【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于管道漏磁檢測，尤其涉及油氣管道缺陷漏磁定點預警檢測系統。
技術介紹
1、隨著社會發展，我國油氣管道總里程數日益龐大，新建管道數量日益增多，由于油氣管道輸送的介質析出及油氣管道自身發生腐蝕都容易產生缺陷損傷，缺陷損傷會使油氣管道結構強度下降，在內壓或外部荷載作用下易發生破裂，造成巨大的經濟損失。因此，對重點管道部分進行長期的實時無損缺陷檢測，以減少管道破裂、泄露等事故的發生，成為日需強烈的問題。漏磁檢測作為管道檢測的主流檢測技術，可以對管道已形成和未形成泄漏點的體積缺陷進行缺陷尺寸的精準檢測，達到精準預警分析的目的。其具有良好的穿透性，無需去除覆蓋層便可檢測被涂層等覆蓋物包裹的管道。然而目前漏磁檢測技術的應用以油氣管道內檢測為主，即在油氣管道中通過液體或氣體類介質推動檢測器向前運行，從而對油氣管道進行漏磁無損檢測，但是這種檢測方式是單向且周期性的，這對重點關注的易損和核心管道部位，不能滿足其進行長期實時漏磁無損檢測。此外，傳統漏磁檢測多以模擬信號進行傳輸與數據處理，導致硬件使用數量繁多、結構復雜、成本昂貴，檢測精度有限等問題也接踵而至。
技術實現思路
1、本專利技術針對上述問題，通過系統程序對激勵線圈以及密集分布在被檢測管段上的多組霍爾傳感器的智能控制，在強磁場下生成管道缺陷損傷漏磁檢測信號，并進行信號的數字化轉化及采集。基于金屬漏磁檢測原理，編寫檢測信號的切向與法向檢測信號處理分析程序，實現全數字式缺陷損傷實時定點檢測預警與定位分析，設計了油氣管道缺陷漏磁定點預警檢測
2、為實現上述目的，本專利技術系統結構包括硬件控制系統、激勵線圈、承重外殼、滑動部件、檢測器承載板、多組霍爾傳感器，其中硬件控制系統安裝在檢測器承載板與承重外殼之間；激勵線圈用于對管道進行激勵；承重外殼用于保護內部電路和維持檢測器穩固；滑動部件用于檢測器的安裝和拆卸；檢測器承載板由封裝材料和散熱器組成，用于多組霍爾傳感器檢測探頭的固定；多組霍爾傳感器用于油氣管道表面不同測試點漏磁信號的采集。本系統含有控制中樞程序，其負責系統整體的計算分析與程序調用；含有信息收集程序，其控制多組霍爾傳感器、多組穩波凈化系統、多組光電傳遞系統、數字化信號生成采集系統進行油氣管道表面漏磁檢測信號的采集、穩波凈化、光電傳遞及數字化轉換；含有信號優化程序，可以將所采集數字漏磁信號進行進一步數字化濾波，消除干擾因素；含有切向與法向檢測信號處理分析程序，可基于漏磁缺陷檢測特性，完成缺陷損傷程度檢測及損傷定位功能，并利用pc終端的顯示功能及報警系統進行油氣管道的缺陷損傷實時顯示、定位和預警。系統軟件設置eleccq1為漏磁檢測數據存儲區；eleccq2為濾波處理數據存儲區；eleccq3為異常地址存儲區；eleccq4為異常數值存儲區；lineadr為臨界值比較單元。
3、所述硬件控制系統包括多組霍爾傳感器、多組穩波凈化系統、多組光電傳遞系統、數字化信號生成采集系統、計時器件系統、pc終端、輔存存儲系統、激勵線圈、報警系統、數據保障系統、微控制器。其結構要點多組霍爾傳感器電路的輸出端口與多組穩波凈化系統的輸入端口對應相連，再與多組光電傳遞系統的輸入端口對應相連；多組光電傳遞系統的輸出端口與數字化信號生成采集系統的輸入端口相連；數字化信號生成采集系統的檢測信號輸出端口與微控制器的檢測信號輸入端口相連；計時器件系統的信號輸出端口與微控制器的信號輸入端口相連；pc終端的信號輸入與輸出端口與微控制器的信號輸出與輸入端口對應相連；輔存存儲系統的存儲信號輸入端口與微控制器的存儲信號輸出端口相連；激勵線圈與微控制器的信號輸出端口相連；報警系統的信號輸入端口與微控制器的報警信號輸出端口相連；數據保障系統的信號輸入端口與微控制器的信號輸出端口相連。
