CN114019017A - 一种基于磁力的碳钢管道内部腐蚀监测装置 - Google Patents

一种基于磁力的碳钢管道内部腐蚀监测装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114019017A
CN114019017A CN202111322982.2A CN202111322982A CN114019017A CN 114019017 A CN114019017 A CN 114019017A CN 202111322982 A CN202111322982 A CN 202111322982A CN 114019017 A CN114019017 A CN 114019017A
Authority
CN
China
Prior art keywords
base
carbon steel
magnetic force
monitoring device
device based
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111322982.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114019017B (zh
Inventor
张燕君
王华杰
杨刘震
王宗泽
刘强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yanshan University
Original Assignee
Yanshan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yanshan University filed Critical Yanshan University
Priority to CN202111322982.2A priority Critical patent/CN114019017B/zh
Publication of CN114019017A publication Critical patent/CN114019017A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114019017B publication Critical patent/CN114019017B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/83—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws by investigating stray magnetic fields
    • G01N27/85—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws by investigating stray magnetic fields using magnetographic methods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D5/00—Protection or supervision of installations
    • F17D5/02—Preventing, monitoring, or locating loss
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于磁力的碳钢管道内部腐蚀监测装置，属于光纤传感技术领域，包括基座、弹片机构、转杆机构、长方体磁铁和盖板；所述基座内固定设有弹片机构，还设有可旋转的转杆机构，所述弹片机构与转杆机构挤压式接触，所述转杆机构的下端固定设有长方体磁铁；所述基座通过基座框架两侧基板的矩形长槽与盖板固定连接。本发明可满足碳钢管道内部腐蚀的长期实时监测、便于安装、稳定性好、寿命长、灵敏度可调、能够进行温度自补偿，能够为管道的维护和更换提供重要的参考。

