一種用於海底油氣管線檢測與定位的裝置的製作方法
2023-12-03 15:02:41
專利名稱：一種用於海底油氣管線檢測與定位的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及海底油氣輸送管道缺陷檢測與定位的裝置，特別涉及一種 缺陷判別與精確定位。
背景技術：
我國渤海海域及勝利、大港和遼河油田的淺海部分蘊藏著豐富的油氣資源，己探明石油儲量31億噸，今後幾年內可望形成2100萬噸石油的生產能力， 將成為我國東部石油穩產的重要基地，海底管網規模日益增大。由於海底表層 地基不穩定、介質腐蝕、海流衝淘及海上意外事故等原因，管道易產生缺陷和 損傷，發生油氣洩漏，造成巨大的經濟與生態環保損失。目前在檢測方式上，石油管道的在線檢測方法主要有漏磁檢測、超聲檢測 以及渦流檢測等，在國外已有30多年的應用歷史。我國近年來也開展了一些 研究工作，如1999年中國石油天然氣管道技術公司研製出0)377漏磁管道腐蝕 檢測器；勝利石油管理局研製了管道自動爬行X射線探傷機；上海大學在九五 期間研製了適合於中、小型管道的超聲檢測器；哈爾濱工業大學研製了4大系 列8個品種的管道機器人。但是應用於海底管道內的檢測技術的研究在國內尚 屬空白，且國內外的漏磁或超聲在線檢測裝置都是一種規格只能針對一種管 徑，不能適用於若干管徑；在定位技術方面，我國目前尚沒有合適的海底管線 檢測定位的系統及技術，國外技術僅能通過油壓差驅動進行管道在線檢測，無 法對檢測到的管道缺陷進行精確大地定位，僅能藉助GIS進行初步定位，定位 誤差比較大。雖然我國海洋石油勘探開發發展速度逐年加快，但是由於海洋環 境的特殊性，海底表層地基不穩定或海流衝淘等原因使海底管道位置發生變異，儘快建立詳盡實時的GIS系統確有較大難度。為此提出了一種用於海底油氣管線檢測與定位的裝置。本實用新型正是為實現上述要求而設計的，目的在於首先克服檢測軟體無 法自主判別缺陷和難以存儲大容量檢測數據的難度，有效地進行管道缺陷識別與分析；其次克服泥土、海水對信號的衰減效應和雙層管的屏蔽效應，有效地 進行精確大地定位和為管線維修裝置提供缺陷的精確位置。實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種用於海底油氣管線檢測與定位的 裝置，該裝置能夠有效地檢測管道缺陷、進行精確大地定位和為管線維修裝置 提供缺陷的精確位置。本實用新型的目的是為海底油氣輸送管道提供一種檢測 與定位裝置。為解決上述問題，本實用新型是這樣實現的本實用新型主要包括電動爬 行器、爬行器控制器、超聲與渦流檢測器、超聲檢測信息採集與處理器、智能 控制器、電源、實時定位器和聯軸節。電動爬行器、爬行器控制器、高能電源、 智能控制器、實時定位器、超聲採集與處理器和超聲與渦流檢測器各節之間通 過聯軸節聯在一起。聯軸節採用虎克鉸接結構，其間有水密電纜通過。電動爬 行器採用六獨立輪驅動，周向60度等間距分布，支撐輪安裝有彈簧。電動爬行器安裝有6個同步電機。超聲與渦流檢測器裝有64個寬帶窄脈衝超聲探頭 和1個差分內穿過式渦流單探頭。超聲檢測信息採集與處理器配有IDE與USB2.0。超聲檢測信息採集與處理器在硬體上裝有DSP + FPGA。各組成部分相 互協調，在預定的程序控制下完成裝置的海底管內行走、檢測、缺陷判別與缺 陷定位。本實用新型能夠實現海底輸油管道實時檢測、缺陷實時分析和水下精確大 地定位，與管線維修裝置配套，形成海底管道檢測、維修的完整體系，能夠克 服檢測軟體無法自主判別缺陷和難以存儲大容量檢測數據的難度，有效地進行 管道缺陷識別與分析；能夠克服泥土、海水對信號的衰減效應和雙層管的屏蔽 效應，有效地進行精確大地定位和為管線維修裝置提供缺陷的精確位置。裝置 具有智能行走、自主檢測、缺陷等級實時分析與判別和對待修復缺陷實時定位 的優點。本實用新型的海底油氣管線檢測與定位技術能夠有效地對管線進行檢 測與定位，可推廣應用於水下、陸上各類管道的檢測，具有非常高的推廣應用 價值。
附圖是一種用於海底油氣管線檢測與定位裝置的總體裝配示意圖。 1電動爬行器 2爬行器控制器 3高能電源 4智能控制器 5實時定位器6聯軸節7超聲採集與處理器 8超聲與渦流檢測器具體實施方式
如圖所示，本實用新型主要包括電動爬行器l、爬行器控制器2、高能 電源3、智能控制器4、實時定位器5、聯軸節6、超聲採集與處理器7和超聲 與渦流檢測器8等，其連接方式為電動爬行器l、爬行器控制器2、高能電源3、智能控制器4、實時定位器5、超聲釆集與處理器7和超聲與渦流檢測器 8各節之間通過聯軸節6聯在一起，聯軸節6採用虎克鉸接結構，其間有水密 電纜通過，有效地實現各節順利通過管線的彎曲部分，同時保證各節之間不發 生相對轉動；其工作方法包括下列步驟① 對管線進行掃線，以確保檢測裝置的安全作業；② 將在線檢測到的缺陷信息在超聲採集與處理器7上預先設定，焊 縫數量及裡程信息在檢測裝置上預先設定；③ 被檢測管線充滿液體介質後，將檢測裝置投放進被檢管線內；④ 電動爬行器1在智能控制器4的指揮下帶動檢測裝置在管道內行走，行 走到在線檢測到的缺陷管段後，智能控制器4發布開始檢測的指令，由超聲與 渦流檢測器8連續檢測管線，由超聲採集與處理器7實時採集檢測到的信息， 並與預設的缺陷信息進行實時分析對比，確認發現待修復缺陷信息後即發射信 息給智能控制器4，智能控制器4發給爬行器控制器2停止行走的指令，同時 給實時定位器5發射超低頻電磁波的指令，海底管線維修裝置的超低頻信號接 收器接收此信號後即可通過相應的操作實現缺陷點的精確大地定位；⑤上述工作完成後，檢測裝置繼續爬行，而維修裝置對管線缺陷進行維修。如圖所示，電動爬行器1採用6個電機全主同步驅動方案，能夠完成爬行 器的預緊操作，完成與爬行器控制器2、高能電源3和智能控制器4的通訊、 獲取運動指令、系統狀態監視等，根據獲得的指令自主地完成定位控制和穩速 閉環調節，完成通訊故障監視、電池容量監視、電機運行狀態監視等任務。如圖所示，超聲與渦流檢測器8在充滿油或水的管道內，通過多個超聲探 頭對海底管線的缺陷、裂紋等進行檢測，通過渦流探頭檢測焊縫信息，實現檢 測裝置在管道中的粗定位。如圖所示，超聲採集與處理器7在信息採集與處理器上預先將缺陷信息預 設在裡面，隨著裝置的運動，不斷採集在測管線的信息，並與預設信息進行實 時分析，確定缺陷等級。如圖所示，智能控制器4實現對裝置的啟動、前進、後退、停止，缺陷信 息的模式識別、對比，確定缺陷位置、示蹤以及對爬行器控制器2和高能電源 3的實時監控等控制功能。如圖所示，高能電源3採用高能鋰電池，智能控制器4對電池電量實時監 控，以確保檢測裝置的可靠性。如圖所示，實時定位器5採用超低頻電磁波示蹤技術，由發射系統和接收 系統組成，系統採用帶通濾波、自適應濾波及多傳感器智能數據信息融合等技 術，有效實現示蹤定位。
權利要求1.一種用於海底油氣管線檢測與定位的裝置，該裝置包括電動爬行器(1)、爬行器控制器(2)、高能電源(3)、智能控制器(4)、實時定位器(5)、超聲檢測信息採集與處理器(7)和超聲與渦流檢測器(8)；其特徵在於電動爬行器(1)、爬行器控制器(2)、高能電源(3)、智能控制器(4)、實時定位器(5)、超聲採集與處理器(7)和超聲與渦流檢測器(8)各節之間通過聯軸節(6)聯在一起。
2. 根據權利要求1所述的一種用於海底油氣管線檢測與定位的裝置，其 特徵是聯軸節(6)釆用虎克鉸接結構，其間有水密電纜通過。>
3. 根據權利要求1所述的一種用於海底油氣管線檢測與定位的裝置，其 特徵是電動爬行器(1)採用六獨立輪驅動，周向60度等間距分布，支撐輪安 裝有彈簧。
4. 根據權利要求l所述的一種用於海底油氣管線檢測與定位的裝置，其 特徵是電動爬行器(1)安裝有6個同步電機。
5. 根據權利要求l所述的一種用於海底油氣管線檢測與定位的裝置，其 特徵是超聲與渦流檢測器(8)裝有64個寬帶窄脈衝超聲探頭和1個差分內穿 過式渦流單探頭。
6. 根據權利要求l所述的一種用於海底油氣管線檢測與定位的裝置，其 特徵是超聲檢測信息採集與處理器(7)配有IDE與USB2.0。
7. 根據權利要求l所述的一種用於海底油氣管線檢測與定位的裝置，其 特徵是超聲檢測信息採集與處理器(7)在硬體上裝有DSP+FPGA。
專利摘要本實用新型公開了一種用於海底油氣管線檢測與定位的裝置。電動爬行器、爬行器控制器、高能電源、智能控制器、實時定位器、超聲採集與處理器和超聲與渦流檢測器組成海底油氣管線檢測與定位裝置；其連接方式為電動爬行器、爬行器控制器、高能電源、智能控制器、實時定位器、超聲採集與處理器和超聲與渦流檢測器各節之間通過聯軸節聯在一起；其工作方法是對待監測管線掃線後，將檢測裝置投放進管線內，電動爬行器即在智能控制器的指揮下帶動檢測裝置在管道內行走，發現待修復缺陷信息後即發射信息給智能控制器，智能控制器發給爬行器控制器停止行走的指令，同時給實時定位器發射超低頻電磁波的指令，海底管線維修裝置的超低頻信號接收器接收此信號後即可通過相應的操作實現缺陷點的精確大地定位，然後檢測裝置繼續爬行，維修裝置對管線缺陷進行維修。
文檔編號F17D5/06GK201014210SQ20062001052
公開日2008年1月30日 申請日期2006年9月27日 優先權日2006年9月27日
發明者史永晉, 孫東昌, 孫永泰, 李孟傑, 李德堂, 泉 王 申請人:中國石化集團勝利石油管理局鑽井工藝研究院