CN1828284A - 管道检测缺陷定位系统 - Google Patents
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Abstract
一种管道检测缺陷定位系统，属于检测技术领域。本发明包括：驱动装置、漏磁检测头、漏磁信号处理装置、电源装置、里程仪、旋转编码器及定位分析模块。驱动装置、漏磁检测头、漏磁信号处理装置、电源装置由头至尾依次用万能向节相连，里程仪设在漏磁信号处理装置的滚轮上，旋转编码器和定位分析模块固定设在漏磁信号处理装置箱体内。本发明利用漏磁检测器的缺陷检测传感器本身，并使用里程仪记录的相对位置信息，同时实现了缺陷检测和检测器的精确定位，克服了由于管道内壁杂质等引起的里程轮打滑造成的定位误差累积，为管道的检修和管道状况的准确记录提供了保证。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种检测技术领域的系统，具体地说，是一种管道检测缺陷定位系统。
背景技术
管道运输是石油、天然气运输采用的主要方式。目前，在我国近90％的原油、100％的天然气是通过管道运输的。管道一旦发生事故，不仅会造成巨大的经济损失，而且对社会和环境也会产生严重的后果，其直接、间接经济损失巨大，修理费用也非常之高。研制开发适合我国管道实际状况油气管道智能检测系统装置，定期对管道进行检测和评估，将管道的安全状况置于运行管理之中，才能从根本上解决这一问题。管道检测器的缺陷定位系统是检测器的一个关键组成部分，缺陷定位系统为检修提供准确的位置信息，也可以在制作管道缺陷报告和缺陷数据库时提供位置信息，从而为研究管道缺陷的发展情况提供条件。
经对现有技术的文献检索发现，美国专利公开号US6807987-B2，公开日为2004.10.26，专利名称为：位置标记器，该专利自述为：“位置标记器托架包括上表面和下表面，罐形磁铁稳定地固定在托架上，罐形磁铁由一个单磁极面的磁铁组成，安放在托架上后，其磁极表面与托架下表面的磁极相反”。此定位系统采用在管道上特定位置建造磁标记点和一个里程记录仪实现了系统的定位。其不足之处是：必须在管道多个位置建造磁标记点，但国内管道在建造过程中没有考虑到这方面的要求，因此无法应用这个技术对管道，特别是对海底管道进行检测和定位。另一方面，若对管道进行改造建造磁标记点其成本高昂，难以实施。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足和缺陷，提供一种管道检测缺陷定位系统。它利用漏磁检测器的缺陷检测传感器本身，并使用里程仪记录的相对位置信息，同时实现了缺陷检测和检测器的精确定位，克服了由于管道内壁杂质等引起的里程轮打滑造成的定位误差累积，为管道的检修和管道状况的准确记录提供了保证。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：驱动装置、漏磁检测头、漏磁信号处理装置、电源装置、里程仪、旋转编码器及定位分析模块。连接关系为：驱动装置、漏磁检测头、漏磁信号处理装置、电源装置由头至尾依次用万能向节相连，里程仪设在漏磁信号处理装置的滚轮上，旋转编码器和定位分析模块固定设在漏磁信号处理装置箱体内。由此，一个检测器的总节数为4节。待检测完成后，检测器与上位机通过并行接口相连，进行数据的分析与处理。
所述的漏磁检测头是由多个漏磁探头组成的探头阵列。单个漏磁探头包括：永磁体、轭铁、钢刷、磁敏传感器、保护壳，在轭铁的两端分别设有两个永磁体，在轭铁的中间通过螺钉固定设有保护壳，在保护壳内远离轭铁的一边设有磁敏传感器。刚刷的内圈与永磁体外圈直接相连，检测时外圈与管道接触。
所述的漏磁信号处理装置包括：漏磁信号预处理电路、数据采集卡、工控机及存储器，漏磁检测头检测到的管道缺陷信号进入漏磁信号预处理电路，调理后的信号由数据采集卡进行采样，随后送入工控机处理并将处理后的数据保存在存储器中。
