在输油管道运行过程中,微小泄漏由于不易发现且易发展为大的泄漏而经常引起严重事故,造成巨大的损失。输油管道自建成至今,国内外众多学者对管道的泄漏检测提出了各种理论和方法,其中内检测技术由于精度较高被广泛使用,对于小口径的输油管道来说,由于其直径的限制,传统的管道内检测器容易在管道内卡堵,因此本研究提出球形外观的内检测器,能够在管道内顺利通过不发生卡堵,同时,内检测器还可采集泄漏孔处的近声场声信号,能大大提高检测精度。本研究所采用的内检测器自身并不携带驱动装置,其动力来自受到的推力,在管道的内部会有众多因素对其受力产生影响,查找相关文献后选取流速、管道内压力、管径比和上下游长度四个变量进行模拟仿真,探究这些因素与检测器在管道内受力的关系,结果表明:在本研究选取的参数范围内,检测器所受的推力随着流速的增大而增大,随着管径比的增大而增大,与管道内压力和检测器上下游长度无关。随后建立球形检测器的计算流体动力学模型,采用动网格技术对检测器的通过性进行仿真模拟,得到最佳的管径比范围是0.4～0.8,在流速为1 m/s,压力为1.5 MPa的条件下,检测器质量不超过4 kg均可在管道内顺利通过不发生卡堵。针对近声场声信号的采集分析部分,通过建立的流体动力学模型仿真计算确定泄漏声源的位置。根据结果建立泄漏的计算声学模型,并对泄漏噪声在管道内的传播、分布进行研究,得到不同泄漏孔径、不同管道压力和不同声源距离与泄漏声信号分布之间的关系,根据采集到的声信号频谱图确定了声音频率的分析范围是3220 Hz～22020 Hz,为后续检测器内部传感器的选择提供参考和依据。为了配合球形检测器能够更加方便地投入使用,设计了检测器的投放回收装置,利用检测器自身的重力进行投放和回收,同时优化了传统的投放回收装置,大大降低操作成本和限制,提高了使用效率。根据前面的仿真结果,加工了球形检测器样机,并搭建了管道多功能泄漏检测试验台,测试不同流速下不同质量的检测器在水平、倾斜和垂直管道内的通过性。随后,采集泄漏孔附近的声信号信息。实验结果表明:直径为80 mm,质量为1.5 kg的检测器,在0.5 m/s的流速条件下能够顺利通过竖直管段不发生卡堵,与仿真结果一致。经分析对比,采集到的泄漏声信号与仿真结果也具有较好的一致性。