CN113405027A - 管道损伤检测设备与管道损伤检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种管道损伤检测设备与管道损伤检测方法，其中管道损伤检测设备包括：安装座；密封件，所述密封件的测量端用于伸入待测管道内以密封待测管道；液压注入结构，具有输入端以及输出端，所述输出端用于向待测管道内填充流体；以及，检测装置，包括光纤光栅传感器以及控制器，所述光纤光栅传感器设于所述测量端，所述检测装置用于接收待测管道的应力信号以检测待测管道的管道损伤情况。本发明提供的管道损伤检测设备与管道损伤检测方法，通过外接安装座增大密封件外表面与管壁摩擦力，可满足高压管道损伤检测需求，提高了管道损伤检测试验工作效率的同时，也降低了试验工作量。

Description

管道损伤检测设备与管道损伤检测方法

技术领域

本发明涉及管道损伤检测设备技术领域，尤其涉及一种管道损伤性检测装置与管道损伤检测方法。

背景技术

当前在管道损伤检测施工中，通常采用射线探伤法和超声波探伤法。对穿隔板结构的管道，当隔板的某一侧施工空间不足时，只能在隔舱壁另一侧进行损伤检测施工，超声波探伤法因无法接近损伤部位，从而无法应用；施工空间不足的隔舱壁一侧有其他金属部件与管道直接贴合时，射线探伤法会因为受到该金属部件的干扰而导致其检测结果不准确。

发明内容

本发明提供一种管道损伤检测设备与管道损伤检测方法，用以解决现有技术中管道损伤测试步骤复杂、测试效率低的问题，提高了损伤检测试验工作效率的同时，也降低了损伤试验的工作量。

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种管道损伤检测设备，包括：

安装座；

密封件，沿所述安装座的长度方向延伸，所述密封件具有设于所述安装座内的连接端，以及凸出所述安装座的测量端，所述测量端用于伸入待测管道内以密封待测管道；

液压注入结构，贯设于所述密封件在长度方向上呈相对设置的两端、且与所述密封件密封连接，所述液压注入结构具有输入端以及输出端，所述输出端靠近所述测量端设置，用于向待测管道内填充流体；以及，

检测装置，包括光纤光栅传感器以及控制器，所述光纤光栅传感器设于所述测量端，所述检测装置用于接收待测管道的应力信号以检测待测管道的管道损伤情况

根据本发明提供的一种管道损伤检测设备，所述密封件包括设于所述安装座的气囊，所述气囊长度方向上呈相对设置的两端分别形成所述连接端以及所述测量端，所述气囊的连接端开设有充气口。

根据本发明提供的一种管道损伤检测设备，其特征在于，所述安装座具有安装腔，所述安装腔设为管型安装腔，所述气囊设于所述安装腔。

根据本发明提供的一种管道损伤检测设备，所述充气口设为多个，多个所述充气口均匀分布于所述连接端远离所述测量端的一侧；

所述气囊还包括充气管，所述充气管具有多个充气支路以及与多个所述充气支路连通的充气主路，各所述充气支路与各所述充气口对应连通。

根据本发明提供的一种管道损伤检测设备，所述液压注入结构包括液压注入管，所述液压注入管沿所述气囊的长度方向延伸，所述液压注入管靠近所述测量端的一个开口形成所述输出端，所述液压注入管靠近所述安装端的另一个开口形成所述输入端。

根据本发明提供的一种管道损伤检测设备，所述气囊长度方向上呈相对设置的两端分别设有安装孔，各所述安装孔处均设有密封圈，所述液压注入管的两端分别穿设于对应的所述密封圈，各所述密封圈均用以密封连接所述液压注入管与所述气囊。

根据本发明提供的一种管道损伤检测设备，所述光纤光栅传感器均匀绕设于所述气囊的所述测量端，用于与所述待测管道之间形成多个测量区。

根据本发明提供的一种管道损伤检测设备，所述光纤光栅传感器包括纤芯、设于所述纤芯上的多个应变片以及套设于纤芯上的光纤包层，各所述应变片均用于接收待测管道反射回应力信号。