4、所述控制中樞程序首先進行采集時間設置、濾波參數設置和臨界值設置等系統參數設置，定義eleccq1為漏磁檢測數據存儲區，定義eleccq2為濾波處理數據存儲區，完成系統參數設置及存儲區的定義。以for循環int?i＝0；i<1；i++以及n值int?n＝i來定義傳感器，開啟傳感器探頭，將r2指向存儲區eleccq2。系統以printf("第％d個探頭已開啟\n",n)開啟第n個探頭，且n值隨程序由1到48循環改變，以此完成不同探頭的循環切換。開啟激勵線圈對管道進行激勵，調用信息收集程序，通過控制多組霍爾傳感器、多組穩波凈化系統、多組光電傳遞系統、數字化信號生成采集系統，完成漏磁數據采集、穩波凈化、光電傳遞、信號數字化轉換等系統功能，并將采集和處理后的數字漏磁信號存入存儲區eleccq1中，完成漏磁數據的初步采集。然后調用信號優化程序，通過將存儲區eleccq1中的數字漏磁信號進行數字化計算及基準數值處理，實現數字漏磁信號的進一步數字化濾波，并將濾波后的檢測數據存入存儲區eleccq2等待系統調用。通過r2指向存儲區eleccq2下一存儲空間，開啟下一個檢測探頭，進一步完成漏磁檢測探頭的切換。最后調用切向與法向檢測信號處理分析程序，以此通過矩陣分布方程進行損傷定位，將存儲區eleccq2中的數據與在參數設置中所設置的臨界值相比對，找出超出臨界值的漏磁檢測探頭，并通過r3指向的存儲區eleccq3與r4指向的存儲區eleccq4的檢測數據將其檢測探頭所采集的具體漏磁數據和傳感器所在位置，通過pc終端進行實時顯示，并通過報警系統實現異常信號同步預警，進而實現缺陷損傷檢測、精準定位和實時預警。
5、所述信息收集程序首先定義高強度干擾閾值，目的是消除外界大數值干擾量，讓采集數據更具可靠性，將r5寄存器清零，將r1指向漏磁檢測數據存儲區首地址eleccq1，完成干擾閾值與存儲區的定義。啟動in0通道，通過多組霍爾傳感器、多組穩波凈化系統、多組光電傳遞系統，數字化信號生成采集系統，進行漏磁檢測信號的采集、穩波凈化、光電傳遞以及漏磁信號的數字化轉換。延時等待一秒確保漏磁數據完成數字化轉換，將轉換的數值存入r1指向區。將r1指向值與高強度干擾閾值進行比對分析，判斷所采集數值是否大于干擾閾值，若所采集數值大于干擾閾值，則放棄本次采集的數據，將r1指向值置零，并重新進行漏磁數據采集，重新啟動in0通道進行信號數字化轉換，若所采集數據不大于干擾閾值，則r5計數加一，將所采集的數字漏磁信號進行干擾閾值的判斷，并將采集到滿足閾值的數據送入存儲區eleccq1，達到對檢測數據的精準采集和存儲目的。最后判斷r5是否為60，若r5不為60，將r1指向下一存儲單元，重新進行漏磁數據采集并重新啟動in0通道進行信號數字化轉換，若r5為60，則表示已完成數字漏磁信號的采集，回到控制中樞程序，進而將所采集數據經過穩波凈化、光電傳遞、信號數字化轉換后，形成數字漏磁信號，并進行干擾閾值的判斷后送入漏磁檢測存儲區eleccq1中等待控制中樞程序調用。
6、所述信號優化程序首先將寄存器r5、r6、r7均清零，將寄存器r8置一，定義最大循環次數max?loop1及max?loop2，完成寄存器與最大循環次數的定義。將r1指向本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.油氣管道缺陷漏磁定點預警檢測系統，本專利技術系統結構包括硬件控制系統、激勵線圈、承重外殼、滑動部件、檢測器承載板、多組霍爾傳感器，其中硬件控制系統安裝在檢測器承載板與承重外殼之間；激勵線圈用于對管道進行激勵；承重外殼用于保護內部電路和維持檢測器穩固；滑動部件用于檢測器的安裝和拆卸；檢測器承載板由封裝材料和散熱器組成，用于多組霍爾傳感器檢測探頭的固定；多組霍爾傳感器用于油氣管道表面不同測試點漏磁信號的采集。本系統含有控制中樞程序，其負責系統整體的計算分析與程序調用；含有信息收集程序，其控制多組霍爾傳感器、多組穩波凈化系統、多組光電傳遞系統、數字化信號生成采集系統進行油氣管道表面漏磁檢測信號的采集、穩波凈化、光電傳遞及數字化轉換；含有信號優化程序，可以將所采集數字漏磁信號進行進一步數字化濾波，消除干擾因素；含有切向與法向檢測信號處理分析程序，可基于漏磁缺陷檢測特性，完成缺陷損傷程度檢測及損傷定位功能，并利用PC終端的顯示功能及報警系統進行油氣管道的缺陷損傷實時顯示、定位和預警。系統軟件設置ELECCQ1為漏磁檢測數據存儲區；ELECCQ2為濾波處理數據存儲區；ELECCQ3為異常
2.根據權利要求1所述油氣管道缺陷漏磁定點預警檢測系統，其特征在于所述，本專利技術霍爾傳感器采用F16500型號，包含引腳1用于接電源，引腳2用于接地，引腳3用于輸出。傳感器電路包含電容，用于濾波，使輸出電壓更平穩，并且可以傳遞交流信號同時阻隔直流。
