[发明专利]一种输油管道缺陷超声探测装置

说明书

一种输油管道缺陷超声探测装置，包括：清管节、缺陷检测节、电源节。清管节与缺陷检测节之间、缺陷检测节与电源节之间均采用万向节连接。清管节主要由两对花瓣式皮碗交错层叠，并辅以间隔皮碗支撑，皮碗受到压差的驱动，使得探测装置向油品传输方向推进。缺陷检测节包括三列沿圆周方向均布的多个超声传感器、探头信号处理系统和惯导系统。电源节包括数据存储系统和电池，数据存储系统对超声信号、惯导信号和里程信号进行存储，电池则对探头、惯导和里程轮提供电源。本发明的输油管道缺陷超声探测装置采用阵列探头，利用超声反射单脉冲距离检测法分析一次回波来检测缺陷，不仅能够实现管道内壁缺陷的全面检测，而且有效降低了缺陷数据处理量。

技术领域

本发明涉及管道超声波内检测领域，尤其涉及一种用于输油管道缺陷超声探测装置。

背景技术

管道是油气运输的重要运输工具，是保障能源输送的血脉。近年来，管道的完整性和安全性一直受到广泛的重视。我国油气管道大多数建于上世纪70和80年代，由于服役时间长，大部分管道存在安全隐患，且新铺设的管道也需进行安全性和完整性检测验收。因此，对于管道缺陷检测技术带来了挑战。

目前常见的管道缺陷检测技术主要有：超声波检测技术、漏磁检测技术、涡流检测技术和复合检测技术等，其中漏磁检测的应用最为广泛和成熟，但漏磁检测只适用于铁磁性材料的检测，且检测信号特征与缺陷的形状特征不符合一一对应的关系，在缺陷量化问题上尚有待进一步研究；涡流检测结果也易受到温度、传感器运动速度等各种因素的干扰；超声波检测相比与其他检测方法，具有检测精度高、成本低、对人体及环境无害等优点。

超声波缺陷探测装置的数据处理能力是整个缺陷探测器的关键性能指标，在通过脉冲反射法检测过程中，如果出现多个内壁反射回波，将导致无法准确确定壁厚和缺陷边界，而且壁厚检测数据量大，处理困难。因此，如何在保证超声检测精度的同时，降低数据处理量以提高缺陷检测效率是需要进一步改进的问题。

发明内容

本发明旨在一定程度上提高超声波缺陷探测灵敏度、降低数据处理量，提高检测效率。

基于此，本发明的目的在于提出一种输油管道缺陷超声探测装置，采用超声反射单脉冲距离检测法，通过分析一次回波来判定缺陷，有效降低缺陷数据量；并采用探头阵列方式，合理布置传感器数目，在保证探测效果的前提下，实现输油管道内壁腐蚀缺陷的检测。同时，探测装置也融合了清管器、惯导系统和里程轮系统，能够一次完成管道清管、缺陷检测和定位功能，提高管道检测效率。

本发明所采用的技术方案是：

一种输油管道缺陷超声探测装置，包括：清管节、缺陷检测节、电源节。清管节与缺陷检测节之间、缺陷检测节与电源节之间均采用万向节连接。所述的清管节主要由两对花瓣式皮碗交错层叠，并辅以间隔皮碗支撑，皮碗受到压差的驱动，使得所述输油管道缺陷超声探测装置向油品传输方向推进。同时，花瓣式皮碗的变形量可达35％，具有良好的变径能力，能有效降低卡堵风险。

所述的缺陷检测节包括三列沿圆周方向均匀分布的多个超声传感器、探头信号处理系统以及惯导系统。探头阵列采用三列60路超声传感器，对管道进行全覆盖探测。探头信号处理采用STM32单片机控制脉冲生成器，产生高压脉冲，并由高压开关控制探头阵列传感器工作。电源节包括数据存储系统和电池，数据存储系统采用FPGA对超声信号、惯导信号和里程信号进行存储，电池则对探头、惯导和里程轮提供电源。

所述的惯导系统主要包括陀螺仪和高分辨率加速度计，其直接固连在缺陷检测节中，分别用于测量装置的角运动和线运动，信号将储存在数据存储系统中。

所述的里程轮通过连杆和支座安装在电池节末端，结合超声波测距和惯导系统数据确定缺陷在管道上的位置。

本发明的优点：

(1)采用阵列探头和超声反射单脉冲距离检测法，通过分析一次回波来判定缺陷，有效降低了缺陷数据量，并实现对内壁缺陷的全面探测。