評估管道壁強度損傷的裝置和方法

2023-12-03 20:20:26 1

專利名稱：評估管道壁強度損傷的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及一種定位管道壁強度損傷的裝置和方法。此類損傷可能因壁變薄或壁材料的老化或損壞而發生。
背景技術：
管道由很多不同的材料製成，包括球墨鑄鐵、鑄鐵、焊接鋼、塑料、石棉水泥以及混凝土。這些管道運載很多不同的材料，例如水、廢料、油、氣體或化學產品。很多管道埋在地下，並且受到填埋它們的土壤、礫石、沙土或類似材料的外部腐蝕與磨蝕，或此類材料中腐蝕性或磨蝕性物質的外部腐蝕與磨蝕。其它管道因電荷受到腐蝕、或被管道中運載的材料磨損和/或腐蝕。腐蝕會產生金屬管道中的斑蝕、以及壁中具有繞絲加固的混凝土管道中加固絲的斷裂。管道還會因人為因素而損壞或削弱，例如重型設備在埋入的管道上經過。因此在使用中，管道壁容易隨著時間的推移而變薄和/或削弱。這會導致管道的破裂。因此需要確定管道中受到弱化或已經變薄的那些部分，因此能夠在管道在變薄或弱化的位置處破裂之前採取正確的措施。目前評估壁厚和/或強度的商業方法還不是特別實用或者划算。在管道上鑿一部分以及制出一個小孔以獲得管道壁的樣本(稱作「試樣」)是可能的。這就實現了對取樣處壁厚和狀態的直接測量方法。但是，促使管道壁變薄或弱化的情況不一定只沿管道長度均勻地發生。因此，儘管試樣顯示將其採集的精確位置處的狀態，但是不一定能給出關於管道其它位置的有用信息。管道壁厚度的直接的超聲波測量方法也是已知的，其中管道是暴露的(即未埋在地下或不是不可接近的)。這種方法比採集試樣更節約成本，但是受到暴露位置的限制，並且不一定能給出關於管道的其它位置的有用信息。聲音測量方法也已經被使用過，如哈拉夫(Hunaidi)的USP 6591032以及哈拉夫等人的USP 73觀618中所述。通過這種方法，低頻率幹擾(例如流體從加壓管道釋放或周圍管道噪聲)的傳播速度能夠通過測量該幹擾產生的波經過兩個固定點的時間確定，所述兩個固定點彼此間隔已知距離，例如供水管道中的兩個消防栓。由此確定的傳播速度與理論計算的速度相比較。結果為用於表示經過固定距離的管道壁的平均變薄程度的係數。該平均係數不會確定固定點之間發生極度變薄的任何特定位置，或是甚至顯示是否存在大於平均變薄程度的位置。在一些管道中(尤其是石油工業和天然氣工業)，管道清管器用於執行清潔和數據採集功能。此類清潔器可以配備設備，所述設備例如超聲波測量設備或磁通量測量設備， 所述設備能夠確定壁厚度。但是，裝備過的管道清潔器的實際使用僅限於具有清潔器站並且不具有急轉彎部的管道。在一些直徑非常大的管道中，已經採用過將管道抽乾並且使裝配有超聲波或類似設備的人員在管道中走到選定位置並在這些選定位置直接測量的方法。將管道抽乾就使得該管道不能投入使用，因此該方法不適於頻繁地檢查壁厚度。
因此能夠沿管道長度確定已經受損、或者變薄和/或弱化的壁的位置是非常有用的。能夠測量表示沿管道的位置處的相對損傷的量值就更有用了。該信息能夠允許僅在變薄或弱化已經發展到極限程度的那些管道段執行適當的維修或替換。

發明內容