3.根據權利要求1所述油氣管道缺陷漏磁定點預警檢測系統，其特征在于所述，本專利技術穩波凈化系統包含LM324型芯片高通濾波和LM324型芯片低通濾波兩個部分，LM324型運算放大器用于信號放大，高通濾波衰減低于截止頻率的信號，用于去除低頻噪聲并提取快速變化的信號成分。低通濾波衰減高于截止頻率的信號，允許低于截止頻率的信號通過，用于去除高頻噪聲和平滑信號。
4.根據權利要求1所述油氣管道缺陷漏磁定點預警檢測系統，其特征在于所述，本專利技術光電傳遞系統包含NE555D型芯片光電發射電路與LM386M型芯片光電接收電路兩個部分。光電發射電路用于將電信號轉換為光電光信號，8050三極管用于信號放大和控制電路通斷；光電接收電路用于接收光電光信號，將其轉換為電信號后進行放大和濾波處理，LM386功率放大器用于將小功率信號放大。
5.根據權利要求1所述油氣管道缺陷漏磁定點預警檢測系統，其特征在于所述，本專利技術數字化信號生成采集系統包含CS1232信號數字化轉換芯片和MAX4648模擬多路開關，CS1232芯片用于將模擬信號轉換為數字信號；MAX4648用于實現不同模擬信號源的切換。激勵線圈用于建立磁場，確保系統可靠運行。計時器件系統用于為數字系統提供同步信號、控制數據傳輸；PC終端用于顯示最終異常數據的數值與位置；數據保障系統用于數據保存，防止因斷電導致數據丟失。
6.根據權利要求1所述油氣管道缺陷漏磁定點預警檢測系統，其特征在于所述，本專利技術報警系統包含9014型NPN型三極管與蜂鳴器，三極管用于放大報警信號、控制報警裝置通斷以及實現電路邏輯控制；蜂鳴器發出聲音報警，當系統檢測到異常或危險情況時，驅動蜂鳴器發聲，起到警示作用。
7.根據權利要求1所述油氣管道缺陷漏磁定點預警檢測系統，其特征在于所述，本專利技術輔存存儲系統包含74HCT373鎖存芯片和IS62WV12816BLL輔存存儲芯片。74HCT373芯片用于在使能信號控制下，對檢測系統輸入數據進行存儲并保持。IS62WV12816BLL芯片用于滿足大量數據存儲和處理需求。
...【技術特征摘要】
1.油氣管道缺陷漏磁定點預警檢測系統，本發明系統結構包括硬件控制系統、激勵線圈、承重外殼、滑動部件、檢測器承載板、多組霍爾傳感器，其中硬件控制系統安裝在檢測器承載板與承重外殼之間；激勵線圈用于對管道進行激勵；承重外殼用于保護內部電路和維持檢測器穩固；滑動部件用于檢測器的安裝和拆卸；檢測器承載板由封裝材料和散熱器組成，用于多組霍爾傳感器檢測探頭的固定；多組霍爾傳感器用于油氣管道表面不同測試點漏磁信號的采集。本系統含有控制中樞程序，其負責系統整體的計算分析與程序調用；含有信息收集程序，其控制多組霍爾傳感器、多組穩波凈化系統、多組光電傳遞系統、數字化信號生成采集系統進行油氣管道表面漏磁檢測信號的采集、穩波凈化、光電傳遞及數字化轉換；含有信號優化程序，可以將所采集數字漏磁信號進行進一步數字化濾波，消除干擾因素；含有切向與法向檢測信號處理分析程序，可基于漏磁缺陷檢測特性，完成缺陷損傷程度檢測及損傷定位功能，并利用pc終端的顯示功能及報警系統進行油氣管道的缺陷損傷實時顯示、定位和預警。系統軟件設置eleccq1為漏磁檢測數據存儲區；eleccq2為濾波處理數據存儲區；eleccq3為異常地址存儲區；eleccq4為異常數值存儲區；lineadr為臨界值比較單元；
2.根據權利要求1所述油氣管道缺陷漏磁定點預警檢測系統，其特征在于所述，本發明霍爾傳感器采用f16500型號，包含引腳1用于接電源，引腳2用于接地，引腳3用于輸出。傳感器電路包含電容，用于濾波，使輸出電壓更平穩，并且可以傳遞交流信號同時阻隔直流。
3.根據權利要求1所述油氣管道缺陷漏磁定點預警檢測系統，其特征在于所述，本發明穩波凈化系統包含lm324型芯片高通濾波和lm324型芯片低通濾波兩個部分，lm324型運算放大器用于信號放大，高通濾波衰減低于截止頻率的信號...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張賀，張磊，桑洋洋，李云軒，吳友俊，郎憲明，柳強，曹江濤，
申請(專利權)人：遼寧石油化工大學，
類型：發明
國別省市：
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