[发明专利]一种防爆型抗干扰的管道壁厚超声波在线监测装置

说明书

本发明提供了一种防爆型抗干扰的管道壁厚超声波在线监测装置，属于石油天然气管道的在线监测领域。该装置由探头装置、防爆线缆、调压电源箱、通讯电缆和终端电脑等设备组成；该装置将探头与采集板卡一起装入探头装置中，实现了壁厚数据的实时采集、回波信号的转换和空域滤波的功能，借助数字信号抵抗材料本身和外界杂波干扰的能力，再根据呈等距线性阵列排布的探头实现检测位置回波信号的定位，体现了装置抗环境噪声干扰能力，同时由于结构精简、低压运行和线路防爆使得装置具有在高温高压环境下的防爆能力。本发明弥补了油气管道壁厚超声波在线监测装置中的防爆缺陷和环境噪声带来的不利影响，具有操作简便、安全性高、抵抗干扰等优点。

技术领域

本发明是一种防爆型抗干扰的管道壁厚超声波在线监测装置，涉及到石油天然气管道的在线监测领域。

背景技术

随着我国油气管网的日益完善，至2018年底我国的长输管道总里程达到了13.6万公里，在这其中有大量的管道被深埋于地下或海底，运行时处于高温高压的环境下，而此类管道输送的介质也大多具有腐蚀能力，同时会受到输送流体或杂质的冲蚀，这些因素使得管道壁厚在运行过程中会不可避免的减薄，导致油气运输管道的事故频频发生，典型的如2004年泸州市天然气管道爆炸事故、2013年青岛市中石油输油管道爆裂事故等。2010年我国颁布了《石油天然气管道保护法》，明文规定了管道企业应当定期对管道进行检测、维修，确保其处于良好状态，并且当配备管道保护所必需的人员和技术装备，研究开发和使用先进适用的管道保护技术，而如今我国的发展进入了新时代，应经济高质量发展的要求，国家对于管道运输石油天然气的安全运行要求也越来越高，因此我们需要准确地采集和及时地监测石油天然气管道的壁厚数据，这对于保护管道运行的安全非常重要。但监测处于上述复杂环境下的石油天然气管道时，环境中产生的大量杂波会对信号的采集和传输产生较大干扰，同时这些环境下管道的监测设备还需要有较高的防爆能力以保证安全。基于此，需要一套能够有效减小杂波干扰同时具有在线采集和防爆能力的超声波监测装置。

经过检索，到目前为止，在已经公开的管道壁厚超声波监测装置中，有部分监测装置已实现了在线采集壁厚信息(公开号：CN102980538A，公开号：CN104677317A)，但其并不具备防爆性能，由于该类装置会产生电信号的特殊性，容易引发着火爆炸等事故，所以上述装置无法在类似海上石油天然气平台等高防爆要求的环境下安全运行，已实现防爆功能的监测装置(公开号：CN211425370U)在超声波探头与防爆箱连接处，没有具有防爆功能的超声波信号线缆可供使用，使用的是螺纹管，并且在监测现场设有采集箱，所以防爆性能有所欠缺，而且其在较复杂环境下抗杂波干扰的能力不足，采集分析的壁厚数据可能并不够准确。本套装置以探头装置和采集系统为创新点，将采集板卡集成在探头装置内部，这样可以直接将探头装置与电源箱相连，简化了信号的采集流程，并且此时的探头装置与电源箱之间可以采用数据线封闭在防爆穿线管内连接进一步提高了防爆性能，而在实现在线采集处理管壁壁厚数据的同时，拥有及时转换成数字信号增强抗杂波干扰的能力，采用等距线性阵列排布的超声波探头能进行空域滤波抵抗环境噪声，实现了杂波干扰较大和高防爆要求环境下管道壁厚的在线监测。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种防爆型抗干扰的管道壁厚超声波在线监测装置，可以在高温高压等高防爆要求环境的管道上进行实时数据采集与分析，同时具备了抵抗复杂环境下杂波干扰的能力。本发明装置由第一探头装置1，第二探头装置2，第三探头装置3，第一防爆线缆4，第二防爆线缆5，第三防爆线缆6，调压电源箱7，通讯电缆8，终端电脑9组成；第一探头装置1、第二探头装置2，第三探头装置3分别与第一防爆线缆4，第二防爆线缆5，第三防爆线缆6相连，在装置的防爆区形成了采集处理系统，对高温高压等复杂环境下的管道壁厚数据进行及时获取和处理，调压电源箱7构成了非防爆区电源系统，将电源220V电压降低到12V低压向监测装置供电，通讯电缆8将采集处理部分与终端电脑9构成的人机交互系统相连，实现监测数据地实时显示与分析。

本发明是通过以下技术方案实现的：