根據本發明，可移動檢驗設備穿過包括氣體或液體的管道，優選地，所述管道包括液體，例如油或水。所述設備裝配為使得其位置或其經管道的傳送距離是已知的或能夠被簡單地計算。所述設備具有第一站，並且與第二站配合使用。第二站能夠設置在所述設備上， 但是與第一站相間隔，或能夠設置在管道壁上的固定位置處或與管道壁上的固定位置相關聯，或在一般優選的實施例中，第二站能夠設置在另一個可行動裝置上，該可行動裝置在管道中具有已知位置。第一和第二站中的一個配備有聲音或震波脈衝發生器(以下稱作「脈衝發生器」)，其產生低頻率聲音或震波脈衝，並且所述第一和第二站中的另一個配備有用於此類波的接收器。所述波具有大於管道直徑的波長。接收器與數據存儲器相關聯以存儲接收的信號，或者，接收器與計算機設備相關聯以立即分析所述信號。在第一個實施例中，第二站處於所述可行動裝置上，使得脈衝發生器與接收器都位於可行動裝置上，但是它們彼此間隔已知距離。在第二個實施例中，第二站處於管道上的固定位置。第二站不需要本身位於管道壁上，而是能夠位於與管道關聯的結構上，例如消防栓、艙蓋或類似結構，所述結構傳輸震波或聲波至管道壁上的固定位置。在第三個非限制性實施例中，第二站處於另一個可行動裝置上，其在管道中的位置是已知的或能夠被計算。脈衝發生器在已知的時間或以已知的間隔發出脈衝。接收器具有與其關聯的用於時間測量的構件，使得特定脈衝的接收時間能夠被確定。當所述設備穿過所述管道移動時， 脈衝被發送並記錄。已經發現，管道變薄和/或弱化的存在與所述設備處於特定位置時測量的脈衝的視速度自遍及管道的更長段測量的脈衝的平均速度的變化有關聯。還發現，管道變薄和/或弱化的存在與所述設備正穿過具有此類變薄和/或弱化部的位置時測量的脈衝的視速度的變化率相關聯。


下面將參照附圖描述本發明，其中圖1為管道的剖視圖，未成比例，其中本發明中的類球型可移動檢驗設備沿管道的底部滾動，所述類球型可移動檢驗設備由液體流推動。圖2為圖1中的檢驗設備採集的數據所繪製的圖表。圖3為站和管道的剖視圖，未成比例，其中本發明中的有線可移動檢驗設備通過調整其栓繩的長度隨液體流移動或相對液體流移動。圖4為管道的剖視圖，未成比例，其中根據本發明的裝配過的管道清管器在管道中移動，由流體流或發動機推動。圖5為示出利用本發明中設備的一個實施例的實際管道檢驗得到的結果的圖表。
具體實施例方式本發明用於由球墨鑄鐵、鑄鐵、焊接鋼、塑料、石棉水泥或混凝土製成的管道，還可用於其它材料的管道。所述管道必須包括流體，所用的一種頻率或所用的多種頻率的脈衝能夠在所述流體中傳播。優選地，所述流體為液體。特定液體不限於、可以是例如水、廢水或汙水、油、石油產品、LNG(液化天然氣)或液體化學品。優選地，管道填充有液體，並且尤其優選地，管道壓力至少稍微大於大氣壓。但是，本發明能夠用於，儘管不經常用於，未加壓的管道和/或在液體上存在空氣間隙的管道，所述沿被檢驗管道段的液體路徑是連續的。本發明還適用於填充氣體的管道，但是所得結果不如在包含液體的管道得到的結果好。如上文所述，本發明需要兩個站，至少其中一個設置在可移動檢驗設備上。另一個能夠置於管道上或管道中的設備上或處於管道上或管道中的另一個已知或固定位置處。優選地，該位置相對於管道壁是固定的。所述站中的一個站配備有脈衝發生器以產生低頻率聲波或震波，並且另一個配備有用於此類波的接收器。脈衝發生器和接收器中的每個具有用於準確地確定其發出或接收(依情況而定)所述脈衝的時間的構件。在脈衝發生器的情況中，所述構件可以是計時部件，所述計時部件以設定的間隔產生低頻率波脈衝，或者所述構件可以是時鐘以及記錄脈衝發出時間的相關記錄設備，或兩者。在接收器的情況中，所述構件為時鐘以及相關的記錄設備以記錄接收脈衝的時間。其中，GPS時間信號是可得到的， 優選地，替代時鐘可使用此類信號的接收器。可移動檢驗設備還具有用以確定其在管道內的位置的設備。通過產生脈衝的已知時間、以及接收該脈衝的已知時間，該脈衝在脈衝發生器與接收器之間行進所用的時間能夠被確定。由於可行動裝置的位置及其速度是已知的或能夠確定的，所以當接收器處在不同位置時，形成脈衝的波的速度能夠被計算。同樣，當所述設備從一個位置移動到另一個位置時，所述脈衝速度的變化率能夠被確定。