CN1277674A - 涡流管道检验装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种管道检验运动体(10)可以利用缆绳(12)通过管道(11)被拖动。所述运动体包括功率单元(20),主处理器模块(21)和线圈(24),所述线圈产生一个沿着管道通过的涡流磁场。由主检测器环(22)和从检测器环(25)检测合成磁场。检测的磁场的幅值和相位信息以及运动体的方位信息一道被发送给基站因而也被发送给计算机(31)。距离编码器(32)帮助定位检测的任何缺陷。
Description
本发明涉及管道的检验,尤其涉及一种运动体,其可被拖动通过管道,以便使得能够进行管道壁结构的分析。
大直径的管道可以使用复杂的管道检验装置(pipeline pig)进行检验,其甚至当管道是“有效”的,即在管道中例如流动着气体时也可以操作。
本发明试图提供一种装置,其能够检验铁的或者非铁的小直径的管道中的缺陷。
按照本发明,提供一种通过管道行进的管道检测装置其中包括用于在管道内产生涡流场的装置;以及用于在通过管道结构之后检测合成场的装置。
按照本发明,还提供一种用于检验管道的方法,包括以下步骤:在一个线圈内产生涡流;通过管道移动所述线圈;以及检测在管道壁中感应的涡流,从而使得能够确定管道中的缺陷。
下面通过例子说明本发明,其中:
图1是本发明的管道运动体的实施例;
图2更详细地表示图1的控制和数据处理装置;
图3表示和处理相关的检测装置;以及
图4表示和系统操作相关的流程图。
图1的管道检验装置包括所示的在管道11内被拖动的运动体10,其可以由绞车通过缆绳12拖动,以便可以检验其通过的管道。被拖动的运动体包括几个相连的装置。这些装置包括电源装置20和主处理模块21和主检测器环22。线圈24产生远方场涡流电流,其通过检测器环22被检测。线圈借助于隔离器23和检测器环22分开,从而衰减线圈24和检测器22之间的任何直接传递的场。从检测环25也由衰减隔离器26和线圈24隔开。检测环25和从处理器模块27相连。基站30提供运动体10和计算机31之间的连接,从而可以开始检验并接收检验信息。距离编码器32在运动体通过管道行进时用于产生距离信息。距离编码器可以方便地被安装在和绞车相连的缆绳轮(未示出)上,使得当运动体被拖动时行进的距离被连续地更新并被传回基站30。
该装置被设计用于在管道壁中由线圈24产生的交流磁场感应涡流。我们已经确定,这种涡流可用于铁的和非铁的管道中(即磁的和非磁的),并在均匀的管道壁的条件下,可以得到随距离而均匀衰减的磁场。当由于坑、裂痕等等而使管道表面不均匀时,则在检测的涡流磁场中发生改变,并且这可以通过检测器22和25检测到。通过利用两个检测器的阵列组,可以增强对有缺陷的点的准确定位能力。此外,每个检测器阵列一般具有24个检测器,从而沿着管道圆周共可得到48个幅值检测值和48个相位检测值。我们已经确定,除去幅值检测值之外,使用相位检测值可以识别内部管道壁和外部管道壁的缺陷。和基站之间的信息可以通过48个模拟通道和48个数字通道传递。
所述的装置能够在4英寸或者更小的直径的管道内操作,并能够处理管道中1.5D的弯度。
该系统在大约每分钟6米的绞车速度下一般可以提供6mm的扫描间隔。在运动体内含有x和y加速度计,以便在运动体通过管道行进期间当其部分地转动时向计算机发送方位信息。拖动范围可以达几百米,从而提供非常实用的和具有好的成本效果比的检验机构。
通过基站30送到计算机31的信息使得能够从检测的信息确定许多参数。这可以给出以下参数的“实时”的显示:
1幅值和相位
2方位角0-360°
3速度
此外,可以使用计算机对缺陷进行计算,包括缺陷的尺寸和位置。
图1的运动体具有电子控制、功率和数据传输要求,它们被详细地示于图2。
运动体的功率要求在线35上被接收,并被送到功率单元20。功率单元的输入可以是110V交流电源,其输出是150V直流,作为使用线路33的线圈驱动要求。低压直流用于运动体内的电子电路(例如±5V)。运动体和基站之间的通信通过连接30进行。其中使用合适的通信协议(例如RS232)。主处理器21是一个被控制的微处理器,其包括在主检测器装置22和从处理器之间的数据连接,以便确保同步以及对线圈驱动的控制作用32。串行数据通过线路31在主处理器21和检测器22之间通过。还具有经过线路34的在从处理器27和检测器25之间的数据通路。不把所有的处理要求都包括在从处理器27和主处理器21之内,可以在图3所示的用于主检测器22的检测器装置内提供信号调整与处理。此处专门制造的硬件(信号调整单元22d,e和微控制器22f)给予改进的噪声性能,并减少了在主单元21中的处理器的处理负荷,因而可以增加前端处理。
