化物引起的设备腐蚀问题所困扰，且因腐蚀导致的设备失效、破裂而造成的爆炸和人身伤亡的恶性破坏事故带来了严重的社会后果。由此可见在我国对于石油化工行业，解决金属设备以及管道的腐蚀也就是解决制约企业安全生产的一个非常主要的问题。所以对输油管道腐蚀在线检测装置的研究和开发，对于确保我国炼油工业的发展和生产长周期的运行均具有深远的意义。
申请号为CN201610519699.1的专利文献公开了一种石油管道不停产的腐蚀检测方法，主要是通过隔离技术与现场腐蚀挂片拆装技术相结合，将腐蚀挂片所在管段进行隔离，不影响生产流程的情况下对腐蚀挂片进行拆卸。该专利无法解决挂片式检测管道时间反馈慢，不能实时反映管道数据的问题。此发明设备固定在输油管道中间某区域，不具有可移动性。
申请号为CN20170433688.6的专利文献公开了一种输油管道泄漏监测装置及监测方法，通过在输油管壁外侧铺设电缆，电缆内平行铺设两条导线和油溶性绝缘材料，当油品泄漏后，绝缘材料溶解破坏，泄漏点导线连通，通过欧姆表、示波器准确测算管道的泄漏位置。该专利更加倾向于腐蚀引发泄漏后定位措施，使用成本比较高。
申请号为CN20161232307.5的专利文献公开了一种无线传输的壁厚腐蚀在线检测系统，该系统可以安装在室内运行设备上及室外传输管道上，周期性的检测设备腐蚀情况，通过无线方式发送到接收端，接收端通过分析观察设备及腐蚀情况并进行相应的措施。该专利通过壁厚测量腐蚀情况，但还是需要人力进行测量，如果检测位置不佳可能无法测准腐蚀情况。
现有的检测装置无法在移动中进行检测、检测速度比较慢、无法实时进行调整、检测的效率不高；因此，有必要开发一种新型的用于输油管道内的腐蚀检测装置，以解决上述问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种输油管道管内腐蚀检测装置，以至少解决现有技术中的腐蚀检测装置无法在移动中进行检测、检测速度慢的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种输油管道管内腐蚀检测装置，管内腐蚀检测装置包括：检测装置壳体；移动机构，安装在检测装置壳体的外侧，移动机构用于使检测装置壳体紧贴依附于输油管道的内壁移动；驱动电机，通过连接绳与检测装置壳体相连接，驱动电机用于驱动检测装置壳体沿输油管道内移动；管壁厚度检测传感器，安装在检测装置壳体的端部，且管壁厚度检测传感器的检测信号发射端伸出至检测装置壳体的外部；控制器，安装在检测装置壳体内，管壁厚度检测传感器与控制器连接；通讯单元，与控制器连接，通讯单元与一上位机通讯连接。
进一步地，管壁厚度检测传感器为超声波传感器，管壁厚度检测传感器伸出至检测装置壳体的外部的一端罩设一玻璃保护罩，玻璃保护罩与检测装置壳体的端盖密封连接。
进一步地，检测装置壳体与管壁厚度检测传感器相对的一端端盖上设有一活动挂钩，活动挂钩能相对于管壁厚度检测传感器的端盖转动，连接绳为钢丝绳。
进一步地，移动机构包括：丝座，丝座固定安装在检测装置壳体的外侧，丝座内设有一安装槽；弹簧套筒，弹簧套筒活动安装在安装槽内，弹簧套筒的下端设有一倒U形槽；主轴，设置在安装槽内，主轴的一端固定设置在检测装置壳体上，主轴的另一端伸入倒U形槽内，主轴上套设一弹簧；轮座，固定安装在弹簧套筒上，轮座上转动安装一滚轮。
进一步地，滚轮为尼龙轮。
进一步地，检测装置壳体的两端均安装有多组移动机构，每一端的多组移动机构沿径向均布设置在检测装置壳体的侧面。
进一步地，控制器为单片机或ARM处理器。
进一步地，通讯单元为LoRa通讯单元、WiFi通讯单元、Zigbee通讯单元或NB-iot通讯单元。
应用本发明的技术方案，通过驱动电机和连接绳牵引检测装置壳体在输油管道内移动，在检测装置壳体前进过程中，通过采集旋转旋转编码器的电脉冲数量来记录检测装置的行走位移，由此得到其前进距离，输油管道的管壁厚度信息由管壁厚度检测传感器进行采集；通过管壁厚度检测传感器对输油管道的管壁厚度进行360°检测；控制器负责对管壁厚度检测、采集时间信号、通讯以及对驱动电机进行控制，控制器通过通讯单元将管壁厚度信息传输给上位机。该管内腐蚀检测装置能够对输油管道的壁厚进行移动检测，检测速度快，检测效率高；能够实时将检测数据传输至上位机，及时进行调整。
下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例的管内腐蚀检测装置的结构示意图。
图2为图1中C处的局部放大图。
图3为沿图1中A-A面的剖视示意图。
图4为沿图1中B-B面的剖视示意图。