在實施例中，第二站處於管道上的固定位置，脈衝發生器優選地定位在第二站處， 並且接收器在可行動裝置中。這是優選的，因為產生脈衝比接收脈衝需要更大的能量，並且在多數情況下，供應能量至固定位置比供應能量至小的行動裝置更容易，除了行動裝置為有線的並且能夠通過栓繩(tether)供電的情況。為了便於說明，本發明的該實施例將描述為具有設置在管道上的脈衝發生器以及設備上的接收器。本領域技術人員可以理解，當接收器設置在管道上並且脈衝發生器設置在設備上時，只要為設備供應有足夠的電能以產生脈衝，本發明也可操作。本發明適用於包含流動流體的管道、或沒有流動流的管道。根據預期流動流選擇檢驗設備。如果可移動檢驗設備欲由流體流攜載，那麼必須存在足夠的流體流以移動所述設備。但是，根據本發明，如果所述設備為自推動式，那麼就不需要管道中的流體在採集時間數據時流動了。管道還需要用於可移動檢驗設備的進入和排出的設備，因此能夠在數據採集之前設置在管道中，並在之後移除。在所述管道中，都設置有適當的檢驗埠或評估埠(access port)。另外，在很多供水管道中，能夠使用消防栓，並且在很多輸油管道中，能夠使用清管器站。可移動檢驗設備具有用於沿管道長度確定其位置的構件。根據使用的檢驗設備的類型選擇構件。優選的檢驗設備為球型無線檢驗設備，該設備隨管道中液體的流動而移動，如保爾森(Paulson)公開的申請W02006081671A1所示。如該申請所公開的，檢驗設備的位置能夠例如通過計算檢驗設備沿管道的底部滾動時旋轉的次數、或通過該申請中公開的其它方式確定。麥肯(Mecon)公開的申請W02004059274所示的無線中密度球設備也可用作檢驗設備。在此類設備中，通過記錄所述設備何時經過電磁傳輸器，而確定位置，所述電磁傳輸器用作信標，設置在沿管道的已知位置處，並且在所述信標之間插入點以找出設備在所述信標之間行進的速度，並因此找出設備在所述信標之間的特定時間所處的位置。同樣的方法也可用於其它無線設備，例如保爾森(Paulson)在公開的申請W02006081671A1中描述的一種設備。在另一個實施例中，所述設備為有線檢驗設備，所述設備隨管道中液體的流動而移動，或由其栓繩將其頂著液體流拉動。在這種情況下，通過記錄栓繩在任意時刻已經拉出的數量、或者在埋入管道的上方的地面上使用電磁追蹤設備(如WRC PLC的公開申請WO 0118442A2所示的一種設備)、或通過其它已知方式能夠確定設備的位置。可用在具有清管器站的管道中的設備為常規的管道清管器，所述常規的管道清管器具有記錄該設備在管道中已經行進的距離的常規構件。此類常規構件可以是例如裡程表或其它已知設備，當清管器移動時，所述已知設備接觸管道的壁。確定設備的位置的替代方式是通過使用保爾森(Paulson)在2009年6月25日提交的PCT申請CA2009/000891公開的高頻率波。如所述申請中詳細描述，高頻率聲發射由所述設備發出並且在已知位置處接收，或在已知位置發出並由所述設備接收。所述設備與已知位置配備有同步時間測量設備。對於已知位置，可以是連接設備(link)以接收GPS信號或，如果該位置不適於接收GPS信號，可以是時鐘。對於所述設備，由於所述設備可能會用於地下管道(其中GPS信號不能到達)，所以所述設備通常為時鐘。每個發射的發送時間以及接收時間被準確地以及精確地確定。用於特定管道的頻率的聲音的速度是已知的或經驗確定的，並且距離是由所用時間和聲音的速度計算的。當該方法用於本發明的在管道中的已知固定位置處具有站的實施例時，便利地，已知位置為所述站。在本發明的優選的形式中，檢驗設備設有時間測量設備、接收器、相關數據記錄器、以及電源。