CN113406204A - 外置的管道损伤检测系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种外置的管道损伤检测系统及其检测方法。其中，外置的管道损伤检测系统，包括：至少两个管道损伤检测装置，管道损伤检测装置包括：液压管，液压管包括液压总管和液压支管，液压支管设于液压总管上，液压总管上还设有注液管，液压总管环设于被测管道外；液压支管背离液压总管的端部开口，并朝向被测管道的外壁布置；检测结构，检测结构包括活塞头和压电传感器，活塞头可移动地设于液压支管内，压电传感器设于活塞头背离液压总管的一面。本发明提供的外置的管道损伤检测系统，可从管道外侧进行检测，不会因高温工作条件使得检测装置脱离，且检测的准确性高，能够明确损伤点的位置，以便于维护。

Description

外置的管道损伤检测系统及其检测方法

技术领域

本发明涉及管道检测技术领域，尤其涉及一种外置的管道损伤检测系统及其检测方法。

背景技术

管道是用来供气体或液体运输的通道，但是，在长时间的使用过程中，管道自身可能发生损伤，需要通过检测提前预知，以避免管道内气体或液体漏出。

当前用于管道损伤监测的传感器通常采用粘接或环形气囊抱紧方式固定在管道外表面，当管道为高温工作条件时，由于粘胶或气囊受热后性能下降不能持续有效工作，传统安装形式不适用于高温管道。

显而易见的，现有的管道损伤检测方法均不能保证检测装置近距离贴合被检测对象，致使无法检测或检测结果不准确。

发明内容

本发明提供一种外置的管道损伤检测系统及其检测方法，用以解决现有技术中现有的管道损伤检测方法均不能保证检测装置近距离贴合被检测对象，致使无法检测或检测结果不准确的缺陷，实现提高检测的准确性。

本发明提供一种外置的管道损伤检测系统，包括：至少两个管道损伤检测装置，多个所述管道损伤检测装置间隔套设于被测管道外，所述管道损伤检测装置包括：

液压管，所述液压管包括液压总管和液压支管，所述液压支管设于所述液压总管上，所述液压总管上还设有注液管，所述液压总管环设于被测管道外；所述液压支管背离所述液压总管的端部开口，并朝向被测管道的外壁布置；

检测结构，所述检测结构包括活塞头和压电传感器，所述活塞头可移动地设于所述液压支管内，所述压电传感器设于所述活塞头背离所述液压总管的一面。

根据本发明提供的一种外置的管道损伤检测系统，所述活塞头具有背离液压总管的嵌入槽，所述压电传感器嵌设于所述嵌入槽内，且所述压电传感器背离所述嵌入槽的表面越过所述活塞头背离所述液压总管的表面。

根据本发明提供的一种外置的管道损伤检测系统，所述压电传感器与所述嵌入槽卡扣连接。

根据本发明提供的一种外置的管道损伤检测系统，多个所述管道损伤检测装置的液压管相互正对布置。

根据本发明提供的一种外置的管道损伤检测系统，沿被测管道的轴线方向，每两个所述管道损伤检测装置的间距为：

L1＝n*v1/4f1

式中，n为奇数，取n＝1,3,5,7……，v1为所述压电传感器的激励信号的波速，f1为所述压电传感器的激励信号的频率。

根据本发明提供的一种外置的管道损伤检测系统，所述液压支管设有多个，多个所述液压支管均匀环设于所述液压总管的内侧，所述检测结构也设有多个，多个所述检测结构与多个所述液压支管一一对应。

根据本发明提供的一种外置的管道损伤检测系统，所述液压总管的中心与被测管道外壁的中心同心布置，多个所述液压支管的长度相同。

根据本发明提供的一种外置的管道损伤检测系统，所述液压管与被测管道的外壁之间形成有间隙。

根据本发明提供的一种外置的管道损伤检测系统，所述压电传感器为导波传感器。

本发明还提供一种外置的管道损伤检测方法，包括上述任一种所述的外置的管道损伤检测系统，所述管道损伤检测装置的数量为两个，两所述管道损伤检测装置分别为第一管道损伤检测装置和第二管道损伤检测装置，其步骤如下：

通过所述注液管分别向所述第一管道损伤检测装置和第二管道损伤检测装置注入液压，液压通过所述液压总管进入所述液压支管，当液压压力达到第一预设值时，所述压电传感器被压紧至与被测管道的内壁紧密贴合；

