天然氣管道缺陷檢測(cè)器瀉流裝置探討

白雪松

摘 要 在傳輸壓力的驅(qū)動(dòng)下，天然氣管道缺陷檢測(cè)器在管道內(nèi)前進(jìn)，以掃查在役管道的使用狀況。同時(shí)，為了保障檢測(cè)器的檢測(cè)精度，需要把檢測(cè)器的前進(jìn)速度控制在合理的范圍之內(nèi)。目前，清華大學(xué)研制出一種借助氣動(dòng)來(lái)對(duì)瀉流進(jìn)行控制進(jìn)而控制檢測(cè)器的速度的裝置。這種裝置以位于管道中檢測(cè)器前后的壓力差為驅(qū)動(dòng)力，充當(dāng)瀉流通道中的開關(guān)。并且根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該裝置具有諸多優(yōu)點(diǎn)：功耗一般不會(huì)超過(guò)10 W，啟動(dòng)通道的開關(guān)在數(shù)秒之內(nèi)便可以完成，能夠充分滿足調(diào)節(jié)管道檢測(cè)器速度的要求。文章對(duì)天然氣管道缺陷檢測(cè)器的瀉流裝置進(jìn)行的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行探討，希望能夠?qū)μ烊粴夤艿赖臋z測(cè)工作有所幫助。

關(guān)鍵詞 天然氣管道；缺陷檢測(cè)器；瀉流裝置

中圖分類號(hào)：TE973 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）09-0037-01

自20世紀(jì)中期開始，油氣管道得到廣泛的應(yīng)用，傳輸所用介質(zhì)的壓力也隨之不斷提升。因此人們?nèi)找骊P(guān)注油氣管道的質(zhì)量問(wèn)題，與其相關(guān)的檢測(cè)器和技術(shù)也隨之受到重視。1965年Tuboscope公司研發(fā)出名為L(zhǎng)inalog的在線檢測(cè)設(shè)備，用來(lái)對(duì)油氣管道的腐蝕缺陷進(jìn)行檢測(cè)。不單單國(guó)外在這方面有一定的研究，國(guó)內(nèi)對(duì)于管道的腐蝕檢測(cè)技術(shù)和超聲裂紋檢測(cè)器也有一定的涉及和開發(fā)。2001年上海交大在管道的腐蝕缺陷的檢測(cè)領(lǐng)域取得了一定的突破性進(jìn)展。2002年，天津大學(xué)研制出具有清晰度功能的漏磁檢測(cè)器的樣機(jī)。但是，上述的這些技術(shù)檢測(cè)的清晰度不是很高，并且檢測(cè)器的檢測(cè)速度也不能得到有效的控制。為了改善這種狀況，清華大學(xué)與英國(guó)的AT公司聯(lián)合研制出關(guān)于檢測(cè)天然氣管道腐蝕程度的高清晰度的檢測(cè)器，并通過(guò)先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念對(duì)檢測(cè)器的速度有效地調(diào)控，提高檢測(cè)的高度。

1 天然氣管道缺陷檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)

管道內(nèi)檢測(cè)器的工作原理是：借助位于檢測(cè)器前后的天然氣在輸送過(guò)程中所形成的壓力差，來(lái)推動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的順利進(jìn)行。在現(xiàn)階段的管道內(nèi)檢測(cè)器中，智能漏磁的檢測(cè)器使用范圍最廣。這種檢測(cè)器一般都由多節(jié)構(gòu)成，節(jié)與節(jié)之間為了能夠順利通過(guò)彎曲的管段，用萬(wàn)向節(jié)來(lái)相連。檢測(cè)器的每節(jié)中都有兩個(gè)皮碗，具有支撐和驅(qū)動(dòng)功能。位于檢測(cè)器的第1節(jié)名為驅(qū)動(dòng)節(jié)，用皮碗進(jìn)行密封，以便隔斷管道內(nèi)的流體介質(zhì)，并把流體輸送時(shí)產(chǎn)生的壓力作為驅(qū)動(dòng)力。第2節(jié)名為檢測(cè)節(jié)，它借助鋼刷令磁化管壁處于磁飽和的狀態(tài)，并且在鋼刷間會(huì)裝有若干磁探頭，一旦管壁缺陷兒引起磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，這些磁探頭便會(huì)檢測(cè)得到。第3節(jié)名為計(jì)算節(jié)，在此節(jié)中可以檢測(cè)溫度和壓力，可以記錄采集到的缺陷信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行里程的計(jì)算，也可以對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)缺陷信號(hào)和其所放生的位置，以利于在檢測(cè)之后把這些數(shù)據(jù)和信息導(dǎo)入到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理。

2 瀉流裝置的設(shè)計(jì)

內(nèi)檢測(cè)器以輸送天然氣的壓力為驅(qū)動(dòng)力，由于天然氣具有可壓縮性，氣體的流動(dòng)速度很快，并且受到來(lái)自管道內(nèi)外的物理和自然因素的影響，造成很難控制檢測(cè)器的驅(qū)動(dòng)端所承受的壓力，檢測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)移也很難達(dá)到平穩(wěn)，進(jìn)而對(duì)檢測(cè)精度及效率產(chǎn)生影響。基于此，在控制內(nèi)檢測(cè)器的速度時(shí)，可以通過(guò)瀉流的方式來(lái)減輕壓力波動(dòng)對(duì)檢測(cè)器速度所造成的影響，令檢測(cè)器的速度控制在規(guī)定的范圍內(nèi)平穩(wěn)地運(yùn)行。在對(duì)內(nèi)檢測(cè)器進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，泄流裝置主要作為控制速度單元來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先對(duì)泄流孔的泄流面積進(jìn)行控制，進(jìn)而對(duì)流經(jīng)泄流孔的天熱氣的流量進(jìn)行控制。并且把壓力差作為速度控制的前饋?zhàn)兞?，維持內(nèi)檢測(cè)器的推動(dòng)力在一個(gè)相對(duì)的穩(wěn)定值，從而實(shí)現(xiàn)速度控制的

目的。

扭轉(zhuǎn)彈簧這個(gè)環(huán)節(jié)在檢測(cè)器運(yùn)行的過(guò)程中起著重要的作用，如當(dāng)電池發(fā)生電量不足的情況時(shí)，扭轉(zhuǎn)彈簧可以令泄流孔關(guān)閉密封，并借助天然氣的助推力把檢測(cè)器送到下游的接收站，這樣就可以避免堵管事故的發(fā)生。而平板式的密封擋板，可以用來(lái)密封瀉流孔，在伺服電機(jī)的帶動(dòng)下對(duì)瀉流的開口度進(jìn)行控制。位于前皮碗中的鋼質(zhì)壓板，上面開有四個(gè)呈扇形的對(duì)稱泄流孔用來(lái)實(shí)現(xiàn)泄流。而伺服電機(jī)可以借助皮帶來(lái)帶動(dòng)小齒輪進(jìn)而對(duì)密封擋板的泄流開度進(jìn)行控制，以盡可能節(jié)省電量。

3 管道檢測(cè)器檢測(cè)速度控制方法

1）高清晰度檢測(cè)器結(jié)構(gòu)。高清晰度的檢測(cè)器總共由兩節(jié)構(gòu)成，并且為了能通過(guò)管道的彎頭，節(jié)與節(jié)之間用鉸鏈來(lái)連接。在檢測(cè)器的每一節(jié)中都含有兩個(gè)用于驅(qū)動(dòng)的皮碗，在第1節(jié)的鋼刷之間，沿著管道的四周排列著四百個(gè)探頭用來(lái)檢測(cè)缺陷信號(hào)。在第2節(jié)的管道四周也裝有四百個(gè)探頭，用來(lái)對(duì)管道內(nèi)外壁的缺陷進(jìn)行區(qū)分。同時(shí)，第2節(jié)中也有電子包節(jié)和電池節(jié)。同時(shí)檢測(cè)器還有溫度、加速器、時(shí)間、壓力等傳感器，用來(lái)對(duì)管道內(nèi)的環(huán)境參數(shù)及管道走向進(jìn)行測(cè)量。里程輪位于檢測(cè)器的尾部，他可以對(duì)磁數(shù)據(jù)進(jìn)行等間隔采樣，并且把檢測(cè)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在電子包中。

2）檢測(cè)器速度控制的設(shè)計(jì)原則。天然氣管道一般都埋在地下，所以要想檢測(cè)他的缺陷就要采用內(nèi)檢測(cè)的方式。檢測(cè)器把油氣的推動(dòng)作為前進(jìn)的動(dòng)力，同時(shí)檢測(cè)器前進(jìn)的速度也會(huì)受地勢(shì)的高低起伏的影響，如果速度過(guò)快，會(huì)造成信息收集和整理的速度跟不上，以致于造成數(shù)據(jù)的丟失。為了保障檢測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量，我們必須對(duì)檢測(cè)器的速度進(jìn)行控制。

由于檢測(cè)器內(nèi)部的大部分部件的用電都是來(lái)自其內(nèi)部電池的供給，為了使檢測(cè)距離達(dá)到要求的350千米，要保證控制裝置的耗電控制在120 W之內(nèi)。同時(shí)，我們可以把位于管道之內(nèi)的天然氣的壓力來(lái)對(duì)瀉流閥門的開關(guān)動(dòng)作進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

3）瀉流裝置工作原理。瀉流裝置借助一定結(jié)構(gòu)的管路，把位于檢測(cè)器前后的天然氣引進(jìn)瀉流裝置的氣缸腔室內(nèi)。當(dāng)氣缸的前后缸分別對(duì)應(yīng)引入前后端的天然氣時(shí)，瀉流裝置的閥門便會(huì)在所產(chǎn)生的壓力差的作用下而關(guān)閉，從而停止瀉流。但當(dāng)氣缸的前腔引入位于后端的天然氣，后腔引入位于前端的天然氣時(shí)，瀉流裝置中的開關(guān)就會(huì)打開。同時(shí)我們可以使用三位兩通的電磁閥來(lái)控制開關(guān)的通斷，并且要在裝置的閥門上裝有檢測(cè)位置的傳感器，獲得位置信息，從而決定是否為電磁閥供電。

4 結(jié)束語(yǔ)

高清晰度的檢測(cè)器中的瀉流裝置，以位于管道內(nèi)檢測(cè)器前后的天然氣所產(chǎn)生的壓力差作為驅(qū)動(dòng)力，從而充當(dāng)天然氣瀉流通道的開關(guān)，并且在可以把檢測(cè)器的檢測(cè)速度控制在一定范圍之內(nèi)，使檢測(cè)器檢測(cè)的精度進(jìn)一步提高，適用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。這種裝置的成功研制，意味著我國(guó)的油氣管道的腐蝕缺陷檢測(cè)技術(shù)越來(lái)越成熟與完善，對(duì)于此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)可以完全掌握，有力地保障了我國(guó)油氣管道運(yùn)行的安全。同時(shí)，我國(guó)在該領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力也大幅度提高，在競(jìng)爭(zhēng)中可占據(jù)有利地位。本文對(duì)檢測(cè)器的瀉流裝置的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行討論，希望能夠?qū)Υ隧?xiàng)技術(shù)的發(fā)展有所裨益。

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