基于上述管道损伤检测设备，本发明还提供了一种管道损伤检测方法，包括：

将密封件的测量端伸入待测管道的管腔内、并密封所述待测管道的管腔；

使用液压注入结构向所述待测管道的管腔内填充流体，获取液压注入结构的第一流体压强；

接收所述待测管道的第一反射信号集；

使用液压注入结构继续向所述待测管道的管腔内填充流体，获取液压注入结构的第二流体压强；

接收所述待测管道的第二反射信号集；

根据所述第一反射信号集与所述第二反射信号集，输出所述待测管道的损伤情况；其中，所述第二流体压强大于所述第一流体压强。

根据本发明提供的一种管道损伤检测方法，所述第一流体压强为P1，所述气囊内压强为P2，所述气囊的端部面积为A1，所述测量端与所述待测管道的接触面积为A2，所述连接端与所述安装座的接触面积为A3，所述气囊外表面的摩擦系数为f，P1、P2、A1、A2、A3以及f，满足如下关系：P2*(A2+A3)*f>P1*A1。

本发明提供的管道损伤检测设备，通过应用安装座作为待测管道的延伸，为密封件提供充足的摩擦面积，可满足高压管道损伤检测需求；光纤光栅传感器布置在待测管道内部，可以解决损伤部位难以贴合的管道不易实施损伤检测和损伤部位受到附近结构干扰的管道损伤检测不准确的问题；此外，通过液压注入管向待测管道内填充流体，也可以实现待测管道不同压力条件下的损伤检测。本发明提供的管道损伤检测设备可以大幅提高管道损伤试验工作效率、降低管道损伤试验工作量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明提供的管道损伤检测设备的剖视图结构示意图；

图2是图1的装配结构示意图；

图3是本发明提供的管道损伤检测方法的流程图。

附图标记：

1：管道损伤检测设备； 2：安装座； 3：密封件；

4：液压注入结构； 5：检测装置； 6：待测管道；

7：连接端； 8：测量端； 9：充气口；

10：安装孔； 11：充气管； 12：输入端；

13：输出端； 14：液压注入管； 15：光纤光栅传感器；

16：控制器； 17：气囊。

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，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1-图3描述本发明的管道损伤检测设备1和管道损伤检测方法。

在对管道进行损伤测量时，待测管道6一般具有一个密封端，在此端设置有阀门或者封堵机构，另一端为开口端，用于填充流体方便对待测管道6进行损伤试验，一般情况下填充的流体会设置为待测管道6在正常工作情况下填充的流体，有利于检测待测管道6在正常工作情况下的损伤情况。

请参阅图1-图2，本发明提供的管道损伤检测设备1包括安装座2；密封件3，沿安装座2的长度方向延伸，密封件3具有设于安装座2内的连接端7，以及凸出安装座2的测量端8。需要说明的是，管道的损伤测量一般会测量管道在正常工作情况下的损伤情况，因此需要对待测管道6的开口端进行封堵，并填充流体，以创造待测管道6在正常工作情况下的测量环境。在本发明提供的技术方案中，测量端8用于伸入待测管道6内，与待测管道6的管壁之间进行接触，以密封待测管道6。

液压注入结构4，贯设于密封件3在长度方向上呈相对设置的两端、且与密封件3密封连接，液压注入结构4具有输入端12以及输出端13，输出端13靠近测量端8设置，用于向待测管道6内填充流体。

检测装置5，包括光纤光栅传感器15以及控制器16，光纤光栅传感器15设于测量端8，检测装置5可以接收待测管道在不同管道压力下的应力信号以检测待测管道6的管道损伤情况。在实际测量过程中，通过气囊17的封堵，在待测管道6与密封件3之间形成了一段密封空间，通过液压注入结构4向此密封空间内填充流体，使用光纤光栅传感器15获取待测管道6的应力信号，再持续向密封空间内填充流体改变密封空间内的管道压力，此时再使用光纤光栅传感器15获取待测管道6的应力信号。管道若存在较大损伤，在管内压力发生变化的情况下，管道损伤状态也会发生变化，则会引起应力信号的变化。若两次的应力信号存在差异且差异较大，则管道存到较大损伤，若两次应力信号差异较小，则管道损伤较小或未存在损伤。

密封件3只要起到封堵待测管道6的效果即可，密封件3可以设置为多种，在本发明提供的技术方案中，密封件3包括设于安装座2的气囊17，气囊17长度方向上呈相对设置的两端分别形成连接端7以及测量端8，气囊17的连接端7开设有充气口9。由于气囊17表面存在摩擦力，当气囊17充气完毕后，气囊17的外表面与待测管道6的管壁之间会贴合，保证待测管道6的密封性。此外，通过对气囊17的充气以及排气，能够方便控制测试的开始以及结束，提高了损伤测试的效率。密封件3也可以设置为密封塞，密封塞的一端设于安装座2，另一端设于待测管道6即可，本发明对此并不加以限定。