所述第一管道损伤检测装置和所述第二管道损伤检测装置的压电传感器将采集的第一信号集传输至终端；

所述终端根据所述第一信号集获得被测管道损伤状态参数，当被测管道存在损伤点时，所述终端根据所述第一信号集判断被测管道损伤点的方位；

当根据所述第一信号集无法判断损伤点的方位时，将液压压力卸载，沿被测管道的轴线方向移动所述第一管道损伤检测装置和/或所述第二管道损伤检测装置，然后加载液压压力达到第一预设值，所述压电传感器被压紧至与被测管道的内壁紧密贴合；

所述压电传感器将采集的第二信号集传输至所述终端；

所述终端根据所述第一信号集和第二信号集获得被测管道损伤状态参数，并判断被测管道损伤点的方位。

本发明提供的外置的管道损伤检测系统及其检测方法，通过液压驱动活塞头移动，进而可使得压电传感器紧密贴合被测管道，实现对管道损伤检测的准确性，并且，可通过多个管道损伤检测装置对被测管道的各个位置进行管道损伤检测，当其中一管道损伤检测装置检测到损伤点时，可通过另一管道损伤检测装置检测损伤点，以此判断损伤点的方位，以便于维护，相较于现有方法而言，本申请给出的外置的管道损伤检测系统从管道外侧进行检测，通过液压驱动的方式，可使得压电传感器与被测管道的外壁紧密贴合，不会因高温工作条件使得检测装置脱离，且检测的准确性高，能够明确损伤点的位置，以便于维护。

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是本发明提供的外置的管道损伤检测系统的结构示意图；

图2是本发明提供的外置的管道损伤检测系统的管道损伤检测装置的结构示意图；

图3是图2中A处的放大示意图；

附图标记：

10：被测管道； 201：第一管道损伤检 202：第二管道损伤检

测装置； 测装置；

21：液压管； 211：液压总管； 212：液压支管；

213：注液管； 22：检测结构； 221：活塞头；

222：压电传感器。

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描述本发明的外置的管道损伤检测系统及其检测方法。

请结合参阅图1至图3，其中，该外置的管道损伤检测系统，包括：至少两个管道损伤检测装置，多个所述管道损伤检测装置间隔套设于被测管道10外，所述管道损伤检测装置包括：

液压管21，所述液压管21包括液压总管211和液压支管212，所述液压支管212设于所述液压总管211上，所述液压总管211上还设有注液管213，所述液压总管211环设于被测管道10外；所述液压支管212背离所述液压总管211的端部开口，并朝向被测管道10的外壁布置；

检测结构22，所述检测结构22包括活塞头221和压电传感器222，所述活塞头221可移动地设于所述液压支管212内，所述压电传感器222设于所述活塞头221背离所述液压总管211的一面。

液压管21为密封的环形管状结构，通过其注液管213可向液压管21内注入液体以加载液压，在流体流动到液压支管212时，会推动嵌设于液压支管212内的活塞头221移动，进而带动压电传感器222移动，由于液压支管212的端部开口，可使得压电传感器222与被测管道10的内壁紧密贴合，实现检测。

压电传感器222可通过发射的导波，检测试样表面和内部的损伤缺陷，在其贴合于被测物体时，可实现准确检测，优选的，此处给出的压电传感器222为导波传感器。

此外，此处所设的终端可以为电脑终端，其与压电传感器222的电信连接，可以为有线连接或无线连接，不作赘述。

此处的管道损伤检测装置的数量至少为两个，进而可以沿被测管道10的轴线方向对被测管道10的多个方位进行损伤检测。由于单一的管道损伤检测装置在检测损伤点时，是难以得知其位于管道损伤检测装置的左侧或右侧的，因此设置至少两管道损伤检测装置，以此判断损伤点的方位并增加检测范围。

本实施例中，通过液压驱动活塞头221移动，进而可使得压电传感器222紧密贴合被测管道10，实现对管道损伤检测的准确性，并且，可通过多个管道损伤检测装置对被测管道10的各个位置进行管道损伤检测，当其中一管道损伤检测装置检测到损伤点时，可通过另一管道损伤检测装置检测损伤点，以此判断损伤点的方位，以便于维护，相较于现有方法而言，本申请给出的外置的管道损伤检测系统从管道外侧进行检测，通过液压驱动的方式，可使得压电传感器222与被测管道10的外壁紧密贴合，不会因高温工作条件使得检测装置脱离，且检测的准确性高，能够明确损伤点的位置，以便于维护。