图5为本发明实施例的管内腐蚀检测装置的电路结构框图。
图6为本发明实施例的管内腐蚀检测装置中LoRa通信单元的功能框图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、检测装置壳体；11、玻璃保护罩；12、活动挂钩；20、移动机构；21、丝座；22、弹簧套筒；23、主轴；24、弹簧；25、轮座；26、滚轮；30、管壁厚度检测传感器；40、控制器；50、通讯单元；100、输油管道。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而仅仅是为了便于对相应零部件进行区别。同样，“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
参见图1至图6，一种本发明实施例的输油管道管内腐蚀检测装置，该管内腐蚀检测装置主要包括：检测装置壳体10、移动机构20、驱动电机(图中未示出)、管壁厚度检测传感器30、控制器40和通讯单元50。其中，移动机构20安装在检测装置壳体10的外侧，该移动机构20用于使检测装置壳体10紧贴依附于输油管道100的内壁移动；驱动电机通过连接绳(图中未示出)与检测装置壳体10相连接，驱动电机用于驱动检测装置壳体10沿输油管道100内移动；管壁厚度检测传感器30安装在检测装置壳体10的端部，且管壁厚度检测传感器30的检测信号发射端伸出至检测装置壳体10的外部；控制器40和通讯单元50均安装在检测装置壳体10内，管壁厚度检测传感器30与控制器40连接；通讯单元50与控制器40连接，通讯单元50还与一台上位机进行通讯连接；驱动电机与控制器连接，驱动电机上安装旋转编码器。
上述的输油管道管内腐蚀检测装置，通过驱动电机和连接绳牵引检测装置壳体10在输油管道内移动，在检测装置壳体10前进过程中，通过采集旋转旋转编码器(测量驱动电机转速)的电脉冲数量来记录检测装置的行走位移，由此得到其前进距离，输油管道的管壁厚度信息由管壁厚度检测传感器30进行采集；通过管壁厚度检测传感器30对输油管道的管壁厚度进行360°检测；控制器40负责对管壁厚度检测、采集时间信号、通讯以及对驱动电机进行控制，控制器40通过通讯单元50将管壁厚度信息传输给上位机。该管内腐蚀检测装置能够对输油管道的壁厚进行移动检测，检测速度快，检测效率高；能够实时将检测数据传输至上位机，及时进行调整。
可选地，控制器40可采用单片机或ARM处理器。参见图5，在本实施中，控制器40优选采用STM32单片机，旋转编码器的电脉冲信号为方波信号，采用STM32单片机的CCP捕捉功能对方波信号进行计数，并通过相应的换算关系求出前进距离。由于输油管道焊接距离较长，检测装置持续工作时间较长，采集的管道数据信息比较多，一般都采用较大FLASH存储器对采集的信息进行保存。
通讯单元50可采用LoRa通讯单元、WiFi通讯单元、Zigbee通讯单元或NB-iot通讯单元。在本实施例中，采用STM32单片机自带的LoRa模块为通信单元50。超声波传感器和三轴陀螺仪芯片对管道的厚度进行采集，经过A/D转换模块对采集信息进行模数转换，然后经过STM32单片机进行数据处理，并经过LoRa通讯单元将数据传送给上位机系统，由上位机系统对管道轨迹进行解算和误差校正。
具体来说，参见图6，在本实施例中，LoRa通讯单元由STM32单片机、SX1278射频芯片、时钟电路、射频开关、发射电路、接收电路及SMA天线组成。STM32单片机主要用于控制SX1278射频芯片和射频开关协调工作以及负责LoRa通讯单元与外部单片机异步串行通信。SX1278射频芯片主要用于处理射频信号，并完成信息的无线发送和接收。射频开关主要用于根据SX1278的收发状态，将SMA天线的功能在LoRa模块的接收电路和发射电路之间进行相互切换。时钟电路主要用于为SX1278射频芯片提供稳定可靠的工作时钟。发射电路、接收电路及SMA天线主要用于长距离的无线通信。
具体地，在本实施例中，管壁厚度检测传感器30采用超声波传感器，并且在管壁厚度检测传感器30伸出至检测装置壳体10的外部的一端罩设有一个玻璃保护罩11，该玻璃保护罩11与检测装置壳体10的端盖密封连接。超声波对玻璃有很强的穿透性，能方便地对管壁进行360°壁厚检测。在管壁厚度检测传感器30伸出至检测装置壳体10的外部的一端罩设一个玻璃保护罩11可以对超声波传感器起到保护作用，并且不会妨碍超声波传感器的正常工作。
