白雪松

摘 要 在傳輸壓力的驅動下，天然氣管道缺陷檢測器在管道內前進，以掃查在役管道的使用狀況。同時，為了保障檢測器的檢測精度，需要把檢測器的前進速度控制在合理的范圍之內。目前，清華大學研制出一種借助氣動來對瀉流進行控制進而控制檢測器的速度的裝置。這種裝置以位于管道中檢測器前后的壓力差為驅動力，充當瀉流通道中的開關。并且根據(jù)實驗結果顯示，該裝置具有諸多優(yōu)點：功耗一般不會超過10 W，啟動通道的開關在數(shù)秒之內便可以完成，能夠充分滿足調節(jié)管道檢測器速度的要求。文章對天然氣管道缺陷檢測器的瀉流裝置進行的相關問題進行探討，希望能夠對天然氣管道的檢測工作有所幫助。

關鍵詞 天然氣管道；缺陷檢測器；瀉流裝置

中圖分類號：TE973 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）09-0037-01

自20世紀中期開始，油氣管道得到廣泛的應用，傳輸所用介質的壓力也隨之不斷提升。因此人們日益關注油氣管道的質量問題，與其相關的檢測器和技術也隨之受到重視。1965年Tuboscope公司研發(fā)出名為Linalog的在線檢測設備，用來對油氣管道的腐蝕缺陷進行檢測。不單單國外在這方面有一定的研究，國內對于管道的腐蝕檢測技術和超聲裂紋檢測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領域取得了一定的突破性進展。2002年，天津大學研制出具有清晰度功能的漏磁檢測器的樣機。但是，上述的這些技術檢測的清晰度不是很高，并且檢測器的檢測速度也不能得到有效的控制。為了改善這種狀況，清華大學與英國的AT公司聯(lián)合研制出關于檢測天然氣管道腐蝕程度的高清晰度的檢測器，并通過先進的設計理念對檢測器的速度有效地調控，提高檢測的高度。

1 天然氣管道缺陷檢測器的結構

管道內檢測器的工作原理是：借助位于檢測器前后的天然氣在輸送過程中所形成的壓力差，來推動檢測系統(tǒng)的順利進行。在現(xiàn)階段的管道內檢測器中，智能漏磁的檢測器使用范圍最廣。這種檢測器一般都由多節(jié)構成，節(jié)與節(jié)之間為了能夠順利通過彎曲的管段，用萬向節(jié)來相連。檢測器的每節(jié)中都有兩個皮碗，具有支撐和驅動功能。位于檢測器的第1節(jié)名為驅動節(jié)，用皮碗進行密封，以便隔斷管道內的流體介質，并把流體輸送時產(chǎn)生的壓力作為驅動力。第2節(jié)名為檢測節(jié)，它借助鋼刷令磁化管壁處于磁飽和的狀態(tài)，并且在鋼刷間會裝有若干磁探頭，一旦管壁缺陷兒引起磁場發(fā)生變化時，這些磁探頭便會檢測得到。第3節(jié)名為計算節(jié)，在此節(jié)中可以檢測溫度和壓力，可以記錄采集到的缺陷信號并對其進行里程的計算，也可以對應存儲缺陷信號和其所放生的位置，以利于在檢測之后把這些數(shù)據(jù)和信息導入到計算機中進行處理。

2 瀉流裝置的設計

內檢測器以輸送天然氣的壓力為驅動力，由于天然氣具有可壓縮性，氣體的流動速度很快，并且受到來自管道內外的物理和自然因素的影響，造成很難控制檢測器的驅動端所承受的壓力，檢測系統(tǒng)的運移也很難達到平穩(wěn)，進而對檢測精度及效率產(chǎn)生影響?；诖?，在控制內檢測器的速度時，可以通過瀉流的方式來減輕壓力波動對檢測器速度所造成的影響，令檢測器的速度控制在規(guī)定的范圍內平穩(wěn)地運行。在對內檢測器進行設計時，泄流裝置主要作為控制速度單元來進行設計。首先對泄流孔的泄流面積進行控制，進而對流經(jīng)泄流孔的天熱氣的流量進行控制。并且把壓力差作為速度控制的前饋變量，維持內檢測器的推動力在一個相對的穩(wěn)定值，從而實現(xiàn)速度控制的

目的。

扭轉彈簧這個環(huán)節(jié)在檢測器運行的過程中起著重要的作用，如當電池發(fā)生電量不足的情況時，扭轉彈簧可以令泄流孔關閉密封，并借助天然氣的助推力把檢測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，可以用來密封瀉流孔，在伺服電機的帶動下對瀉流的開口度進行控制。位于前皮碗中的鋼質壓板，上面開有四個呈扇形的對稱泄流孔用來實現(xiàn)泄流。而伺服電機可以借助皮帶來帶動小齒輪進而對密封擋板的泄流開度進行控制，以盡可能節(jié)省電量。

3 管道檢測器檢測速度控制方法

1）高清晰度檢測器結構。高清晰度的檢測器總共由兩節(jié)構成，并且為了能通過管道的彎頭，節(jié)與節(jié)之間用鉸鏈來連接。在檢測器的每一節(jié)中都含有兩個用于驅動的皮碗，在第1節(jié)的鋼刷之間，沿著管道的四周排列著四百個探頭用來檢測缺陷信號。在第2節(jié)的管道四周也裝有四百個探頭，用來對管道內外壁的缺陷進行區(qū)分。同時，第2節(jié)中也有電子包節(jié)和電池節(jié)。同時檢測器還有溫度、加速器、時間、壓力等傳感器，用來對管道內的環(huán)境參數(shù)及管道走向進行測量。里程輪位于檢測器的尾部，他可以對磁數(shù)據(jù)進行等間隔采樣，并且把檢測數(shù)據(jù)儲存在電子包中。

2）檢測器速度控制的設計原則。天然氣管道一般都埋在地下，所以要想檢測他的缺陷就要采用內檢測的方式。檢測器把油氣的推動作為前進的動力，同時檢測器前進的速度也會受地勢的高低起伏的影響，如果速度過快，會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。為了保障檢測數(shù)據(jù)的質量，我們必須對檢測器的速度進行控制。

由于檢測器內部的大部分部件的用電都是來自其內部電池的供給，為了使檢測距離達到要求的350千米，要保證控制裝置的耗電控制在120 W之內。同時，我們可以把位于管道之內的天然氣的壓力來對瀉流閥門的開關動作進行驅動。

3）瀉流裝置工作原理。瀉流裝置借助一定結構的管路，把位于檢測器前后的天然氣引進瀉流裝置的氣缸腔室內。當氣缸的前后缸分別對應引入前后端的天然氣時，瀉流裝置的閥門便會在所產(chǎn)生的壓力差的作用下而關閉，從而停止瀉流。但當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，瀉流裝置中的開關就會打開。同時我們可以使用三位兩通的電磁閥來控制開關的通斷，并且要在裝置的閥門上裝有檢測位置的傳感器，獲得位置信息，從而決定是否為電磁閥供電。

4 結束語

高清晰度的檢測器中的瀉流裝置，以位于管道內檢測器前后的天然氣所產(chǎn)生的壓力差作為驅動力，從而充當天然氣瀉流通道的開關，并且在可以把檢測器的檢測速度控制在一定范圍之內，使檢測器檢測的精度進一步提高，適用范圍進一步擴大。這種裝置的成功研制，意味著我國的油氣管道的腐蝕缺陷檢測技術越來越成熟與完善，對于此項技術已經(jīng)可以完全掌握，有力地保障了我國油氣管道運行的安全。同時，我國在該領域的國際競爭力也大幅度提高，在競爭中可占據(jù)有利地位。本文對檢測器的瀉流裝置的相關問題進行討論，希望能夠對此項技術的發(fā)展有所裨益。

參考文獻

[1]黃松嶺，趙偉.天然氣管道缺陷檢測器瀉流裝置探討[J].清華大學學報，2008.

[2]顧亞維，周瓊莉，陽質量.輸氣管道內檢測器泄流裝置的設計與仿真[J].儀器儀表用戶，2013（03）.endprint