请结合参阅图3，本发明一实施例中，为了固定压电传感器222，所述活塞头221具有背离液压总管211的嵌入槽，所述压电传感器222嵌设于所述嵌入槽内，且所述压电传感器222背离所述嵌入槽的表面越过所述活塞头221背离所述液压总管211的表面。

压电传感器222可通过粘贴或卡扣连接的方式嵌设于该嵌入槽内，实现固定。

具体的，在使用时，为了避免因高温使得粘胶融化，本实施例中，所述压电传感器222与所述嵌入槽卡扣连接。

即，在压电传感器222的侧边设有多个卡孔，在嵌入槽的侧壁设有卡片，压电传感器222在嵌入该嵌入槽内时，多个卡片分别前述与卡孔内，以实现机械结构的连接，避免因高温脱离。当然，此处的连接结构还可为其他的机械结构连接，不作赘述。

请结合参阅图1，本发明一实施例中，多个所述管道损伤检测装置的液压管21相互正对布置。

也即多个管道损伤检测装置的结构是相同的，每一管道损伤检测装置的液压总管211的液压支管212朝向和布置是相同的，这样，可根据液压支管212的位置更为精确的得知损伤点的位置。

具体的，在一实施例中，相邻两管道损伤检测装置的距离是可移动的，沿被测管道10的轴线方向，每两个所述管道损伤检测装置的间距为：

L1＝n*v1/4f1

式中，n为奇数，取n＝1,3,5,7……，v1为所述压电传感器222的激励信号的波速，f1为所述压电传感器222的激励信号的频率。

由于每一管道损伤检测装置的压电传感器222的检测范围有限，将管道损伤检测装置可按上述间距进行移动，可得知损伤点的位置，在两管道损伤检测装置处于最近距离时，二者之间的被测管道10部分均是可以通过其内的压电传感器222检测到的，且二者另一侧的被测管道10部分则无法被另一管道损伤检测装置检测到。

本实施例中，管道损伤检测装置的数量为两个，两管道损伤检测装置是相互独立的，但每一管道损伤检测装置的压电传感器222均是电信连接于终端的，以便终端根据检测情况分析被测管道10损伤状态参数，并判断被测管道10损伤点的方位。

而在另一实施例中，两管道损伤检测装置之间通过可伸缩的连接杆相连接，这样，在保证了二者之间可移动的基础上，进一步保证了整个外置的管道损伤检测系统的稳定性。进一步的，为了实现可控调节，伸缩杆包括设于其中一管道损伤检测装置的套杆和设于另一管道损伤检测装置的嵌杆，嵌杆嵌设于套杆内移动，套杆内设有气缸，气缸的输出轴与嵌杆固定连接，这样，只需固定其中一管道损伤检测装置，可通过该气缸驱动另一管道损伤检测装置的移动。当然，在其他实施例中，在设置更多的管道损伤检测装置时，均可通过上述结构实现连接，不作赘述。

而在另一实施例中，相邻两管道损伤检测装置的位置不可移动，且两管道损伤检测装置的间距为上述最小间距，以在检测的同时可辨别损伤点的方位。

请结合参阅图2，本发明一实施例中，所述液压支管212设有多个，多个所述液压支管212均匀环设于所述液压总管211的内侧，所述检测结构22也设有多个，多个所述检测结构22与多个所述液压支管212一一对应。

这样，在向液压管21加载液压时，可同时驱动多个液压支管212的检测结构22进行管道损伤检测，从而进一步提高了管道损伤检测的范围，并且通过多个检测结构22分别检测也可得进一步分析得知损伤点在径向方向上的位置。在该环形形状的液压总管211内设多个液压支管212，可实现对该管道检测装置的稳定支撑，避免倾倒。在其他实施例中，在不设另外的液压支管212时，则可另设支撑结构以保证该管道检测装置的稳定。

承接上述，所述液压支管212的数量为六个。

通过设置六个液压支管212，可基本实现对管道外壁圆周的全部位置的检测，以提高管道损伤检测的效率，同时进一步的分析得知损伤点在径向方向上的位置。当然，根据需要，也可设更多的液压支管212和对应的检测结构22等，不作赘述。在设置六个液压支管212时，通过压电传感器222与被测管道10的内壁紧密贴合，使得该检测装置整体呈爪状，进一步避免了该检测装置倾倒。