便利地，數據記錄器能夠利用商業可得的數據存儲設備，例如可移除SD存儲卡或快閃記憶體。電源可以是壓縮電池，例如長壽命鋰電池、或(如果所述設備為有線的)至遠方主電能輸出或發電機的連接部。數據記錄器記錄時間和設備的位置、或數據，通過該數據能夠確定位置。如下面將討論的，數據記錄器還記錄低頻率波的接收時間。所述接收器可以是水聽器，其能夠以所用頻率接收，或者接收器是加速儀。該設備應該與流體聲音或震波(基於接收器)接觸，使得其能夠接收穿過所述流體的脈衝。合適的水聽器和加速儀是商業可得的。合適的水聽器的例子有AiORIX系統公司的VEMCO部門(加拿大B3S 0B9，新斯科舍省，哈利法克斯，馬蹄湖路 211 號 Qll Horseshoe Lake Drive, Halifax, Nova Scotia, Canada B3S 0B9))製造的型號VHLF。合適的商業可得的加速儀的例子為APC國際有限公司 (美國 PA 17750，麥克維利，P. 0. Box 180，達克蘭(Duck Run, P. 0. Box 180, Mackeyville, PA 17750USA))的美國壓電陶瓷部門(Piezo Ceramics division)的型號850系列的軸極化壓電晶體。在無線設備的情況中，所有的時間測量設備、電源、接收器、數據記錄器以及接收器都定位在可行動裝置中。由於所述設備通常用在GPS信號不能透入的位置，時間測量設備通常為時鐘。但是，如果所述設備要用於穿過管道行進，其中GPS信號能夠被可靠地接收，時間測量設備可以是連接設備以接收GPS信號，所述GPS信號提供時間讀數。在有線設備的情況中，時間測量設備、電源以及數據記錄器中的某些或全部能夠定位在遠方並且通過其栓繩與所述設備連接。在操作過程中，可行動裝置能夠穿過管道移動。在優選的實施例中，可行動裝置為球面球並且沿管道的底部滾動，由管道中的流體流推動，如保爾森(Paulson)公開申請 W02006/081671A1所示。在該申請中，球沿管道底部滾動的旋轉數量被記錄，以表示行進的距離。如果管道是由繞線混凝土或焊接金屬製成，球體中可包括磁力計以記錄經過管道連接處，以提供行進距離的確證。當其沿管道行進時，球中的接收器在所述站處接收由脈衝發生器產生的低頻率脈衝。所述脈衝被記錄用於以後的檢查，或能夠由板上(on-board)處理器分析。如果可行動裝置相對很大，例如機器人履帶式車或管道清管器，在其上安裝兩個相間隔的接收器是可能的。它們可以間隔例如2米。它們之間的距離是精確已知的。使兩個接收器彼此間隔已知距離提供了對數據的一致性檢查，並且有助於減少某些形式的錯誤。在第一個實施例中，所用的行動裝置相當大，例如機器人履帶式車或管道清管器， 接收器和具有脈衝發生器的第二站都安裝在所述行動裝置上，其中接收器到脈衝發生器的距離是精確已知的。在該實施例中，接收器和脈衝發生器應該彼此間隔至少大約一個管直徑，並且優選地，連同放置它們的行動裝置間隔更遠(如果可能的話)。例如，在一米直徑管中，在機器人履帶式車上精確地間隔1. 5米的接收器和脈衝發生器提供有用的結果。在第二個實施例中，第二站處於管道上的固定位置。便利地，所述站的脈衝發生器在可進入位置(例如在評估埠)暫時地附接至管道，或附接至物體(例如消防栓)，閥動器或進入口蓋能夠傳輸脈衝至管道壁並且進入管道中的流體，並且從上方地層比管道壁更容易進入。這種結構在這裡稱作「與管道震波或聲音接觸的結構」。脈衝發生器可被連接(或者通過纜線或無線地)至其相關數據存儲以及時間測量設備。便利地，儘可能在地上設置第二站，設置在操作者易於接近的區域。如果需要，操作者還可具有計算機，所述計算機監視所述設備的進程，例如通過使用上述PCT申請CA2009/000891所述的定位裝置和方法。在第三個非優選的實施例中，第二站可以是另一個穿過管道移動的設備，該設備具有能夠確定其位置的構件。該實施例的使用增大了計算的複雜程度，因此不是優選的。脈衝發生器和接收器中的每個與管道中的流體聲音或震波接觸。脈衝發生器產生低頻率聲波或震波。該頻率使得波長大於形成管道的管的直徑，使得波橫穿管道壁並且部分地穿過管道中的液體傳播以及部分地穿過管道的壁再從管道的壁返回至液體。合適的脈衝發生器是商業可得的。一個此類發生器為阿瑟曼產品公司(Etrema Products Inc. ,2500 北環(North Loop) Dr. , Ames, IA，50010，美國)的型號 AA-150-LH 的轉頻器。管道直徑的1. 5-75倍的波長是可用的。波長的優選的範圍在管道直徑的大約5 至大約15倍。特定頻率產生的波長基於製造管道的材料、以及其中的流體、尤其是該流體是氣體還是液體。大於多數商購管道的直徑的15倍的波長需要非常低的頻率，其中噪聲會產生問題。替代確定包含特定流體的特定管道中的聲音的波長，並基於該信息選擇要產生的脈衝的波長，通常更便利地選定已知頻率以給出適合攜載特定流體的管道的波長。例如，已經發現20Hz至2000Hz的頻率可用於攜載液體的200毫米至2000毫米直徑的管道。但是， 很多液體吸收範圍在500Ηζ-18000Ηζ的頻率。如果被檢驗管道中的特定液體吸收此類波， 那麼就應避免使用會被吸收的頻率。考慮到所有這些參數，對於多數攜載液體(尤其是水、廢水或油)的商構管道的檢查來說，範圍在20Hz至500Hz的頻率的使用是優選的。如下面將討論的，使用一系列連續的較短的脈衝(這裡稱作「子脈衝」)組成的脈衝是可能的，所述連續的較短的脈衝均具有預設長度，並且一個緊接著一個。相鄰子脈衝具有不同的頻率，其中所有頻率是根據前述段落中的參數選定的。一旦脈衝的頻率(或頻率組、在脈衝是由子脈衝組成的情況中)被選定，優選地在接收器上安裝帶通過濾器，以排除全部只留下那個頻率之上和之下的頻率窄帶、或頻率組。 這就限制了接收的噪聲的數量，並且使結果的分析更簡單。例如，排除大於選定頻率或頻率組之上20Hz或之下20Hz的頻率的帶通過濾器是合適的。如果不使用帶通濾波器，可建議在分析數據存儲設備存儲的數據之前將不需要的頻率過濾出去。當然如果需要的話，帶通濾波器可被設計為允許另一個截然不同的範圍的頻率進入，例如高頻率範圍可用於利用 PCT申請CA2009/000891的方法定位設備的位置。脈衝以間隔重複。脈衝之間間隔的長度(這裡稱作「重複率」)根據穿過管道的設備的預期行進速度而選定，使得當行動裝置處於大約以所需距離彼此間隔的位置時將接收脈衝。通常，需要沿穿越的管道至少每0. 5-5米接收一次脈衝，優選地沿穿越的管道每 0. 5-1. 5米接收一次脈衝。對於正常管道流速，該過程可以採用每1-10秒一個脈衝完成。 如果需要，脈衝可以更加頻繁，使得設備在脈衝之間行進的距離更短。但是，如果脈衝之間的時間減少太多，就可能在脈衝發生器遠離接收器時使接收器接收的脈衝重疊。通過使用兩個不同的頻率用於交替的脈衝可以避免上述情況。顯然，任意帶通過濾器布置必須構造為允許所有使用的頻率的接收。脈衝可以是任意適當的長度。通常，大約2-50毫秒的脈衝是優選的，10-30毫秒的脈衝尤其優選。這提供了脈衝之間的間隔，所述間隔比脈衝長度長很多，如果脈衝在管道中行進很長的距離，就減少了脈衝重疊的可能性。脈衝可以是單個頻率，或如上文所述，也可以是以預設順序的由不同頻率的子脈衝組成的脈衝。建立參考點作為接收脈衝的時間用於計算目的。該參考點為單一頻率的脈衝的始端或末端。如果脈衝由子脈衝組成，參考點可以是脈衝的始端或末端、或脈衝內發生頻率變化的點。如果使用由多個子脈衝組成的脈衝，順序的子脈衝的模式使其更容易從任意環境噪聲中區分所述脈衝。同樣，如果包含參考點的那部分脈衝被噪聲壓過，接收足夠的脈衝以重組(除了噪聲以外，參考點都已經被接收的) 時間仍是可能的。在多數情況中，單一頻率的脈衝是合適的並且是優選的，因為它不那麼複雜，但是包括子脈衝的脈衝可能在噪聲環境中是優選的。用於脈衝的波形應該是準確的並且是可重現的。適當的波形能夠由商業可得的音效卡或D/A系統產生。一個合適的商構產品是英國曼徹斯特大學(University of Manchester, U. K.)的信號嚮導(Signal Wizard) 脈衝能夠跨越一定距離被接收而沒有過度失真或噪聲，要基於管道內的環境。例如，當接收器靠近泵站時，來自泵站的噪聲易於壓過信號。同樣，管道中的彎曲部分易於削弱信號。在實施例中，脈衝發生器安裝在管道壁上的固定的並且已知的位置處，並且接收器置於可行動裝置上，將多個脈衝發生器安裝在不同的已知位置是有用的。隨著攜帶接收器的可行動裝置在管道中向下移動，可行動裝置將相繼地經過設置脈衝發生器的位置。如果來自其中一個的信號被管道結構或距離削弱，那麼來自另一個的信號可能是可用的。脈衝發生器例如能夠沿管道放置在檢驗埠或消防栓，並且站的數量能夠關於管道結構被選定。例如，優選地，在具有很多彎曲部或急轉彎的管道中要設置比長直的管道更多的站。優選地，如果存在急轉彎，那麼應該將脈衝發生器設置在其各端的直的部分上。這些站應該優選地產生不同頻率的脈衝，並且優選地，在時間上脈衝彼此間隔，該間隔遠大於脈衝長度， 因此脈衝不會重疊。構成管道的材料以及脈衝發生器如何附接都會影響脈衝的接收。例如，脈衝在由球墨鑄鐵製成的管道中被可靠地接收前所經過的距離比脈衝在塑料管道中被可靠地接收前所經過的距離更長。相比較於由附接至消防栓或消防栓促動器或其它管道附件(所述附件與管道聲音或震波接觸)的脈衝發生器產生的脈衝，由直接附接至管道的脈衝發生器產生的脈衝能夠在更遠的距離處被接收。相比較於直徑更小的管道，在直徑更大的管道中 (例如直徑為1-2米)，脈衝能夠在更遠的距離被探測到。管道中的液體和氣體、管道是否完全被液體填充也會影響脈衝能夠被探測到之前所經過的距離。在一個優選的實施例中，接收器置於可移動檢驗設備上，並且具有很多帶有脈衝發生器的站，它們放置在管道上容易到達的位置，例如消防栓或檢驗埠。如果可能，優選地， 當檢驗球墨鑄鐵的管道時，它們彼此之間的間隔不大於大約200-300米，當檢驗塑料管道時，它們彼此之間的間隔不大於大約200米。在該實施例中，優選地，在接收器沿管道行進的任意時刻，接收器處於至少兩個脈衝發生器的良好的接收範圍內，因此，對於沿管道的每個定位能夠獲得至少兩個結果。如果需要，隨著設備穿過管道移動，設備經過的脈衝發生器站能夠被拆卸以及重裝在行動裝置下遊的其它可到達位置。如之前所述的，在實施例中，脈衝發生器以及接收器中的一個置於設備上，並且另一個與管道聲音或震波接觸地安裝，分別配備有用於準確測量時間的構件。如果脈衝發生器或接收器處於接收GPS信號的位置，其用於準確測量時間的構件可以是至GPS衛星系統的連接設備。在本發明中，術語「GPS信號」是指來自全球定位系統衛星系統的時間信號。 本領域技術人員可知，任意其它高精度遠程地產生的時間信號能夠替代GPS信號使用，並且本發明中的時間測量構件能夠包括此類信號。如果沒有可訪問的GPS或類似的系統用於時間信號的遠程提供，那麼使用時鐘。應選擇高精度並且低偏差的時鐘，以獲得準確數據。 例如，優選地，任意所用時鐘應測量時間，精度在每小時至少+/-1毫秒，在大約10個脈衝的時間段內的偏差不超過50微秒。考慮到實際因素例如成本、大小以及能耗，更精確的並且無偏差的時鐘是更好的。可使用商業可得的計時晶片，並且本領域技術人員能夠選擇合適的晶片。
通常，檢驗設備將不處於GPS通信，如果該檢驗設備是無線的並且穿過地下管道， 那麼它可設有時鐘。當然，替代地，如果特定管道為能夠可靠地接收GSP時間信號的一種管道，那麼該檢驗設備也可設有GPS接收器。如果有線檢驗設備的栓繩將其連接至地面上的天線，那麼有線檢驗設備能夠使用GPS時間信號。在實施例中，脈衝發生器和接收器都安裝在設備上，由於脈衝發生器和接收器能夠共享時間測量設備，所以就僅需要一個時間測量構件。通常，將使用時鐘，因為當檢驗設備穿過埋入管道時，檢驗設備通常不處於GPS通信中。通常，所有定位在管道上的脈衝發生器或接收器將處於GPS通信的位置，因此它們的時間測量構件可以全部是GPS信號，所述GPS信號自動地彼此同步。置於設備上的脈衝發生器和接收器通常將共享相同的時鐘，因此不需要同步。如果脈衝發生器和接收器中的一個置於管道上，並且另一個置於設備上，優選地(儘管不是必需的)同步它們的時間測量構件。如果置於管道上的站和置於設備上的站都採用時鐘，那麼它們優選地彼此同步，如果一個採用時鐘並且另一個採用GPS信號，那麼時鐘優選地同步於GPS時間信號。但是，假如在執行管檢驗期間只有很小的時鐘偏差或沒有時鐘偏差，那麼就不需要執行同步。如果執行同步，可以在管檢驗之前或之後執行同步，並且檢驗得到的數據能夠在檢驗之後被更正以反映所述同步。在檢驗設備已經穿過被檢查管道段之後，就被收回並且接收的脈衝的記錄被檢查。對於每個被檢查的脈衝，在針對該脈衝的參考點被設備接收時，設備的位置被記錄或計算。針對該脈衝的參考點由脈衝發生器發出的時間也被記錄。已經發現，脈衝從脈衝發生器行進到接收器所用的時間，隨可行動裝置接收(或發送)該脈衝時，可行動裝置所位於的管道壁的狀態而變。隨後可實現多個不同的分析。其中一個，脈衝從其由脈衝發生器發出到將其接收的位置的行進時間隨後由簡單的減法獲得。該信息提供了脈衝行進的距離以及行進這段距離所用的時間。通過該信息，脈衝的速度(距離除以時間)被確定。通過對大量位置信息進行該運算，能夠確定脈衝的平均速度。已經發現，隨著設備穿過管道，當設備處於管道中的某些位置時，聲音脈衝的速度僅在平均值的基礎上稍微變化，但是在其它位置，聲音脈衝的速度大體上大於或小於平均值，有時差值佔50%。某些位置的偏移(遠離平均值的移動)是在增速方向，並且在其它位置的偏移是在減速方向。已經發現，基於平均速度的此類變化(正的或負的)，表示當脈衝由設備接收時(如果設備具有接收器或既具有接收器又具有脈衝發生器)、或當脈衝由設備發送時(如果設備具有脈衝發生器並且接收器置於管道上)，設備所在位置附近的管道的壁的局部狀態。不同於平均值的局部狀態通常表示管道壁的強度或厚度的損傷。因此，對一系列脈衝的接收的記錄的檢查給出了沿管道的壁可能受損(例如變薄或損壞)的區域的記錄。並且，基於平均值的變化的程度(依據基於平均值的百分數)通常能夠給出損傷的嚴重程度的粗略估計。考慮到設備在管道中的運動速度，脈衝能夠以足夠的間距產生以非常精確地定位變薄或老化的區域。實際上，在測試情況中，沿管道長度找出變薄或老化的位置的精度為 +/-1米。為了獲得更高的精確度，在接收器接收的信號應該以高速率採樣，並且存儲來自此類採樣的數據，使得每個脈衝的始端(或其它選定的參考點)能夠被精確地確定。例如，優選地，使用採樣率為每秒40000個採樣。如果需要，能夠使用更高的採樣率例如每秒96000個採樣。顯然，與接收器關聯的數據存儲器必須足夠存儲在可行動裝置檢驗管期間的所有預期的選定速率的採樣。在另一類分析中，不需要計算平均速度。