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长输管道超声波内检测器系统设计 戴波，董基希，谢祖蝾，汤东梁，盛沙，唐建 北京石油化工学院 摘要伴随着油气田的开发，管道的安全运行越来越受到人们的重视。基于国内石油储运部门 管道检测的迫切需要，设计了一种超声波管道内检测器，介绍了系统工作原理及其各子系统 的设计方案，给出了原理框图，同时提出了对壁厚数据和定位数据进行同步采集、存储等方 法，经试验管段检测证明，腐蚀缺陷检测精度较高，内外定位较准确，应用前景很好。 关键词超声波；内检测；定位；数据采集：离线数据处理 System Design of Ultrasonic Inner Inspection Pig on Long—distance Pipeline Dai Bo Dong Jixi Xie Zurong Tang Dongliang Sheng sha Tang Jian Beijing Institute ofPetro—chemical Technology ABSTRACT The safe movement of the pipeline is increasing valued by people with the exploitation of oil and gas field．Based on the urgent need for pipeline inspection of local petroleum operation department，the working principle of a sort of multi-channel ultrasonic inner inspection pig and the design project of its subsystems are introduced．At the same time，the principle block diagram is presented and many methods such as synchronous collection and memo拶of the thickness data and the orientation data have been put forward，which application foreground is thoroughly extensive． KEYWORDS Ultrasonic；Inner inspection；Orientation；Data collection；Off-line processing 1引言 依靠长输管道输送石油、天然气是最经济的输送技术之一，但由于0400～1 500管道内运 输的是4～IOMPa高压的石油天然气物质，所以，任何泄漏爆管事故都将对企业的生产造成严 重的损失，给人员造成巨大伤亡，给环境造成严重污染，因此，为保障在役管道的安全运行， 延长使用寿命，对其进行定期检测十分必要。 国外一些发达国家先后开发出了一些可行的管道内腐蚀检测技术。德国、美国、日本和 加拿大在这方面起步较早，且已结合此项技术研制出了各种智能检测爬行机(Intelligent pig或 Smart pig)，简称爬机，并获得了成功的经验∽】。1965年，美国Tuboscope公司采用漏磁检测 装置Linalog首次进行了管内检测，虽然属于定性检测，但具有划时代的意义【4】。1973年，英 46l 国天然气公司(British Gas)采用漏磁法对其所管辖的一条直径为600mm(24in)天然气管道 的管壁腐蚀减薄状况进行了在役检测，首次引入了定量分析方法，对其材料特性及失效机理 进行了分析，该检测成为替代管道静压试验的一种有效方法【41。几年后，德国Pipetronix公司 率先推出了使用液体耦合剂的管内超声波检测装置Ultra Scan”j。 国内目前对管道漏磁检测技术已进行了部分研究和工业试验，管道超声检测技术研究正 处于起步阶段，而从国外购买管道检测爬机不仅价格昂贵，而且存在因国内外石油品质的差 异、管道生命周期内设备、工艺、管理等方面的不同导致的检测精度、效率降低等许多问题pJ， 因此，研制出适合我国管道公司检测需要的超声波管道内检测器，意义非常重大。 2管道超声波内检测器设计 本文设计了一台具有20个探头的长输管道超声波内检测器，如图1所示，其工作 原理框图如图2所示。 图l 长输管道超声波内检测器 462 图2 长输管道超声波内检测器工作原理框图 20个超声探头在同步电路的触发下向被测管壁发射超声波，之后接收超声波回波信号， 此信号经处理单元传输给单片机l，同时，里程轮和编码器测得的定位信号以及外标志定位仪 给出的校正信号传输给单片机2，然后，这两个单片机分别通过各自的接口把采集的数据传入