另外，所述液压总管211的中心与被测管道10外壁的中心同心布置，多个所述液压支管212的长度相同。

这样，可保证各个位置的活塞头221压力相同，以便同时对被测管道10外壁的多个位置进行损伤检测，进而提高检测效率。

而在另一实施例中，液压总管211的中心与被测管道10外壁的中心是偏心布置的，这样，在将该液压管21套设于被测管道10外时，其位置一定，不易旋转，保证稳定检测。

请结合参阅图2，本发明一实施例中，所述液压管21与被测管道10的外壁之间形成有间隙。

即液压支管212在朝向被测管道10的外壁布置时，其端部与被测管道10的外壁是有间隙的，以避免在放入该检测装置时对被测管道10的外壁造成损伤。

进一步的，在该液压支管212的端部可套设橡胶垫圈，在放置该检测装置时，一方面可避免对被测的管道外壁造成损伤，另一方面，保证该检测装置的稳定放置，不易倾倒。

此外，鉴于被测管道10的外壁可能有其他结构，在实际使用时，存在无法将该检测装置自被测管道10的一端套设被测管道10，因此，需要直接从被测位置放置该检测装置，这样，在一实施例中，该液压总管211包括两半圆形段，每一半圆形段的两端与另一半圆形段的两端分别通过可拆结构相连接，从而可拼合成一整体的液压总管211，以便于放置该检测装置。

具体的，上述可拆结构包括设于管口和插接段，插接端内具有供液体流动的通道，插接段可插入管口的插接槽，且插接段的侧壁设有可伸缩的弹性件，插接槽的内壁具有固定槽，在插接段插接与管口的插接槽后，该弹性件嵌入固定槽内，以实现固定。并且，为了保证密封，在插接端的端部和固定槽的槽底设有密封圈，以避免液体漏出。本实施例中，每一半圆形段的两端分别设有上述管口和插接端。当然，在其他实施例中，上述可拆结构还可为其他可实施的结构，此处不再赘述。

请结合参阅图1，本发明还提供一种外置的管道损伤检测方法，包括上述任一种所述的外置的管道损伤检测系统，所述管道损伤检测装置的数量为两个，两所述管道损伤检测装置分别为第一管道损伤检测装置201和第二管道损伤检测装置202，其步骤如下：

通过所述注液管213分别向所述第一管道损伤检测装置201和第二管道损伤检测装置202注入液压，液压通过所述液压总管211进入所述液压支管212，当液压压力达到第一预设值时，所述压电传感器222被压紧至与被测管道10的内壁紧密贴合；

所述第一管道损伤检测装置201和所述第二管道损伤检测装置202的压电传感器222将采集的第一信号集传输至所述终端；

所述终端根据所述第一信号集获得被测管道10损伤状态参数，当被测管道10存在损伤点时，所述终端根据所述第一信号集判断被测管道10损伤点的方位；

当根据所述第一信号集无法判断损伤点的方位时，将液压压力卸载，沿被测管道10的轴线方向移动所述第一管道损伤检测装置201和/或所述第二管道损伤检测装置202，然后加载液压压力达到第一预设值，所述压电传感器222被压紧至与被测管道10的内壁紧密贴合；

所述压电传感器222将采集的第二信号集传输至所述终端；

所述终端根据所述第一信号集和第二信号集获得被测管道10损伤状态参数，并判断被测管道10损伤点的方位。

此处所设的终端可以为电脑终端，其与压电传感器222的电信连接，可以为有线连接或无线连接，不作赘述。

其中，第一预设值根据压电传感器222类型及激励信号频率确定，以保证压电传感器222在预设频率信号激励作用下不发生共振，可以稳定的工作。

第一信号集中，当第一管道损伤检测装置201检测到损伤点时，如果第二管道损伤检测装置202未检测到该损伤点，是无法判断其方位位于第一管道损伤检测装置201的左侧或右侧的。

如果第二管道损伤检测装置202未检测到了该损伤点，则需要移动第二管道损伤装置，在移动时的信号集为第二信号集，在移动第二管道损伤检测装置202时，是往靠近第一管道损伤检测装置201的方向移动，当第二管道损伤检测装置202检测到该损伤点，则可判断损伤点位于第一管道损伤检测装置201靠近第二管道损伤检测装置202的一侧，当第二管道损伤检测装置202移动到与第一管道损伤检测装置201的最近距离，仍没有检测到该损伤点，则可判断其位于第一管道损伤检测装置201远离第二管道损伤检测装置202的一侧。

