CN117167670A - 基于多种检测技术的石油管道无损探伤与联合监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管道完整性检测领域，尤其涉及一种基于多种检测技术的石油管道无损探伤与联合监测系统，包括：基础模块，其用以进入待检测管道；若干挂载模块，其用以承载管道检测设备；通信模块，其用以通过预设通讯方式传输数据；近端采集模块，其用以对管道的完整性进行检测，并形成检测数据；远端采集模块，其用以将所述检测数据进行存储；告警模块，其用以在达到预设告警条件时进行报警；本发明利用设置上述模块的方式，对管道探测进行实时检测，在有效提升了管道检测的时效性的同时，有效提升了管道检测的精确度。

Description

基于多种检测技术的石油管道无损探伤与联合监测系统

技术领域

本发明涉及管道完整性检测技术领域，尤其涉及一种基于多种检测技术的石油管道无损探伤与联合监测系统。

背景技术

管道的探伤在管道的维护中有着至关重要的作用，对于管道企业来说，基于先进检测技术的完整性管理，全生命周期的统筹规划，以及走向信息数字化的智慧管网，是“新基础设施建设”时期的重大需求。

中国专利授权公告号：CN115649820B公开了一种用于钢管探伤的传送装置和钢管探伤方法，属于车间输送机系统技术领域，包括输送机、两组固定组件、两组转动机构、探伤机和监测组件；两组固定组件设于输送机上；两组转动机构设于输送机的一侧；转动机构包括转动组件和支撑组件，支撑组件具有第一端，第一端具有伸出状态和让位状态；转动组件连接在第一端上，转动组件用于夹紧钢管并带动钢管转动；探伤机设于输送机的另一侧，探伤机的探伤端朝向钢管；监测组件具有多个分布在射线探伤室内的监测端；钢管探伤方法采用上述用于钢管探伤的传送装置，该发明提供的用于钢管探伤的传送装置和钢管探伤方法使探伤的操作更简便，且具有更好的探伤效果。

但是，上述方法存在以下问题：无法有效对复杂地形石油管道进行探伤监测。

发明内容

为此，本发明提供一种基于多种检测技术的石油管道无损探伤与联合监测系统，用以克服现有技术中无法有效对复杂地形石油管道进行探伤监测，从而导致管道检测精度降低的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于多种检测技术的石油管道无损探伤与联合监测系统，包括：