Description

一种基于磁力的碳钢管道内部腐蚀监测装置
技术领域
本发明涉及一种基于磁力的碳钢管道内部腐蚀监测装置，属于光纤传感技术领域。
背景技术
输送石油、天然气为主要任务的油气管道，是我国能源发展的“血脉”，是国家生命线工程，关乎国家能源安全。目前，世界上超过85%的原油和100%的天然气运输通过管道实现。据统计，截至2019年底，中国油气长输管道总里程达到13.9万千米，其中天然气管道约8.1万千米，原油管道约2.9万千米，成品油管道约2.9万千米。油气管道运输已成为同公路、铁路、航空、水路运输并列的五大运输方式之一。然而，伴随我国大部分主力油气田开采已到了中后期，油气管道的应用周期也比较长，油气管道应用过程中，受到内部介质及外界环境的影响，存在不同程度的腐蚀和损坏。管道穿孔、泄露及破裂等问题的发生几率增高，对管线的正常运行产生了严重不良影响，也威胁着人民群众的生命财产安全。因此，对管道腐蚀的监测很有研究意义和实际应用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于磁力的碳钢管道内部腐蚀监测装置，能够对碳钢管道内部腐蚀的长期实时监测，便于安装、稳定性好、寿命长、灵敏度可调、还能够进行温度自补偿。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于磁力的碳钢管道内部腐蚀监测装置，包括基座、弹片机构、转杆机构、长方体磁铁和盖板；所述基座内固定设有弹片机构，还设有可旋转的转杆机构，所述弹片机构与转杆机构挤压式接触，所述转杆机构的下端固定设有长方体磁铁；所述基座通过基座框架两侧基板的矩形长槽与盖板固定连接。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述基座包括长方体基座框架，所述基座框架内设有水平L型梁，所述L型梁左端的梁上有U型插槽，所述U型插槽的两侧设有直径相同且同轴心的圆形通孔；所述基座框架内的右基板上设有两个螺丝孔；所述基座框架的左侧基板上设有光纤出孔；所述基座框架两侧基板的前端分别设有一个矩形长槽；所述基座框架的底板对应长方体磁铁处呈镂空设置。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述弹片机构包括等强度梁式结构的弹片，所述弹片的两侧对称黏贴有参数相同的Bragg光纤光栅Ⅰ和Bragg光纤光栅Ⅱ，且Bragg光纤光栅Ⅰ和Bragg光纤光栅Ⅱ位于弹片的轴线上；所述弹片的一端还设有与螺丝孔配合的圆孔，并通过螺丝钉固定设置于基座内。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述弹片的材质为经过淬火处理的铍青铜弹片或钛合金弹片。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述Bragg光纤光栅Ⅰ和Bragg光纤光栅Ⅱ呈并联设置。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述转杆机构包括转杆，所述转杆包括一体设置的弧形梁、直杆段和矩形块，所述弧形梁和直杆段的交接处设有销钉孔，所述销钉孔与圆形通孔和销钉配合使用将转杆可旋转的设置于基座内，所述弧形梁的端部设有半球形触点，所述半球形触点与弹片的左侧端面挤压式接触，所述矩形块的下端中间开设有矩形开槽，所述矩形开槽内固定设有长方体磁铁。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述长方体磁铁在监测装置安装于管道外表面时与管道之间不接触，且不影响转杆的旋转。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述长方体磁铁为钕铁硼磁铁。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述盖板的两端边缘设有与矩形长槽匹配的凸棱。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术效果有：
本发明可满足碳钢管道内部腐蚀的长期实时监测、便于安装、稳定性好、寿命长、灵敏度可调、能够进行温度自补偿，能够为管道的维护和更换提供重要的参考。
本发明便于安装，装置只需要焊接于管道外表面即可实现腐蚀监测。
本发明稳定可靠，由于是双光栅进行进行腐蚀监测，消除了温度的影响，装置又是通过光的方法获取信号，不受电磁干扰的影响，所以装置稳定可靠。
本发明灵敏度和测量范围可调，装置的灵敏度可以通过调节等强度梁弹片的厚度和磁铁的磁力强度进行调节，等强度梁弹片厚度越小灵敏度越高，磁铁磁力越强灵敏度越高，装置的监测范围可以通过调节磁铁的高度进行调节。
本发明使用寿命长，由于是在管道外部进行管道内部的监测，且监测部件都在壳体内进行保护，所以传感装置的寿命长。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的内部结构示意图；
图3是本发明的基座结构示意图；
图4本发明的盖板结构示意图；
图5是本发明的弹片机构结构示意图；
图6是本发明的转杆机构结构示意图。
其中，1、基座框架，2、L型梁，3、弹片，4、Bragg光纤光栅Ⅰ，5、Bragg光纤光栅Ⅱ，6、圆孔，7、半球形触点，8、圆形通孔，9、转杆，10、矩形开槽，11、长方体磁铁，12、螺丝钉，13、光纤出孔，14、销钉，15、矩形长槽，16、U型插槽，17、螺纹孔，18、基座盖板，19、凸棱，20、销钉孔。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明：
一种基于磁力的碳钢管道内部腐蚀监测装置，如图1所示，包括基座、弹片机构、转杆机构、长方体磁铁11和盖板18；所述基座内固定设有弹片机构，还设有可旋转的转杆机构，所述弹片机构与转杆机构挤压式接触，所述转杆机构的下端固定设有长方体磁铁11；所述基座通过基座框架1两侧基板的矩形长槽15与盖板18固定连接。
如图3所示，所述基座包括长方体基座框架1，所述基座框架1内设有水平L型梁2，所述L型梁2左端的梁上有U型插槽16，所述U型插槽16的两侧设有直径相同且同轴心的圆形通孔8；所述基座框架1内的右基板上设有两个螺丝孔17；所述基座框架1的左侧基板上设有光纤出孔13；所述基座框架1两侧基板的前端分别设有一个矩形长槽15；所述基座框架1的底板对应长方体磁铁11处呈镂空设置。所述基座既能为弹片机构和转杆机构提供支撑，又能对装置起保护作用。
如图2、5所示，所述弹片机构包括等强度梁式结构的弹片3，弹片3的材质为经过淬火处理的铍青铜弹片或钛合金弹片，所述弹片3的两侧对称黏贴有参数相同的Bragg光纤光栅Ⅰ4和Bragg光纤光栅Ⅱ5，所述Bragg光纤光栅Ⅰ4和Bragg光纤光栅Ⅱ5位于弹片3的轴线上且呈并联设置；所述弹片3的一端还设有与螺丝孔17配合的圆孔6，并通过螺丝钉12固定设置于基座内。
如图2、6所示，所述所述转杆机构包括转杆9，所述转杆9包括一体设置的弧形梁、直杆段和矩形块，所述弧形梁和直杆段的交接处设有销钉孔20，所述销钉孔20与圆形通孔8和销钉14配合使用将转杆9可旋转的设置于基座内，所述弧形梁的端部设有半球形触点7，所述半球形触点7与弹片3的左侧端面挤压式接触，有挤压但压力小，压力主要来源于转杆9下部和磁铁11的重力，当装置固定于管道，压力主要来源于磁铁11与管道之间的磁力。所述矩形块的下端中间开设有矩形开槽10，所述矩形开槽10内固定设有长方体磁铁11。所述长方体磁铁11在监测装置安装于管道外表面时，与管道之间之间有一微小距离，但不接触，且不影响转杆9的旋转。
如图4所示，所述盖板18的两端边缘设有与矩形长槽15匹配的凸棱19，用于密封基座，同基座配合保护装置免遭外力破坏。
应用原理：
将本发明的监测装置通过焊接的方式固定于待测管道正上方的外表面上，转杆机构和弹片机构相配合，能将管道壁厚变化引起的磁力变化信息进行放大。由于转杆9与竖直方向的夹角很小，当管壁变薄引起长方体磁铁11与管壁之间的磁力减小，由于弹片3对转杆9上端点的半球形触点7的挤推，转杆9下端的长方体磁铁11将向远离管壁的方向旋转，长方体磁铁11旋转的轨迹为标准圆的一部分，通过对长方体磁铁11运动轨迹求导可得长方体磁铁11水平方向和竖直方向的变化率，可以得出，在小角度下，长方体磁铁11水平方向变化率远远大于竖直方向变化率，也就是说磁力变化引起转杆9微弱的竖直方向变化，将产生相对较大的水平位移，转杆9上端点的半球形触点7水平位移变化，将导致弹片3曲率的变化，进而引起Bragg光纤光栅Ⅰ4和Bragg光纤光栅Ⅱ5中心波长的漂移，放大的监测信号通过光栅中心波长的变化进行观测。