进一步地，安装座2具有安装腔，安装腔设为管型安装腔，气囊17设于安装腔。需要说明的是，安装座2可以设置为管状，如此安装座2的管腔则为管型安装腔；安装座2也可设置为其它形状，例如长方体，此时只需要在安装座2的内部设置管型的安装腔即可。管型安装腔是为了匹配气囊17的形状，管型安装腔内壁光滑，容易与气囊17产生良好的贴合效果；此外，管型设置的安装腔与待测管道6内的管腔保持形状的一致性，有利于保证气囊17在充气时各部分的形变以及受到的压力保持一致性以及稳定性，能够提高气囊17的使用寿命。

如前所述，气囊17上设有充气口9，方便对气囊17进行充气，在本发明提供的技术方案中，充气口9设为多个，多个充气口9均匀分布于连接端7远离测量端8的一侧，通过设置多个充气口9，能够对气囊17进行均匀的充气，使得气囊17与待测管道6或者安装座2之间贴合更加紧密，有利于提高测试效率。此外，均匀且分布的充气，有助于延长气囊17的使用寿命，防止气囊17因气量突然增大引起爆炸。进一步地，气囊17还包括充气管11，充气管11具有多个充气支路以及与多个充气支路连通的充气主路，各充气支路与各充气口9对应连通，在实际使用过程中，可以使用充气装置连通充气主路，以对各充气口9持续不断地输入气体。

具体地，液压注入结构4包括液压注入管14，液压注入管14沿气囊17的长度方向延伸，液压注入管14的两端的开口分别形成输入端12以及输出端13，所述液压注入管14靠近测量端8的一个开口形成输出端13，液压注入管14靠近连接端7的另一个开口形成输入端12。在本发明提供的技术方案中，气囊17长度方向上呈相对设置的两端分别设有安装孔10，液压注入管14的两端分别穿设于对应的安装孔10且与气囊17密封连接。在各安装孔10处均设有密封圈，液压注入管14的两端分别穿设于对应的密封圈，密封圈可以密封连接液压注入管14与气囊17，如此设置，方便对液压注入管14或者气囊17进行拆卸；也可以在安装孔10处设置热熔材料，将液压注入管14与气囊17之间通过热熔连接，用户可以根据实际工作情况加以选择，本发明对此并不加以限定。此外，在本发明提供的技术方案中，液压注入管14设为硬性液压注入直管，硬性液压注入直管的延伸方向与气囊17的延伸方向平行。如此设置，能够防止液压注入管14对气囊17造成损伤，影响测试的情况出现。

具体地，光纤光栅传感器15均匀绕设于气囊17的所述测量端8，用于与待测管道6之间形成多个测量区。光纤光栅传感器15包括纤芯、设于纤芯上的多个应变片以及套设于纤芯上的光纤包层，各应变片均用于接收待测管道6的应力信号。需要说明的是，光纤光栅传感器15绕设于测量端8，与待测管道6之间形成多个接触点，即为多个测量区，每个测量区对应包括多个应变片，每个应变片都能够接收待测管道6的应力信息。

请参阅图3，基于上述管道损伤检测设备1，本发明还提供了一种管道损伤检测方法，包括：

S10、将密封件的测量端伸入待测管道的管腔内、并密封所述待测管道的管腔；

S20、使用液压注入结构向所述待测管道的管腔内填充流体，获取液压注入结构的第一流体压强；

S30、接收所述待测管道的第一反射信号集；

S40、使用液压注入结构继续向所述待测管道的管腔内填充流体，获取液压注入结构的第二流体压强；

S50、接收所述待测管道的第二反射信号集；

S60、根据所述第一反射信号集与所述第二反射信号集，输出所述待测管道的损伤情况；其中，所述第二流体压强大于所述第一流体压强。

如前所述，光纤光栅传感器15与待测管道6之间形成多个检测区域，由于每个检测区域对应多个应变片，因此每个检测区域的信号反映为信号集。在实际测量过程中，密封件3与待测管道6之间形成了一段密封空间，通过液压注入结构4向该密封空间内填充流体，能够持续不断引起该空间内管道的受压变化。需要注意的是，在密封件3设为气囊17的情况下，则需要先将气囊17的测量端8伸入待测管道6内，对气囊17进行充气使得气囊17封堵待测管道6。在实际检测过程中，设第一流体压力为P1，在P1下，光纤光栅传感器15能够收到待测管道6的第一反射信号集；设第二流体压力为P2，在P2下，光纤光栅传感器15能够收到待测管道6的第二反射信号集。由于P2大于P1，若管道存在严重损伤，在管道内压力升高的情况下，管道损伤会发生改变，因此也会引起反射信号集的改变。因此，若第二反射信号集与第一反射信号集相近，则证明待测管道6情况良好，若第二反射信号集与第一反射信号集相差较大，则证明待测管道6的损伤情况较为严重。需要注意的是，为了提高测量精度，在测验的过程中可以多次重复上述步骤以得到多组不同的反射信号集，通过对多组不同反射信号集的比对，能够更加直观以及准确地反应待测管道6的损伤情况。

