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管道已经成为现代社会油气运输的主要工具,被广泛应用于石油、天然气、饮用水等行业,并成为现代社会经济发展不可或缺的一个重要部分,对管道运行情况进行检测已经变得很重要。一方面由于管道的腐蚀、泄漏等原因造成油气泄漏污染,甚至给人们的生命安全带来威胁,世界各国对输油输气管道的检测已经十分重视,另一方面管道出厂前对管道进行合格检测是管道能否正常运行的一个关键部分,是管道在使用过程中确保安全性的一个重要前提,因此管道生产厂家对管道出厂前的检测工作也很重视。尽管目前管道检测的方法有很多种,但在不破坏管道的前提下对管道进行检测就变得很重要,因此,本文依托于国家863计划资助项目“油气输送管线检测装置标验及率定关键技术研究”(项目编号:2006AA092324),开发设计了一套管道超声检测系统,用于胜利油田输送管线检测装置标验,该系统设计的探头环便于在检测过程中对每个探头性能指标进行校正,确保探头工作的一致性。为便于实现在不同介质、不同温度、不同探距等条件下对超声探头分辨率的要求,制定了相关的参数标准,作为选用探头的指导依据。
在整个系统的设计过程中,首先介绍了无损检测技术的发展,并结合实际需要,比较了其他几种无损检测方法的优缺点之后,选用了超声波检测方法,然后根据项目的指标要求确定了超声探头的性能参数,之后考虑实际工作环境,设计了一套检测装置,主要包括水槽、超声探头环,缺陷管道。该装置能够用来模拟实际环境,适应不同温度变化、介质变化等,在超声数据采集系统的设计过程中,针对数据采集部分的难点,采用软硬件结合的方法,借助虚拟仪器平台,解决了在线超声数据的采集、存储等问题。在本系统中根据应用场合的实际特点选用了CPLD并配以相应的放大电路,设计制作了一种超声脉冲激励电路,此电路具有移植性好、实用性强、电路结构简单、能有效提高系统的分辨率等优点。
本文选用了NI PCI-5105数据采集卡实现对回波信号的采集,它是一款具有8个同步采样通道的高速数据采集卡,选择NI PCI-6601实现管道定位数据采集,并且本文在LABVIEW软件中充分运用小波变换算法,有效的对超声信号进行去噪处理,减小了噪声信号的干扰,使有效信号突出,加快了数据处理的有效性。另外,超声检测系统应用报表技术使操作更加简单方便,提高了测试的自动化和智能化水平,也提高了系统的测试效率和精度。本文还完成了管道缺陷颜色映射系统的设计,采用先进的云图技术实现缺陷可视化,使管道缺陷准确直观的显示,最后,依托于项目提出了一套管道腐蚀损伤评价方法。
本文经过大量实验验证运用本文设计的这套系统能够完成缺陷类别判断、定位、壁厚测量以及图形显示。本文研发的这套系统适用于油气输送管线检测,同时也适用于管道生产厂家对管道出厂前的检测,适用于进行检测装置系列开发和产品推广,能够促进我国管道检测技术的不断创新,对管道剩余寿命的研究有一定的理论依据,从长远来看,对管道生产厂家带来的经济利益也是可观的。