所述的里程仪包括：里程轮、小磁铁、霍尔开关及计数器，连接关系为：里程轮靠近边缘处等间隔安装8个小磁铁，轮子中心设在支脚上，在支脚上靠近小磁铁的一端安装霍尔开关，霍尔开关输出传送给计数器。
所述的旋转编码器为相对式旋转编码器。
所述的驱动装置由多个橡胶皮碗组成，利用管道内油压差驱动。
所述的电源装置由高能电池组组成。
所述的定位分析模块包括比较器、时钟和与门。连接关系为：磁敏传感器信号输入比较器与阈值做比较，所有比较器的输出和与门的不同输入端相连，时钟与比较器的控制端及与门的控制端相连。
本发明驱动装置负责检测器的爬行驱动和导向，驱动装置的两端安装有皮碗，它能利用油压差驱动检测器在管内行走外，同时驱动装置也能采用电驱动带动检测器在管内爬行。电源装置为整个系统提供检测所需的电能。漏磁检测头和漏磁信号处理装置构成漏磁检测系统。万向节将驱动装置、漏磁检测头、漏磁信号处理装置和电源装置等检测器的各节连接起来，并能灵活地转向，使检测器具有一定的柔性。
漏磁检测探头中，钢刷、永磁铁、轭铁与和钢管间检测时构成磁回路，当管道存在缺陷时，将产生漏磁信号，被磁敏传感器检测到。磁敏传感器由螺丝连接并用胶将传感器固定在传感器保护壳上，采用轴向磁路排列方式，管道的环焊缝和缺陷引起周围空间的漏磁场信号由磁敏传感器阵列获取。根据不同的管径大小，传感器阵列由沿管道周向均匀布置几十至几百个霍尔元件组成。
漏磁信号处理装置对漏磁检测探头检测到的管道缺陷信号进入处理、数字化，并将处理后的信息保存在存储器中。
定位分析模块用于判断接收到的缺陷信号是否为环焊缝信号。因环焊缝的漏磁信号具有明显的特点，即当检测器通过环焊缝时，所有通道上的磁敏传感器都将接收到一明显的缺陷信息，电路的目的就是判断是否所有的通道上都接收到了这样一个信息，如果是，则表明该处为一环焊缝。电路中，当某一通道幅值超过一定值时，比较器输出一高电平，所有的这些阈值比较输出相与，若与门输出为高电平，说明所有通道都检测到了漏磁信号，则表明该处为焊缝。注意一点，这些阈值比较相与必须在一定时间内完成，若没有焊缝，那些变为高电平的通道在规定时间过后应当复位归零，准备进入下一轮的判断。这些比较的时序控制是由时钟控制完成的。最后由焊缝、里程仪的计数值和旋转编码器的角度值，共同确定缺陷的具体位置。由于两个环焊缝的距离在几十米范围内，通过对环焊缝的计数，每次检测到焊缝后里程仪的值清零从头计数，这样里程仪的计里值在不同的环焊缝间的误差不会累加，消除了打滑等原因造成的里程仪计数误差的积累影响，从而可以实现缺陷管内精确定位。
管道检测和检修过程中，首先利用油压差驱动漏磁检测器进行检测，完后将得到的数据导入上位机进行信号分析，得到管道的缺陷信号对应的位置信息。检修时，检测器采用电能驱动爬行，漏磁检测器实时处理漏磁信号，统计环焊缝计数值和里程仪的计里值，找到需要检修的缺陷部位后，检测器停止前进，发出通讯信号，信号被上方的检修船接收，检修船下沉至管道待修理位置进行修理或更换管道。
本发明的有益效果是：本发明直接利用检测系统本身所产生的缺陷信号加以定位分析模块进行判断，实现缺陷的精确定位。不但可以克服国内管道因无铺设的GIS资料，检修定位困难的问题，为管道修理或更换提供准确的大地位置，同时，省去了建造磁标记的成本或是采用专用定位仪器带来的附加成本，达到了节约成本的目标，此外，还可以缩小检测器的体积，节约检测器的电能消耗。
附图说明
图1为本发明结构图
图2为单个漏磁探头结构示意图
图3为漏磁信号处理装置结构框图
图4为里程仪结构示意图
图5本发明环焊缝判断过程示意图
具体实施方式
如图1所示，本发明包括：驱动装置1、漏磁检测头2、漏磁信号处理装置3、电源装置4、万向节5、里程仪6、旋转编码器8和定位分析模块7，驱动装置1、漏磁检测头2、漏磁信号处理装置3、电源装置4依次通过万向节5相互连接，里程仪6设在漏磁信号处理装置3的滚轮上，旋转编码器8和定位分析模块7固定设在漏磁信号处理装置3箱体内。
