基于涡流检测的油(气)管裂纹检测研究与实现

时间:2019-05-15 17:37:52 来源:莲花峰石刻资讯网 作者:匿名
  

介绍

长期以来,石油天然气和天然气管道的外部环境极不稳定,内部介质的压力和腐蚀性使管道易受裂缝引起的疲劳和腐蚀。大裂缝直接导致油气泄漏,这是非常危险的;小裂缝也是一个很大的安全隐患。目前,关于裂缝检测方法的研究很多,如:磁传感器测量和光电传感器测量,但测量数据和效果不够详细和完整。利用涡流传感器原理的检测方法得到了广泛的应用,但如何准确掌握管壁的缺陷导致的磁电变化数据的实时性,研究并实现了一种实时检测的检测方法。 ,定位存储,报警显示等破解功能系统满足裂缝检测和预防的实际需要是一个亟待解决的重大问题。

1涡流测量的基本原理

涡流检测基于电磁感应原理,将被测量为电感变化的传感技术[1]。如图1所示。当交流电流i1通过线圈时,在线圈周围产生正弦交变磁场H1。当金属导体(例如金属板)靠近线圈时,像水涡流——的闭环电流 - 在表面上产生涡电流。涡电流将产生交变磁场H2,其反过来将对H1作出反应,导致线圈的电流i1改变。

当涡流磁场在待测试管的试件表面上移动时,当裂缝或裂缝的表面特征(如深度和宽度)发生变化时,涡流场的反射效应就会发生变化。线圈不同,导致线圈的等效阻抗。电感的变化反过来会影响环路的谐振频率和幅频特性,我们将能够记录这一变化,经过相关处理后,我们可以得到管道表面的裂缝或裂缝深度和宽度。

2个系统组件

2.1总体设计

根据涡流检测原理[2],设计的裂纹检测系统如图2所示。系统包括: MSP430F149微处理器系统,振荡器,探头,放大和滤波电路,信号检测电路,GG24定位模块,蜂鸣器,RS232接口,射频数据传输模块,显示器等。系统工作进程为:。周期性触发脉冲由MSP430微控制器产生。 LC振荡器电路在励磁线圈中产生正弦激励信号。当探头检测到管道裂缝时,电路中会出现突发信号(敏感信号)。首先,敏感段电路信号被放大,然后滤波并发送到MCU进行处理输出,驱动蜂鸣器报警和显示输出,或通过RS232或RF数据传输模块进行实时传输。系统的主要功能: 1)它可以产生稳定频率和幅度的正弦波,并在功率放大后驱动探头。在检测试件时,它可以激发涡流。 2)可以放大和滤波检测到的电路信号。首先放大和滤波的方法将有效地避免弱信号的丢失并放大信号的细节,使得后期信号的处理更可靠。 3)具有裂缝定位功能。 GG24定位模块可以实现GPS/GLONASS组合定位功能,使GPS和GLONASS的优势互补,有效避免了定位卫星的捕获。 4)存储裂缝信息的能力。 AT24C256(256 KB容量)存储芯片用于存储定位数据和相关的定位动态信息。 5)实时显示和报警功能。通过液晶屏实时显示;信号报警单元由蜂鸣器完成。 6)实现互操作性的能力。通过RS232或RF数据传输模块,可以实现与计算机或其他系统的传输和共享,以保存图像和电信号信息。

2.2MSP430核心电路

系统微控制器的核心电路有:电源电路,电源控制信号电路,晶体振荡电路,复位电路,指示电路等。

2.3Astech GG24接收器模块电路

根据NMEA0183标准格式要求,使用三线制(RX,TXD,GND)连接,将GG24的数据/电源插入式连接器连接到计算机的9针串行端口;连接MSP430,将TXD2连接到P3.7端口,将RXD2连接到P3.6端口。设计的Astech GG24接收器和RS232串行接口的定位参数为:。默认数据传输速率为4 800 bit/s(或9 600 bit/s);数据位是8位;停止位为1位。奇偶校验位为无(GPS),0,1(GLONASS)。

3软件设计

硬件系统CPU软件基于Embedded Workbench平台以C语言编写。主控制器软件主模块:主程序模块,探针数据处理模块,存储模块,时钟模块,串行通信模块,显示控制模块,蜂鸣器模块等。

通常检测到的信号包含以下信号:,用于测量噪声,探头振动引起的干扰,管道表面污垢引起的干扰等。为了分别提取裂缝信号,有必要严格分析各种信号的特性。 [3]。测量噪声主要是高频分量,可以近似为白噪声。管道表面污垢和探头振动引起的干扰主要是低频成分[4]。因此,放大和滤波尤为重要。

计算机控制和数据处理软件由C语言6.0,Matlab7.0等高级语言平台编写,界面美观,友好,易于操作。在软件的具体设计中,采用了多线程技术和动态链接库等技术。软件功能模块包括参数设置,文本输出,裂缝信号图等。直观,清晰,可以准确显示裂缝信息和实时变化,便于二次开发[5-9]。软件的总体设计流程如图3所示。

4系统测试

测量时,打开仪器的电源,将探头放在自由空间,清理CPU,然后将探头关闭到管道表面,随机收集数据,然后慢慢移动探头在管道表面上。信号检测电路将输出不同的幅度。电压被放大并发送到显示终端。当移动到有裂缝的管道时,输出电压会产生突然变化,警报响起,并记录当时的相关参数,并将参数转换为实时显示和存储描述裂缝宽度和深度的参数[8-13]。 。

在测试期间,向系统施加10V频率为300至600kHz的正弦激励电压。图4至图7显示了系统的输出电压放大波形,没有裂缝,裂缝,裂缝,油污等。

5结论

从各种测试中可以看出,当管道表明存在裂纹缺陷时,检测信号的幅度会发生显着变化,表明设计的涡流传感器灵敏,实用,可靠,稳定,可满足实际需要。

摘录自:中国计量与测量网络[关键词]涡流探伤,油(气)管裂纹探测,AOC官方网站,北京世纪奥克

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