同理，可以此判断第二管道损伤检测装置202在第一信号集中检测的损伤点的方位，不作赘述。

这样，可根据上述方法明确损伤点的位置，以便于维护。

此外，本发明一实施例中，管道损伤检测装置还包括驱动结构，所述驱动结构用于驱动所述压电传感器222旋转。

具体的，所述驱动结构包括活塞杆和电机，所述活塞杆的一端与所述活塞头221固定连接，所述活塞杆的另一端与电机的转轴连接，所述活塞杆置于液压支管212内，并沿液压支管212的长度方向延伸布置。

这样，通过电机转轴进而可带动活塞杆转动，活塞杆的转动带动活塞头221的转动，由于压电传感器222是固定于活塞头221上的，进而可带动压电传感器222的旋转。

此外，所述液压总管211具有穿孔，所述活塞杆的另一端穿过所述穿孔，所述穿孔的内壁设有密封圈，所述密封圈围设于所述活塞杆的外周，所述电机位于所述液压管21外。

将电机设于液压管21外，可避免电机浸水，保证驱动结构的稳定驱动。

这样，可通过驱动结构改变压电传感器222与被测管道10贴合的方向，从而可提高管道损伤检测的范围。

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)

1.一种外置的管道损伤检测系统，其特征在于，包括：至少两个管道损伤检测装置，多个所述管道损伤检测装置间隔套设于被测管道外，所述管道损伤检测装置包括：

液压管，所述液压管包括液压总管和液压支管，所述液压支管设于所述液压总管上，所述液压总管上还设有注液管，所述液压总管环设于被测管道外；所述液压支管背离所述液压总管的端部开口，并朝向被测管道的外壁布置；

检测结构，所述检测结构包括活塞头和压电传感器，所述活塞头可移动地设于所述液压支管内，所述压电传感器设于所述活塞头背离所述液压总管的一面。

2.根据权利要求1所述的外置的管道损伤检测系统，其特征在于，所述活塞头具有背离液压总管的嵌入槽，所述压电传感器嵌设于所述嵌入槽内，且所述压电传感器背离所述嵌入槽的表面越过所述活塞头背离所述液压总管的表面。

3.根据权利要求2所述的外置的管道损伤检测系统，其特征在于，所述压电传感器与所述嵌入槽卡扣连接。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的外置的管道损伤检测系统，其特征在于，多个所述管道损伤检测装置的液压管相互正对布置。

5.根据权利要求4所述的外置的管道损伤检测系统，其特征在于，沿被测管道的轴线方向，每两个所述管道损伤检测装置的间距为：

L1＝n*v1/4f1

式中，n为奇数，取n＝1,3,5,7……，v1为所述压电传感器的激励信号的波速，f1为所述压电传感器的激励信号的频率。

6.根据权利要求1至3任意一项所述的外置的管道损伤检测系统，其特征在于，所述液压支管设有多个，多个所述液压支管均匀环设于所述液压总管的内侧，所述检测结构也设有多个，多个所述检测结构与多个所述液压支管一一对应。

7.根据权利要求6所述的外置的管道损伤检测系统，其特征在于，所述液压总管的中心与被测管道外壁的中心同心布置，多个所述液压支管的长度相同。

8.根据权利要求1至3任意一项所述的外置的管道损伤检测系统，其特征在于，所述液压管与被测管道的外壁之间形成有间隙。

9.根据权利要求1至3任意一项所述的外置的管道损伤检测系统，其特征在于，所述压电传感器为导波传感器。

10.一种外置的管道损伤检测方法，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的外置的管道损伤检测系统，所述管道损伤检测装置的数量为两个，两所述管道损伤检测装置分别为第一管道损伤检测装置和第二管道损伤检测装置，其步骤如下：

通过所述注液管分别向所述第一管道损伤检测装置和第二管道损伤检测装置注入液压，液压通过所述液压总管进入所述液压支管，当液压压力达到第一预设值时，所述压电传感器被压紧至与被测管道的内壁紧密贴合；

所述第一管道损伤检测装置和所述第二管道损伤检测装置的压电传感器将采集的第一信号集传输至终端；

所述终端根据所述第一信号集获得被测管道损伤状态参数，当被测管道存在损伤点时，所述终端根据所述第一信号集判断被测管道损伤点的方位；

当根据所述第一信号集无法判断损伤点的方位时，将液压压力卸载，沿被测管道的轴线方向移动所述第一管道损伤检测装置和/或所述第二管道损伤检测装置，然后加载液压压力达到第一预设值，所述压电传感器被压紧至与被测管道的内壁紧密贴合；

所述压电传感器将采集的第二信号集传输至所述终端；

所述终端根据所述第一信号集和第二信号集获得被测管道损伤状态参数，并判断被测管道损伤点的方位。

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