所述的漏磁检测头2是由多个漏磁探头组成的探头阵列。
如图2所示，所述的漏磁探头，包括：钢刷10、磁敏传感器11、保护壳12、轭铁13、永磁体14，在轭铁13的两端分别设有两个永磁体14，在轭铁13的中间通过螺钉固定设有保护壳12，在保护壳12内远离轭铁13的一边设有磁敏传感器11。刚刷10的内圈与永磁体14外圈直接相连，检测时外圈与管道9接触。
如图3所示，所述的漏磁信号处理装置3包括：漏磁信号预处理电路15、数据采集卡16、工控机17和存储器18，上述4个构件按顺序依次连接。漏磁检测头2检测到的管道缺陷信号进入漏磁信号预处理电路15，调理后的信号由数据采集卡16进行采样，随后送入工控机17处理并将处理后的数据保存在存储器18中。
如图4所示，所述的里程仪6包括：里程轮19、小磁铁20、霍尔开关21和计数器22，连接关系为：里程轮19靠近边缘处等间隔安装8个小磁铁20，在里程轮19支架上靠近小磁铁20的一端安装霍尔开关21，霍尔开关21输出传送给计数器22。
所述的旋转编码器8为相对式旋转编码器。
所述的驱动装置1由多个橡胶皮碗组成，利用管道内油压差驱动。
所述的电源装置4由高能电池组组成。
如图5所示，所述的定位分析模块7包括时钟23、比较器24、和与门25。连接关系为：磁敏传感器11信号输入比较器24与阈值做比较，所有比较器24的输出和与门25的不同输入端相连，时钟23与比较器24的控制端及与门25的控制端相连。
Claims (5)
1、一种管道检测缺陷定位系统，包括：驱动装置(1)、漏磁检测头(2)、漏磁信号处理装置(3)、电源装置(4)、里程仪(6)、旋转编码器(8)，其特征在于，还包括：定位分析模块(7)，驱动装置(1)、漏磁检测头(2)、漏磁信号处理装置(3)、电源装置(4)依次通过万向节(5)相互连接，里程仪(6)设在漏磁信号处理装置(3)的滚轮上，旋转编码器(8)和定位分析模块(7)固定设在漏磁信号处理装置(3)箱体内，所述的定位分析模块(7)包括时钟(23)、比较器(24)、和与门(25)，漏磁检测头(2)信号输入比较器(24)与阈值做比较，所有比较器(24)的输出和与门(25)的不同输入端相连，时钟(23)与比较器(24)的控制端及与门(25)的控制端相连，根据与门(25)的输出判断环焊缝的存在。
2、根据权利要求1所述的管道检测缺陷定位系统，其特征是，所述的漏磁检测头(2)是由多个漏磁探头组成的探头阵列。
3、根据权利要求2所述的管道检测缺陷定位系统，其特征是，漏磁探头包括：钢刷(10)、磁敏传感器(11)、保护壳(12)、轭铁(13)、永磁体(14)，在轭铁(13)的两端分别装两个永磁体(14)，在其中间用螺钉固定一个高度低于钢刷(10)的保护壳(12)，保护壳(12)内远离轭铁(13)的一边安装磁敏传感器(11)。
4、根据权利要求1所述的管道检测缺陷定位系统，其特征是，所述的漏磁信号处理装置(3)包括：漏磁信号预处理电路(15)、数据采集卡(16)、工控机(17)及存储器(18)，漏磁检测头(2)检测到的管道缺陷信号进入漏磁信号预处理电路(15)，调理后的信号由数据采集卡(16)进行采样，随后送入工控机(17)处理并将处理后的数据保存在存储器(18)中。
5、根据权利要求1所述的管道检测缺陷定位系统，其特征是，所述的里程仪(6)包括：里程轮(19)、小磁铁(20)、霍尔开关(21)及计数器(22)，里程轮(19)靠近边缘处等间隔安装8个小磁铁(20)，轮子支架上靠近小磁铁(20)的一端安装霍尔开关(21)，霍尔开关(21)输出传送给计数器(22)。
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