在本实施例中，检测装置壳体10与管壁厚度检测传感器30相对的一端端盖上设置有一个活动挂钩12，该活动挂钩12能相对于管壁厚度检测传感器30的端盖转动，连接绳优选采用钢丝绳。在检测装置壳体10的端部采用活动挂钩12与钢丝绳相连，可以防止检测装置壳体10在输油管道内部旋转造成钢丝绳打结。另外，在检测装置壳体10的前端盖板上还设置有抗干扰器件(图中未示出)，用以防止外部干扰对管壁厚度检测传感器30的测量结果造成影响。
参见图1至图4，在本实施例中，移动机构20包括：丝座21、弹簧套筒22、主轴23、弹簧24、轮座25和滚轮26。其中，丝座21固定安装在检测装置壳体10的外侧，丝座21内设置有一个安装槽；弹簧套筒22活动安装在该安装槽内，弹簧套筒22的下端设置有一个倒U形槽；主轴23设置在安装槽内，主轴23的一端固定设置在检测装置壳体10上，主轴23的另一端伸入倒U形槽内，在主轴23上套设有一根弹簧24，该弹簧24置于倒U形槽内；轮座25固定安装在弹簧套筒22上，在轮座25上转动安装滚轮26。通过弹簧24施加向外的作用力，使滚轮26紧贴依附于输油管道100的内壁移动。进一步优选，滚轮26采用具有弹性张力的尼龙轮，使滚轮26能够更好地依附在管道内壁。
为保证检测装置能够在管道内顺利移动，在检测装置壳体10的两端均安装有多组移动机构20，并且每一端的多组移动机构20沿径向均布设置在检测装置壳体10的侧面。参见图3和图4，在本实施例中，优选在检测装置壳体10上设置六组移动机构20(两端各三组)，且每一端的三组移动机构20沿检测装置壳体10的径向120°对称设置。如此设置，可确保检测装置壳体10在输油管道内平稳顺利地移动。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (8)

1.一种输油管道管内腐蚀检测装置，其特征在于，所述管内腐蚀检测装置包括：
检测装置壳体(10)；
移动机构(20)，安装在所述检测装置壳体(10)的外侧，所述移动机构(20)用于使所述检测装置壳体(10)紧贴依附于输油管道(100)的内壁移动；
驱动电机，通过连接绳与所述检测装置壳体(10)相连接，所述驱动电机用于驱动所述检测装置壳体(10)沿所述输油管道(100)内移动；
管壁厚度检测传感器(30)，所述安装在所述检测装置壳体(10)的端部，且所述管壁厚度检测传感器(30)的检测信号发射端伸出至所述检测装置壳体(10)的外部；
控制器(40)，安装在所述检测装置壳体(10)内，所述管壁厚度检测传感器(30)与所述控制器(40)连接；
通讯单元(50)，与所述控制器(40)连接，所述通讯单元(50)与一上位机通讯连接。
2.根据权利要求1所述的输油管道管内腐蚀检测装置，其特征在于，所述管壁厚度检测传感器(30)为超声波传感器，所述管壁厚度检测传感器(30)伸出至所述检测装置壳体(10)的外部的一端罩设一玻璃保护罩(11)，所述玻璃保护罩(11)与所述检测装置壳体(10)的端盖密封连接。
3.根据权利要求1所述的输油管道管内腐蚀检测装置，其特征在于，所述检测装置壳体(10)与所述管壁厚度检测传感器(30)相对的一端端盖上设有一活动挂钩(12)，所述活动挂钩(12)能相对于所述管壁厚度检测传感器(30)的端盖转动，所述连接绳为钢丝绳。
4.根据权利要求1所述的输油管道管内腐蚀检测装置，其特征在于，所述移动机构(20)包括：
丝座(21)，所述丝座(21)固定安装在所述检测装置壳体(10)的外侧，所述丝座(21)内设有一安装槽；
弹簧套筒(22)，所述弹簧套筒(22)活动安装在所述安装槽内，所述弹簧套筒(22)的下端设有一倒U形槽；
主轴(23)，设置在所述安装槽内，所述主轴(23)的一端固定设置在所述检测装置壳体(10)上，所述主轴(23)的另一端伸入所述倒U形槽内，所述主轴(23)上套设一弹簧(24)；
轮座(25)，固定安装在所述弹簧套筒(22)上，所述轮座(25)上转动安装一滚轮(26)。
5.根据权利要求4所述的输油管道管内腐蚀检测装置，其特征在于，所述滚轮(26)为尼龙轮。
6.根据权利要求4所述的输油管道管内腐蚀检测装置，其特征在于，所述检测装置壳体(10)的两端均安装有多组所述移动机构(20)，每一端的多组所述移动机构(20)沿径向均布设置在所述检测装置壳体(10)的侧面。
7.根据权利要求1所述的输油管道管内腐蚀检测装置，其特征在于，所述控制器(40)为单片机或ARM处理器。
8.根据权利要求1所述的输油管道管内腐蚀检测装置，其特征在于，所述通讯单元(50)为LoRa通讯单元、WiFi通讯单元、Zigbee通讯单元或NB-iot通讯单元。
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