Claims (9)

1.一种基于磁力的碳钢管道内部腐蚀监测装置，其特征在于：包括基座、弹片机构、转杆机构、长方体磁铁（11）和盖板（18）；所述基座内固定设有弹片机构，还设有可旋转的转杆机构，所述弹片机构与转杆机构挤压式接触，所述转杆机构的下端固定设有长方体磁铁（11）；所述基座通过基座框架（1）两侧基板的矩形长槽（15）与盖板（18）固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁力的碳钢管道内部腐蚀监测装置，其特征在于：所述基座包括长方体基座框架（1），所述基座框架（1）内设有水平L型梁（2），所述L型梁（2）左端的梁上有U型插槽（16），所述U型插槽（16）的两侧设有直径相同且同轴心的圆形通孔（8）；所述基座框架（1）内的右基板上设有两个螺丝孔（17）；所述基座框架（1）的左侧基板上设有光纤出孔（13）；所述基座框架（1）两侧基板的前端分别设有一个矩形长槽（15）；所述基座框架（1）的底板对应长方体磁铁（11）处呈镂空设置。
3.根据权利要求2所述的一种基于磁力的碳钢管道内部腐蚀监测装置，其特征在于：所述弹片机构包括等强度梁式结构的弹片（3），所述弹片（3）的两侧对称黏贴有参数相同的Bragg光纤光栅Ⅰ（4）和Bragg光纤光栅Ⅱ（5），且Bragg光纤光栅Ⅰ（4）和Bragg光纤光栅Ⅱ（5）位于弹片（3）的轴线上；所述弹片（3）的一端还设有与螺丝孔（17）配合的圆孔（6），并通过螺丝钉（12）固定设置于基座内。
4.根据权利要求3所述的一种基于磁力的碳钢管道内部腐蚀监测装置，其特征在于：所述弹片（3）的材质为经过淬火处理的铍青铜弹片或钛合金弹片。
5.根据权利要求3所述的一种基于磁力的碳钢管道内部腐蚀监测装置，其特征在于：所述Bragg光纤光栅Ⅰ（4）和Bragg光纤光栅Ⅱ（5）呈并联设置。
6.根据权利要求3所述的一种基于磁力的碳钢管道内部腐蚀监测装置，其特征在于：所述转杆机构包括转杆（9），所述转杆（9）包括一体设置的弧形梁、直杆段和矩形块，所述弧形梁和直杆段的交接处设有销钉孔（20），所述销钉孔（20）与圆形通孔（8）和销钉（14）配合使用将转杆（9）可旋转的设置于基座内，所述弧形梁的端部设有半球形触点（7），所述半球形触点（7）与弹片（3）的左侧端面挤压式接触，所述矩形块的下端中间开设有矩形开槽（10），所述矩形开槽（10）内固定设有长方体磁铁（11）。
7.根据权利要求6所述的一种基于磁力的碳钢管道内部腐蚀监测装置，其特征在于：所述长方体磁铁（11）在监测装置安装于管道外表面时与管道之间不接触，且不影响转杆（9）的旋转。
8.根据权利要求6所述的一种基于磁力的碳钢管道内部腐蚀监测装置，其特征在于：所述长方体磁铁（11）为钕铁硼磁铁。
9.根据权利要求1所述的一种基于磁力的碳钢管道内部腐蚀监测装置，其特征在于：所述盖板（18）的两端边缘设有与矩形长槽（15）匹配的凸棱（19）。
CN202111322982.2A 2021-11-10 2021-11-10 一种基于磁力的碳钢管道内部腐蚀监测装置 Active CN114019017B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111322982.2A CN114019017B (zh) 2021-11-10 2021-11-10 一种基于磁力的碳钢管道内部腐蚀监测装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111322982.2A CN114019017B (zh) 2021-11-10 2021-11-10 一种基于磁力的碳钢管道内部腐蚀监测装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114019017A true CN114019017A (zh) 2022-02-08
CN114019017B CN114019017B (zh) 2023-08-15