数据采样的定时由相位参考输入信号控制。采样速率取决于所选择的激磁频率。
微控制器可以使用具有最小的端口容量的8位微控制器来实现。串行数据接口采用标准协议。
如图所示,通道是成对的,每个微处理器22f支持两个检测器通道22a,22b,它们具有相连的信号调整单元22d,22e。
返回图2,单个的驱动线圈24提供磁场激励,并且检测器被保持在管道壁附近,在每个检测器装置22、25中具有x,y方位检测器,用于补偿在管道内的转动和在两个检测器装置之间的偏斜。在操作之前,读出运动体的识别信息,并把数据装入计算机31内的校准文件中。
然后通过计算机建立运动体的配置,从而给出通道号和检测器地址要求。
此外,设置线圈电流,以便满足操作要求。
最后,设置线圈激磁频率。这可以在20Hz到1KHz的范围内,并根据被检验的管道材料是铁的或者是非铁的进行选择。在操作时,运动体通过管道被拖动,并且与此同时,图1的距离编码器32将产生表示行进的距离的数据。
为了确定管道内的缺陷,从计算机发出数据扫描指令并通过基站在运动体主控制器中被接收。然后,这一信息由主控制器被转发给从控制器。然后进行通道扫描。从控制器以包的形式向主控制器发送数据,主控制器也接收来自主检测器的数据。主控制器装配来自两个检测器环的包括幅值和相位信息的数据以及方位数据,并将其发送给主计算机进行显示和处理。一种一般的系统操作流程图如图4所示。此外,主控制器还使从控制器同步并产生驱动线圈激励信号。可以包括补偿时间延迟,以便确保主从之间的同步。
Claims (19)
1.一种在管道中行进的管道检验装置,包括:
用于在管道内产生涡流磁场的装置;以及
用于检测在通过管道结构之后的合成磁场的装置。
2.如权利要求1所述的装置,还包括用于由检测的信息确定管道内的缺陷的装置。
3.如权利要求1或2所述的装置,还包括在第一位置的用于检测涡流信息的位于装置上的第一检测器和在第二位置的用于检测涡流信息的沿纵向和第一检测器分开的第二检测器。
4.如权利要求1,2或3所述的装置,包括用于确定关于幅值和相位的涡流信息的装置。
5.如权利要求1到4任何一个所述的装置,包括用于当检验装置通过管道行进时,确定检验装置的方位的装置。
6.如权利要求1到5任何一个所述的装置,包括用于确定检验装置行进的距离的装置。
7.如权利要求1到6任何一个所述的装置,包括用于产生数据包的装置,所述数据包被传递给远方计算机用于计算。
8.如权利要求1到7任何一个所述的装置,包括当管道上存在缺陷时用于确定缺陷的尺寸的装置。
9.如权利要求1到8任何一个所述的装置,包括用于识别管道壁的内表面和管道壁的外表面上的缺陷的装置。
10.如权利要求1到9任何一个所述的装置,其中用于检测磁场的装置包括一个检测器的环,这些所述检测器沿着检验装置的外周被分开设置。
11.一种用于检验管道的方法,包括:
在线圈内产生涡流;
通过管道移动所述线圈;以及
检测在管道壁内感应的涡流,从而使得能够确定在管道中的缺陷。
12.如权利要求11所述的方法,包括在两个纵向隔开的位置检测感应的涡流的步骤。
13.如权利要求11或12所述的方法,其中检测步骤包括检测涡流的幅值和相位。
14.如权利要求11,12或13所述的方法,包括确定在管道中的检测器的位置的方位的步骤。
15.如权利要求11到14任何一个所述的方法,包括确定通过管道行进的距离的步骤。
16.如权利要求11到15任何一个所述的方法,包括由检测的信息确定管道中的缺陷的尺寸的步骤。
17.如权利要求11到16任何一个所述的方法,包括识别管道的内表面上的缺陷和管道的外表面上的缺陷的步骤。
18.一种基本上如参照附图所述的管道检验装置。
19.一种基本上如此处所述的用于检验管道的方法。
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