基础模块，其用以进入待检测管道，并沿预设路径行进；

若干挂载模块，其与所述基础模块相连，用以承载管道检测设备；

通信模块，其与所述基础模块以及各挂载模块相连，用以通过预设通讯方式传输数据；

近端采集模块，其与各挂载模块以及所述通信模块相连，用以对管道的完整性进行检测，并形成检测数据；

远端采集模块，其与所述通信模块相连，用以将所述检测数据进行存储；

告警模块，其与所述近端采集模块以及所述远端采集模块相连，用以在达到预设告警条件时进行报警；

其中，所述预设路径为所述待检测管道的对应路径；所述预设通讯方式为利用线缆和/或声波进行通讯。

进一步地，所述近端采集模块包括：

磁漏检测单元，其用以在所述待检测管道内行进，通过磁场对在金属缺陷处的泄漏形态，从而确定待检测管道的管道缺陷的形状、大小、轴向和相对径向位置；

超声波检测单元，其用以通过声波检测所述待检测管道的管道缺陷的相对位置及大小；

电磁声波发射单元，其用以在所述待检测管道的内管壁发出磁场信号，并同时引入交流电场来激发超声波对待检测管道的管道缺陷进行检测；

辅助单元，其与所述磁漏检测单元、所述超声波检测单元和/或所述电磁声波发射单元相连，用以为所述基础模块进行定位，并将所述待检测管道的管道缺陷位置进行坐标定位。

进一步地，所述基础模块包括：

掘进单元，其设置在所述基础模块行进方向的一端，用以减少基础模块的行进阻力；

若干滚动单元，其与所述掘进单元相连，且均匀分布在所述基础模块上，用以向基础模块的行进提供动力；

组合单元，其设置在所述基础模块远离所述行进方向的一端，用以组合连接在基础模块上的各模块；

其中，对于由若干个基础模块组成的基础模块组，其能够由所述组合单元相互组合构成。

进一步地，所述通信模块包括：

基础通信单元，其与所述基础模块相连，且设置在基础模块内，用以收集挂载在基础模块上的各近端采集模块收集到的数据；

连接单元，其与所述基础通信单元相连，用以向所述待检测管道外传递数据；

接收单元，其与所述连接单元相连，且设置在所述待检测管道外，用以接收所述各近端采集模块收集到的数据。

进一步地，对于单个基础模块，其连接对应的单个挂载模块。

进一步地，对于单个待检测管道，各滚动单元上设有对应的压力阈值，若滚动单元与管道所处的压力大于等于压力阈值，所述通信模块触发管道内凹报警，并将管道内凹位置传输至所述告警模块。

进一步地，所述近端采集模块在对所述待检测管道进行探伤时，设有标记模式以及巡查模式；

其中，所述标记模式为根据所述基础模块的位置对管道中的裂缝进行标记；

所述巡查模式为寻找超过预设尺寸的裂缝并进行标记。

进一步地，所述近端采集模块中设有与所述待检测管道对应的裂缝标记策略，并设有与裂缝标记策略对应的标记裂缝深度，

若所述近端采集模块探测到的裂缝深度小于所述标记裂缝深度，所述近端采集模块判定该裂缝为常规裂缝，并将该裂缝忽略；

若所述近端采集模块探测到的裂缝深度大于等于所述标记裂缝深度，所述近端采集模块判定该裂缝为常规裂缝，并将该裂缝的位置进行记录；

其中，所述裂缝标记策略为根据所述裂缝的位置，并将该位置作为所述管道缺陷位置进行坐标定位。

进一步地，所述近端采集模块中设有与所述待检测管道对应的裂缝巡查策略，并设有与裂缝巡查策略对应的裂缝深度阈值，

若所述近端采集模块探测到的裂缝深度小于所述裂缝深度阈值，近端采集模块判定该裂缝为非结构损坏裂缝，并将该裂缝忽略；

若所述近端采集模块探测到的裂缝深度大于等于所述裂缝深度阈值，近端采集模块判定该裂缝为影响结构强度的对应裂缝，并进行管道损坏告警；

其中，所述裂缝巡查策略为对寻找所述待检测管道中的损坏位置，并进行管道损坏告警。

进一步地，所述远端采集模块中存有所述标记模式的数据，所述近端采集模块在执行所述巡查模式时，对标记模式对应的裂缝深度最大的标记进行巡查，并略过该标记前的各标记。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，利用设置基础模块、若干挂载模块、通信模块、近端采集模块、远端采集模块以及告警模块的方式，对管道探测进行实时检测，在有效提升了管道检测的时效性的同时，有效提升了管道检测的精确度。

进一步地，利用设置磁漏检测单元、超声波检测单元、电磁声波发射单元以及辅助单元的方式，在有效提升了管道检测器具的可操作性的同时，降低了管道检测的复杂度，从而进一步提升了管道检测的精确度。

进一步地，利用设置掘进单元、若干滚动单元以及组合单元的方式，将管道检测的长度进行调整，在有效提升了管道检测设备的环境适应能力的同时，进一步提升了管道检测的精确度。

进一步地，通过设置基础通信单元、连接单元以及接收单元的方式，利用分段通讯方式将管道内部的信息传输至管道外部，并将通讯组件与设置在设备内部，在有效提升了通讯的可控性的同时，进一步提升了管道检测的精确度。

进一步地，通过将多个基础模块互相连接的方式，将探测装置整体模块化，并在各模块中搭载对应的检测设备，在有效提升了探测系统的鲁棒性的同时，进一步提升了管道检测的精确度。

进一步地，通过对管道内壁进行按压测试的方式，对管道内部的结构薄弱位置进行告警，在有效避免探测设备的探测行为对管道结构的扰动的同时，进一步提升了管道检测的精确度。

进一步地，通过设置标记模式以及巡查模式的方式，对管道内的薄弱点进行标记或进行探测，在有效提升了探测效率的同时，避免了因探测导致的管道薄弱点破损的问题，从而进一步提升了管道检测的精确度。

进一步地，利用巡查的方式对管道薄弱点进行扫描，有效提升了探伤效率，并在避免了管道因过度使用导致损伤变大的问题的同时，避免了过度探伤导致的管道外环境扰动过大的问题，从而进一步提升了管道检测的精确度。

附图说明

图1为本发明基于多种检测技术的石油管道无损探伤与联合监测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例滚动模单元与管道内壁的位置示意图；

其中：1，管道内壁；2，滚动单元；3，基础模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为本发明所述基于多种检测技术的石油管道无损探伤与联合监测系统的结构示意图，包括：

基础模块，其用以进入待检测管道，并沿预设路径行进；

若干挂载模块，其与基础模块相连，用以承载管道检测设备；

通信模块，其与基础模块以及各挂载模块相连，用以通过预设通讯方式传输数据；

近端采集模块，其与各挂载模块以及通信模块相连，用以对管道的完整性进行检测，并形成检测数据；

远端采集模块，其与通信模块相连，用以将检测数据进行存储；

告警模块，其与近端采集模块以及远端采集模块相连，用以在达到预设告警条件时进行报警；

其中，预设路径为待检测管道的对应路径；预设通讯方式为利用线缆和/或声波进行通讯。

本发明利用设置基础模块、若干挂载模块、通信模块、近端采集模块、远端采集模块以及告警模块的方式，对管道探测进行实时检测，在有效提升了管道检测的时效性的同时，有效提升了管道检测的精确度。

具体而言，近端采集模块包括：

磁漏检测单元，其用以在待检测管道内行进，通过磁场对在金属缺陷处的泄漏形态，从而确定待检测管道的管道缺陷的形状、大小、轴向和相对径向位置；

超声波检测单元，其用以通过声波检测待检测管道的管道缺陷的相对位置及大小；

电磁声波发射单元，其用以在待检测管道的内管壁发出磁场信号，并同时引入交流电场来激发超声波对待检测管道的管道缺陷进行检测；

辅助单元，其与磁漏检测单元、超声波检测单元和/或电磁声波发射单元相连，用以为基础模块进行定位，并将待检测管道的管道缺陷位置进行坐标定位。

利用设置磁漏检测单元、超声波检测单元、电磁声波发射单元以及辅助单元的方式，在有效提升了管道检测器具的可操作性的同时，降低了管道检测的复杂度，从而进一步提升了管道检测的精确度。

具体而言，对于单个基础模块，其连接对应的单个挂载模块。

通过将多个基础模块互相连接的方式，将探测装置整体模块化，并在各模块中搭载对应的检测设备，在有效提升了探测系统的鲁棒性的同时，进一步提升了管道检测的精确度。

在实施中，对于单个基础模块，其上仅挂载单个近端采集模块，若干基础模块互相连接，与对应的挂载模块、通信模块以及近端采集模块形成管道内探测部件；

对于单个管道内探测部件，其能够由搭载不同的近端采集模块的若干基础模块构成，例如：

管道内探测部件A：挂载磁漏检测单元与超声波检测单元；

管道内探测部件B：挂载电磁声波发射单元；

管道内探测部件C：挂载磁漏检测单元、超声波检测单元以及电磁声波发射单元；

上述管道内探测设备仅代表一种实现的可能，对于管道内探测部件，在实施中，其能够在条件允许的情况通过连接若干基础模块以挂载任意种类，任意数量的近端采集模块；

可以立即的是，辅助单元仅作为探测辅助用设备，其能够在待检测的管道内或管道外配合对应的单元进行定位工作。

具体而言，基础模块包括：

掘进单元，其设置在基础模块行进方向的一端，用以减少基础模块的行进阻力；

若干滚动单元，其与掘进单元相连，且均匀分布在基础模块上，用以向基础模块的行进提供动力；

组合单元，其设置在基础模块远离行进方向的一端，用以组合连接在基础模块上的各模块；

其中，对于由若干个基础模块组成的基础模块组，其能够由组合单元相互组合构成。

在实施中，掘进单元能够转动或静止，且其外观为带有镂空结构的锥状体，用以降低基础模块前进的阻力并保证在前段不产生反向的作用力；

请参阅图2所示，其为本发明实施例滚动模单元与管道内壁的位置示意图，其中，基础模块3为在垂直与行进路线的任意面上带有孔隙的锥状体，用以降低沿行进路线的阻力；

滚动单元2成组设置，对于单组滚动单元2，其外轮廓与管道内径1相同，用以提供摩擦力使基础模块3能够沿行进路线前进。

利用设置掘进单元、若干滚动单元以及组合单元的方式，将管道检测的长度进行调整，在有效提升了管道检测设备的环境适应能力的同时，进一步提升了管道检测的精确度。

具体而言，通信模块包括：

基础通信单元，其与基础模块相连，且设置在基础模块内，用以收集挂载在基础模块上的各近端采集模块收集到的数据；

连接单元，其与基础通信单元相连，用以向待检测管道外传递数据；

接收单元，其与连接单元相连，且设置在待检测管道外，用以接收各近端采集模块收集到的数据。

通过设置基础通信单元、连接单元以及接收单元的方式，利用分段通讯方式将管道内部的信息传输至管道外部，并将通讯组件设置在设备内部，在有效提升了通讯的可控性的同时，进一步提升了管道检测的精确度。

在实施中，连接单元用以通信，其可以根据系统运行的环境进行更换，如超声波通讯、光缆通讯或模拟信号通讯，合理即可。

具体而言，对于单个待检测管道，各滚动单元上设有对应的压力阈值，若滚动单元与管道所处的压力大于等于压力阈值，通信模块触发管道内凹报警，并将管道内凹位置传输至告警模块。

通过对管道内壁进行按压测试的方式，对管道内部的结构薄弱位置进行告警，在有效避免探测设备的探测行为对管道结构的扰动的同时，进一步提升了管道检测的精确度。

在实施中，对于单个管道，单位重量的管道内探测部件对应的压力阈值与管道材质有关，其转弯处的压力阈值与转弯角度有关，以某钢管为例：直管道的压力阈值可以设置为：50N；45°弯管道的压力阈值可以设置为：70N；75°弯管道的压力阈值可以设置为85N；

可以理解的是，上述数据仅为参考，具体数值可以根据试验得出，在此不再赘述。

具体而言，近端采集模块在对待检测管道进行探伤时，设有标记模式以及巡查模式；

其中，标记模式为根据基础模块的位置对管道中的裂缝进行标记；

巡查模式为寻找超过预设尺寸的裂缝并进行标记。

可以理解的是，预设尺寸包括裂缝的长度以及深度，其能够由近端采集模块的对应单元采集。

具体而言，近端采集模块中设有与待检测管道对应的裂缝标记策略，并设有与裂缝标记策略对应的标记裂缝深度，

若近端采集模块探测到的裂缝深度小于标记裂缝深度，近端采集模块判定该裂缝为常规裂缝，并将该裂缝忽略；

若近端采集模块探测到的裂缝深度大于等于标记裂缝深度，近端采集模块判定该裂缝为常规裂缝，并将该裂缝的位置进行记录；

其中，裂缝标记策略为根据裂缝的位置，并将该位置作为管道缺陷位置进行坐标定位。

在实施中，标记裂缝深度的具体数值由管道埋设的环境以及管道内输送的流体确定，该数值能够由经验获取。

具体而言，近端采集模块中设有与待检测管道对应的裂缝巡查策略，并设有与裂缝巡查策略对应的裂缝深度阈值，

若近端采集模块探测到的裂缝深度小于裂缝深度阈值，近端采集模块判定该裂缝为非结构损坏裂缝，并将该裂缝忽略；

若近端采集模块探测到的裂缝深度大于等于裂缝深度阈值，近端采集模块判定该裂缝为影响结构强度的对应裂缝，并进行管道损坏告警；

其中，裂缝巡查策略为对寻找待检测管道中的损坏位置，并进行管道损坏告警。

在实施中，裂缝深度阈值由管道的材质确定，其为管道结构被破坏的对应数值。

通过设置标记模式以及巡查模式的方式，对管道内的薄弱点进行标记或进行探测，在有效提升了探测效率的同时，避免了因探测导致的管道薄弱点破损的问题，从而进一步提升了管道检测的精确度。

具体而言，远端采集模块中存有标记模式的数据，近端采集模块在执行巡查模式时，对标记模式对应的裂缝深度最大的标记进行巡查，并略过该标记前的各标记。

在实施中，近端采集模块在执行巡查模式时，其根据存有标记模式对应的路线图进行巡查，例如：

标记模式标记的裂缝有α、β、γ，其中：

若裂缝α的深度为2mm，裂缝β的深度为3mm，裂缝γ的深度为5mm，近端采集模块忽略裂缝α和裂缝β，直接前往裂缝γ，并对裂缝γ进行测量；

若裂缝α的深度为2mm，裂缝β的深度为6mm，裂缝γ的深度为5mm，近端采集模块忽略裂缝α，直接前往裂缝β，并对裂缝β进行测量，若裂缝β未达到裂缝深度阈值，则继续检测裂缝γ。

利用巡查的方式对管道薄弱点进行扫描，有效提升了探伤效率，并在避免了管道因过度使用导致损伤变大的问题的同时，避免了过度探伤导致的管道外环境扰动过大的问题，从而进一步提升了管道检测的精确度。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，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 (10)