Family

ID=80063065

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111322982.2A Active CN114019017B (zh) 2021-11-10 2021-11-10 一种基于磁力的碳钢管道内部腐蚀监测装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114019017B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6159250A (ja) * 1984-08-31 1986-03-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 亜鉛めつき鋼の腐食寿命診断装置
JP2015145806A (ja) * 2014-02-03 2015-08-13 株式会社共和電業 ねじ緩み検知装置およびねじ緩み監視システム
CN113030017A (zh) * 2021-03-04 2021-06-25 燕山大学 一种等强度梁式光纤光栅金属表面腐蚀监测装置
CN113029976A (zh) * 2021-03-04 2021-06-25 燕山大学 一种弹片式光纤光栅腐蚀监测装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6159250A (ja) * 1984-08-31 1986-03-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 亜鉛めつき鋼の腐食寿命診断装置
JP2015145806A (ja) * 2014-02-03 2015-08-13 株式会社共和電業 ねじ緩み検知装置およびねじ緩み監視システム
CN113030017A (zh) * 2021-03-04 2021-06-25 燕山大学 一种等强度梁式光纤光栅金属表面腐蚀监测装置
CN113029976A (zh) * 2021-03-04 2021-06-25 燕山大学 一种弹片式光纤光栅腐蚀监测装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHEJUAN XIE ET AL.: "A novel magnetic force transmission eddy current array probe and its application for nondestructive testing of defects in pipeline structures", 《SENSORS AND ACTUATORS A: PHYSICAL》, vol. 309, pages 1 - 12 *
张燕君 等: "可调量程拉绳式光纤布拉格光栅位移传感器", 《光电工程》 *
张燕君 等: "可调量程拉绳式光纤布拉格光栅位移传感器", 《光电工程》, vol. 44, no. 06, 31 December 2017 (2017-12-31), pages 626 - 632 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114019017B (zh) 2023-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106092049B (zh) 杆塔倾斜智能图像在线监测系统
CN114019017A (zh) 一种基于磁力的碳钢管道内部腐蚀监测装置
CN113029976B (zh) 一种弹片式光纤光栅腐蚀监测装置
CN203350329U (zh) 避雷器雷电流状态在线监测装置
CN206399414U (zh) 一种基于gprs电力输电线路杆塔倾斜探测系统
CN103344311A (zh) 过载保护型光纤布喇格光栅称重传感器及覆冰监测系统
CN111338240A (zh) 一种压力能量获取的物联网井盖传感设备
CN209132250U (zh) 一种凝胶配制用ph在线监测装置
CN204085550U (zh) 一种大地测量的测点仪器保护罩
CN211525834U (zh) 用于油气管道的内径测量装置
CN112087059B (zh) 地线融冰自动接线装置合闸状态在线检测装置及检测方法
CN106643651A (zh) 一种基于gprs电力输电线路杆塔倾斜探测系统
CN103134435A (zh) 一种输电线路覆冰监测装置
CN209181903U (zh) 一种用于无砟轨道板的传感器固定装置
CN205035827U (zh) 一种到岗跟踪天然气井盖结构
CN108916519A (zh) 可以发出流速警报的智能补偿器
CN208249849U (zh) 一种用于封口机的拧盖头
CN213090828U (zh) 一种灌区水价改革监控终端
CN205859619U (zh) 一种利用传感器监控的天然气管道泄露报警装置
CN207502392U (zh) 一种新型煤矿用便携式激光甲烷检测报警仪
CN208460136U (zh) 一种电力配电网户外上杆电缆资产技防系统
CN105716533A (zh) 激光成像双路自动监测仪及集群式监测系统
CN213143013U (zh) 一种适用于高速铁路路基变形监测的北斗观测装置
CN203224418U (zh) 一种超声波非接触式浓度密度检测工具
CN117485402A (zh) 一种道岔轨道爬行监测装置及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant