一種磁記憶多提離值管道內檢測系統及其檢測方法技術方案

本發明專利技術公開了一種磁記憶多提離值管道內檢測系統及其檢測方法，檢測系統是在底座上環形均布多個采用柔性鉸鏈平行四桿機構的彈性組件，每個彈性組件末端嵌裝磁路模塊，磁路模塊包括提離值逐級相差等值的多級磁場傳感器；檢測方法是以檢測里程為橫軸、磁場強度為縱軸得到多級磁場信號曲線，然后橫軸上平移得到不同提離值下對應于相同位置的磁場信號曲線，再對相鄰兩條磁場信號曲線做差，最后對差值數據求方差，方差曲線上出現尖峰的位置即為焊縫位置或缺陷位置。本發明專利技術能夠防止因管道內感應磁場不平滑造成缺陷位置的誤判與漏判，有效提高診斷的分辨力和檢測精度；并且對后期數據的處理難度變小，檢測方法省時省力，非常適用于管道內檢測器的應用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及管道內檢測領域，具體的說，是涉及一種磁記憶多提離值管道內檢測系統及其檢測方法。
技術介紹
目前，管道內檢測技術是應用最為廣泛的維護管道安全性與完整性的有效方法。英、法、德等國研制的管道內檢測機器人已經實用化，但是他們不出售產品和技術，只提供在線檢測服務，收取高昂的檢測費用，壟斷著管道檢測市場，且檢測全程無隱私，使得我國石油生命線暴露無遺。而我國管道內檢測技術水平較低，采用的超聲波和漏磁檢測方法較為落后，且各有不足，無法滿足我國日益增長的管道檢測需要。金屬磁記憶檢測技術是一種新型的無損檢測技術，它利用金屬的磁記憶效應，通過記錄地磁場作用下的金屬構件表面的漏磁場信息，可對構件微觀缺陷和應力與變形集中區進行辨識，不僅可以實現已有管道損傷的檢測，還能對因焊接、施工、介質內壓、地基沉降、熱膨脹等因素造成的尚未形成體積缺陷的應力集中區實施有效的評價，從而對管道運行的安全隱患進行有效的預防。目前基于磁記憶原理的管道內檢測設備多是將磁記憶檢測設備加在管道清管器(PIG)上，由管道輸送介質作用在清管器動力節皮碗上的壓差推動內檢測器在管道內行進。管道內徑尺寸并不均勻，且沿著管道存在一定范圍內的變化。在檢測過程中可能遇到管道截面變形、內壁凸起或凹坑、過彎管等因素。若檢測單元中的磁場傳感器固定，其在行進過程中與管道內壁的距離會產生變化，由于磁記憶檢測對內檢測的提離值(即磁場傳感器與管壁距離)十分敏感，因此現有的內檢測器檢測單元的檢測環輪多采用四連桿結構，主要包括傳感器滾輪、傳感器盒、檢測支架、扭簧和固定支座，其扭簧使檢測支架滾輪始終與管道內壁緊密相貼，為裝置提供支撐的同時具有良好的通過性，可使磁場傳感器與管道內壁保持一定程度上的距離恒定。但這種機械結構的穩定性不佳，裝配復雜，不夠靈敏，且在通過管道內變徑處傳感器的檢測角度可能會發生偏轉，磁場信號的切向值與法向值會產生一定誤差。另外，現有內檢測器都是通過對采集到的漏磁場信號法向分量H(y)的過零點和最大梯度值的位置進行聯合分析來判斷管道內的缺陷位置，但是在檢測過程中發現一些構件的感應磁場是不平滑的，存在波峰波谷等各種與缺陷信號類似的特征，難以區分。采用這種常用的磁記憶梯度值方法，感應磁場信號凹凸的地方也會出現梯度值的尖峰，與缺陷信號的尖峰形狀接近、大小相似，很容易造成缺陷位置的誤判和漏判。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題在于提出一種在管道內徑變化時能夠進行自適應形變、保證磁場傳感器與管道內壁的提離值始終不變、檢測角度穩定、多傳感器多提離值檢測的磁記憶多提離值管道內檢測系統，并且提出了利用該檢測系統的多提離值管道內檢測方法。為了解決上述技術問題，本專利技術通過以下的技術方案予以實現：一種磁記憶多提離值管道內檢測系統，包括底座，所述底座上環形均布有多個彈性組件，每個所述彈性組件的末端嵌裝有磁路模塊；所述彈性組件采用由彈性不導磁材料制成的柔性鉸鏈平行四桿機構，所述彈性組件的末端與被測管道內壁接觸的外側面呈完全適配于管道內壁的圓弧形，且該圓弧形外側面與管道內壁為過盈配合；所述磁路模塊包括水平方向等間距布置且豎直方向等間隔的3-5級磁場傳感器，即3-5級所述磁場傳感器的提離值逐級差值相等，以能夠采集多提離值下的磁場信號。其中，所述底座上環形均布有6-12個所述彈性組件。其中，所述磁路模塊以整體灌膠的方式封裝固定于所述彈性組件末端設置的凹槽中。其中，所述彈性組件的末端與被測管道內壁接觸的外側面設置為耐磨材料。其中，提離值最大的所述磁場傳感器，其提離值為3-5mm。其中，多級所述磁場傳感器的提離值逐級相差1mm。其中，提離值最小的所述磁場傳感器緊貼于所述彈性組件末端所設置凹槽的內頂面。其中，所述磁路模塊中提離值最大的所述磁場傳感器直接固定于底層電路板，其他提離值的所述磁場傳感器通過轉接電路板固定于所述底層電路板，以使3-5所述級磁場傳感器在豎直方向上逐級相差等高。一種磁記憶多提離值管道內檢測方法，采用上述磁記憶多提離值管道內檢測系統進行，包括如下步驟：(1)將檢測系統作為一個檢測節連接到清管器上形成管道內檢測器，保證檢測系統的所述底座和清管器同軸，并且將每個所述磁路模塊通過導線與清管器的電子控制艙相連；所述彈性組件末端的圓弧形外側面與管道內壁為過盈配合，在檢測過程中每個所述磁路模塊的各級磁場傳感器提離值保持不變，并且始終檢測管管道內壁磁場的切向與法向分量；(2)管道內檢測器運行時，多級所述磁場傳感器在軸向上依次通過同一管道位置，以檢測里程為橫軸，磁場強度為縱軸，分別得到多級所述磁場傳感器的磁場信號曲線；(3)由于多級所述磁場傳感器在水平方向上等間距，將磁場信號曲線在橫軸上進行平移，得到被測管道在不同提離值下對應于相同位置的磁場信號曲線；(4)對相鄰的每兩條磁場信號曲線做差，得到相鄰磁場信號曲線的差值數據；(5)對步驟(4)得到的差值數據求方差并得到方差曲線，在方差曲線上出現尖峰的位置表示方差產生突變，即為焊縫位置或缺陷位置。本專利技術的有益效果是：(一)本專利技術采用多磁場傳感器進行多提離值檢測，能夠防止因管道內感應磁場不平滑造成缺陷位置的誤判與漏判，有效提高診斷的分辨力和檢測精度；并且對后期數據的處理難度變小，相比用單一探頭進行多次改變提離值的重復檢測，本專利技術的多提離值檢測方法省時省力，非常適用于管道內檢測器的應用。(二)本專利技術的彈性組件采用柔性鉸鏈平行四桿機構，具有結構簡單緊湊、無機械摩擦、無間隙、運動靈敏度高，運動平穩、易維護、空間尺寸小和可一體化加工等諸多優點，平行四桿機構能夠令磁場傳感器始終緊密貼合管道內壁，使得在運行過程中各級磁場傳感器的提離值始終不發生改變，且能夠保證在管道變形處受到徑向壓力時，磁路模塊只發生平移而不發生偏轉，使得磁場傳感器的角度不變，始終檢測法向與切向的磁場，大大提高檢測精度；采用柔性鉸鏈結構可以消除傳動過程中的回退空程和機械摩擦，獲得超高的位移分辨率。(三)本專利技術的檢測系統結構非常簡單，易于安裝，應用靈活；且各彈性組件與各磁路模塊間均是相互獨立的，當某個發生損壞可以方便的進行置換。附圖說明圖1是磁記憶多提離值管道內檢測系統的結構示意圖；圖2是磁記憶多提離值管道內檢測系統的等軸測圖；圖3是彈性組件的側視圖；圖4是彈性組件末端受徑向壓力F后的形變仿真圖；圖5是試件鋼板的多提離值檢測曲線圖：(a)切向方向多提離值檢測曲線，(b)法向方向多提離值檢測曲線；圖6是磁路模本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種磁記憶多提離值管道內檢測系統，其特征在于，包括底座，所述底座上環形均布有多個彈性組件，每個所述彈性組件的末端嵌裝有磁路模塊；所述彈性組件采用由彈性不導磁材料制成的柔性鉸鏈平行四桿機構，所述彈性組件的末端與被測管道內壁接觸的外側面呈完全適配于管道內壁的圓弧形，且該圓弧形外側面與管道內壁為過盈配合；所述磁路模塊包括水平方向等間距布置且豎直方向等間隔的3?5級磁場傳感器，即3?5級所述磁場傳感器的提離值逐級差值相等，以能夠采集多提離值下的磁場信號。

【技術特征摘要】
1.一種磁記憶多提離值管道內檢測系統，其特征在于，包括底座，所述底座上環形均
布有多個彈性組件，每個所述彈性組件的末端嵌裝有磁路模塊；
所述彈性組件采用由彈性不導磁材料制成的柔性鉸鏈平行四桿機構，所述彈性組件的
末端與被測管道內壁接觸的外側面呈完全適配于管道內壁的圓弧形，且該圓弧形外側面與
管道內壁為過盈配合；
所述磁路模塊包括水平方向等間距布置且豎直方向等間隔的3-5級磁場傳感器，即3-5
級所述磁場傳感器的提離值逐級差值相等，以能夠采集多提離值下的磁場信號。
2.根據權利要求1所述的一種磁記憶多提離值管道內檢測系統，其特征在于，所述底
座上環形均布有6-12個所述彈性組件。
3.根據權利要求1所述的一種磁記憶多提離值管道內檢測系統，其特征在于，所述磁
路模塊以整體灌膠的方式封裝固定于所述彈性組件末端設置的凹槽中。
4.根據權利要求1所述的一種磁記憶多提離值管道內檢測系統，其特征在于，所述彈
性組件的末端與被測管道內壁接觸的外側面設置為耐磨材料。
5.根據權利要求1所述的一種磁記憶多提離值管道內檢測系統，其特征在于，提離值
最大的所述磁場傳感器，其提離值為3-5mm。
6.根據權利要求5所述的一種磁記憶多提離值管道內檢測系統，其特征在于，多級所
述磁場傳感器的提離值逐級相差1mm。
7.根據權利要求1所述的一種磁記憶多提離值管道內檢測系統，其特征在于，提離值
最小的所述磁場傳感器緊貼于所述彈性組件末端所設置...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳世利，楊雨涵，黃新敬，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：天津;12