进一步地，在进行测量的过程中，第一流体压强为P1，气囊17内压强为P2，气囊17的端部面积为A1，测量端8与被测管道的接触面积为A2，连接端7与安装座2的接触面积为A3，气囊17外表面的摩擦系数为f，P1、P2、A1、A2、A3以及f，满足如下关系：P2*(A2+A3)*f>P1*A1。需要说明的是，在进行测量的过程中，需要保持上述参数满足上述关系，在此关系下，气囊17的摩擦力大于流体产生的推力，气囊17能够保持静止，维持测试的进行。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种管道损伤检测设备，其特征在于，包括：

安装座；

密封件，沿所述安装座的长度方向延伸，所述密封件具有设于所述安装座内的连接端，以及凸出所述安装座的测量端，所述测量端用于伸入待测管道内以密封待测管道；

液压注入结构，贯设于所述密封件在长度方向上呈相对设置的两端、且与所述密封件密封连接，所述液压注入结构具有输入端以及输出端，所述输出端靠近所述测量端设置，用于向待测管道内填充流体；以及，

检测装置，包括光纤光栅传感器以及控制器，所述光纤光栅传感器设于所述测量端，所述检测装置用于接收待测管道的应力信号以检测待测管道的管道损伤情况。

2.根据权利要求1所述的管道损伤检测设备，其特征在于，所述密封件包括设于所述安装座的气囊，所述气囊长度方向上呈相对设置的两端分别形成所述连接端以及所述测量端，所述气囊的连接端开设有充气口。

3.根据权利要求2所述的管道损伤检测设备，其特征在于，所述安装座具有安装腔，所述安装腔设为管型安装腔，所述气囊设于所述安装腔。

4.根据权利要求2所述的管道损伤检测设备，其特征在于，所述充气口设为多个，多个所述充气口均匀分布于所述连接端远离所述测量端的一侧；

所述气囊还包括充气管，所述充气管具有多个充气支路以及与多个所述充气支路连通的充气主路，各所述充气支路与各所述充气口对应连通。

5.根据权利要求2所述的管道损伤检测设备，其特征在于，所述液压注入结构包括液压注入管，所述液压注入管沿所述气囊的长度方向延伸，所述液压注入管靠近所述测量端的一个开口形成所述输出端，所述液压注入管靠近所述安装端的另一个开口形成所述输入端。

6.根据权利要求2所述的管道损伤检测设备，其特征在于，所述气囊长度方向上呈相对设置的两端分别设有安装孔，各所述安装孔处均设有密封圈，所述液压注入管的两端分别穿设于对应的所述密封圈，各所述密封圈均用以密封连接所述液压注入管与所述气囊。

7.根据权利要求2所述的管道损伤检测设备，其特征在于，所述光纤光栅传感器均匀绕设于所述气囊的所述测量端，用于与所述待测管道之间形成多个测量区。

8.根据权利要求7所述的管道损伤检测设备，其特征在于，所述光纤光栅传感器包括纤芯、设于所述纤芯上的多个应变片以及套设于纤芯上的光纤包层，各所述应变片均用于接收待测管道反射回应力信号。

9.一种基于权利要求1-8任一所述管道损伤检测设备的管道损伤检测方法，其特征在于，包括：

将密封件的测量端伸入待测管道的管腔内、并密封所述待测管道的管腔；

使用液压注入结构向所述待测管道的管腔内填充流体，获取液压注入结构的第一流体压强；

接收所述待测管道的第一反射信号集；

使用液压注入结构继续向所述待测管道的管腔内填充流体，获取液压注入结构的第二流体压强；

接收所述待测管道的第二反射信号集；

根据所述第一反射信号集与所述第二反射信号集，输出所述待测管道的损伤情况；其中，所述第二流体压强大于所述第一流体压强。

10.根据权利要求9所述的管道损伤检测方法，其特征在于，所述第一流体压强为P1，所述气囊内压强为P2，所述气囊的端部面积为A1，所述测量端与所述待测管道的接触面积为A2，所述连接端与所述安装座的接触面积为A3，所述气囊外表面的摩擦系数为f，P1、P2、A1、A2、A3以及f，满足如下关系：P2*(A2+A3)*f>P1*A1。

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