1.一种基于多种检测技术的石油管道无损探伤与联合监测系统，其特征在于，包括：

基础模块，其用以进入待检测管道，并沿预设路径行进；

若干挂载模块，其与所述基础模块相连，用以承载管道检测设备；

通信模块，其与所述基础模块以及各挂载模块相连，用以通过预设通讯方式传输数据；

近端采集模块，其与各挂载模块以及所述通信模块相连，用以对管道的完整性进行检测，并形成检测数据；

远端采集模块，其与所述通信模块相连，用以将所述检测数据进行存储；

告警模块，其与所述近端采集模块以及所述远端采集模块相连，用以在达到预设告警条件时进行报警；

其中，所述预设路径为所述待检测管道的对应路径；所述预设通讯方式为利用线缆和/或声波进行通讯。

2.根据权利要求1所述的基于多种检测技术的石油管道无损探伤与联合监测系统，其特征在于，所述近端采集模块包括：

磁漏检测单元，其用以在所述待检测管道内行进，通过磁场对在金属缺陷处的泄漏形态，从而确定待检测管道的管道缺陷的形状、大小、轴向和相对径向位置；

超声波检测单元，其用以通过声波检测所述待检测管道的管道缺陷的相对位置及大小；

电磁声波发射单元，其用以在所述待检测管道的内管壁发出磁场信号，并同时引入交流电场来激发超声波对待检测管道的管道缺陷进行检测；

辅助单元，其与所述磁漏检测单元、所述超声波检测单元和/或所述电磁声波发射单元相连，用以为所述基础模块进行定位，并将所述待检测管道的管道缺陷位置进行坐标定位。

3.根据权利要求1所述的基于多种检测技术的石油管道无损探伤与联合监测系统，其特征在于，所述基础模块包括：

掘进单元，其设置在所述基础模块行进方向的一端，用以减少基础模块的行进阻力；

若干滚动单元，其与所述掘进单元相连，且均匀分布在所述基础模块上，用以向基础模块的行进提供动力；

组合单元，其设置在所述基础模块远离所述行进方向的一端，用以组合连接在基础模块上的各模块；

其中，对于由若干个基础模块组成的基础模块组，其能够由所述组合单元相互组合构成。

4.根据权利要求1所述的基于多种检测技术的石油管道无损探伤与联合监测系统，其特征在于，所述通信模块包括：

基础通信单元，其与所述基础模块相连，且设置在基础模块内，用以收集挂载在基础模块上的各近端采集模块收集到的数据；

连接单元，其与所述基础通信单元相连，用以向所述待检测管道外传递数据；

接收单元，其与所述连接单元相连，且设置在所述待检测管道外，用以接收所述各近端采集模块收集到的数据。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于多种检测技术的石油管道无损探伤与联合监测系统，其特征在于，对于单个基础模块，其连接对应的单个挂载模块。

6.根据权利要求3所述的基于多种检测技术的石油管道无损探伤与联合监测系统，其特征在于，对于单个待检测管道，各滚动单元上设有对应的压力阈值，若滚动单元与管道所处的压力大于等于压力阈值，所述通信模块触发管道内凹报警，并将管道内凹位置传输至所述告警模块。

7.根据权利要求2或3任一项所述的基于多种检测技术的石油管道无损探伤与联合监测系统，其特征在于，所述近端采集模块在对所述待检测管道进行探伤时，设有标记模式以及巡查模式；

其中，所述标记模式为根据所述基础模块的位置对管道中的裂缝进行标记；

所述巡查模式为寻找超过预设尺寸的裂缝并进行标记。

8.根据权利要求7所述的基于多种检测技术的石油管道无损探伤与联合监测系统，其特征在于，所述近端采集模块中设有与所述待检测管道对应的裂缝标记策略，并设有与裂缝标记策略对应的标记裂缝深度，

若所述近端采集模块探测到的裂缝深度小于所述标记裂缝深度，所述近端采集模块判定该裂缝为常规裂缝，并将该裂缝忽略；

若所述近端采集模块探测到的裂缝深度大于等于所述标记裂缝深度，所述近端采集模块判定该裂缝为常规裂缝，并将该裂缝的位置进行记录；

其中，所述裂缝标记策略为根据所述裂缝的位置，并将该位置作为所述管道缺陷位置进行坐标定位。

9.根据权利要求7所述的基于多种检测技术的石油管道无损探伤与联合监测系统，其特征在于，所述近端采集模块中设有与所述待检测管道对应的裂缝巡查策略，并设有与裂缝巡查策略对应的裂缝深度阈值，

若所述近端采集模块探测到的裂缝深度小于所述裂缝深度阈值，近端采集模块判定该裂缝为非结构损坏裂缝，并将该裂缝忽略；

若所述近端采集模块探测到的裂缝深度大于等于所述裂缝深度阈值，近端采集模块判定该裂缝为影响结构强度的对应裂缝，并进行管道损坏告警；

其中，所述裂缝巡查策略为对寻找所述待检测管道中的损坏位置，并进行管道损坏告警。

10.根据权利要求8或9任一项所述的基于多种检测技术的石油管道无损探伤与联合监测系统，其特征在于，所述远端采集模块中存有所述标记模式的数据，所述近端采集模块在执行所述巡查模式时，对标记模式对应的裂缝深度最大的标记进行巡查，并略过该标记前的各标记。