已經發現，當可行動裝置移動經過管壁變薄或損壞的位置時，脈衝速度突然變化。因此，通過分析所述數據能夠獲得非常有用的信息，以確定當設備經過不同的位置時速度隨時間的變化率。高採樣率允許速度隨時間的非常小的變化、以及對速度基於平均值的小的改變的檢測。在實施例中，脈衝發生器和接收器都置於可行動裝置上，它們之間的距離是固定的。 因此，脈衝從發生器行進至接收器所用的時間的變化應歸於脈衝穿過流體的速度的變化。 由於脈衝是以非常高(通常為每秒40000個採樣或更大)的速率採樣的，所以速度的非常小的變化能夠被發現。在脈衝發生器和接收器中的一個置於可行動裝置上、並且另一個置於管道上的情況中，如果想要使用採樣率確定脈衝速度或脈衝速度的變化率，就必須考慮並校正可行動裝置在管道中的速度的任何變化。對附圖中實施例的詳細說明圖1示出具有用作檢驗設備的無線類球型設備的實施例。在圖1中，10表示具有壁11的例如球墨鑄鐵的管道。該管道埋在地平面1以下。該管道填充有壓力大約為65磅 /平方英寸(Psig)、沿方向16流動、速度大約在0. 3千米/小時(km/hour)的水12。該管道直徑例如0.3米，但是本發明可用於比這個更小以及更大直徑的管道，還可用於以環境壓力的管道以及僅部分地填充液體的管道。本發明還能夠用於包含氣體的管道(例如加壓的天然氣管道)。三個消防栓通常標記為13、14以及15，它們提供了至管道11的進入口。消防栓 13和15的上部未示出，但是它們的外殼已經被拆除，並且安裝有臨時閥門以允許本發明中的可行動裝置的進入和排出。該過程以已知方式完成。消防栓14處於其正常狀態。消防栓14具有外殼25、閥門26以及閥門促動器27，所述閥門促動器27為消防栓的頂部延伸出的金屬杆。鋸齒形線17表示繪製的中斷，其表示管道示出部分之間的很長的距離(例如大約100米)。管道在31處外部凹進，並且在32處腐蝕變薄。這些狀態對於管道操作者是未知的。脈衝發生器站大體示出為100，並且與消防栓13關聯。站100包括附接至管道10 的壁11的脈衝發生器101。脈衝發生器101通過纜線102連接至計算機104。脈衝發生器產生每組四個子脈衝構成一系列的、頻率在500-900HZ範圍內的脈衝。例如，子脈衝可以是 500Hz、800Hz、650Hz以及900Hz。每個子脈衝產生為5毫秒，因此所述脈衝的總長度為20毫秒。計算機104利用天線105接收來自GPS衛星系統(未示出)的時間信號。計算機104 編程以促使脈衝發生器101每2秒產生一個脈衝(包括上述四個子脈衝)。所述脈衝的開始時間在+/-50毫秒之內可重複。計算機104具有關聯的數據存儲器103以記錄每個脈衝以及產生每個脈衝的時間。第二可選的脈衝發生器站200與消防栓14關聯。在該站，脈衝發生器201並不附接至管道壁，而是僅僅附接至用於金屬閥門26的金屬促動器杆27，金屬閥門26控制消防栓 15處水的流出。計算機204利用天線205接收來自GPS衛星系統的時間信號。計算機204編程以促使脈衝發生器201每2. 00秒產生1000Hz、20毫秒的單個脈衝，其中每個此類脈衝在脈衝發生器101待產生的脈衝之後1秒產生。因此，脈衝發生器101能夠設置為在每分鐘開始之後的1、3、5等秒處產生脈衝，並且脈衝發生器201能夠設置為在每分鐘開始之後的2、4、6等秒處產生脈衝。計算機204也包括數據存儲器203，所述數據存儲器203存儲每個脈衝的記錄以及每個脈衝產生的時間。通常，當被檢驗管道長度大於幾百米或具有彎曲部時，使用脈衝發生器站200 (以及可能的類似的額外的脈衝發生器站)。管道中，保爾森(Paulson)公開的申請W02006/081671A1的類球型檢驗設備 301沿壁11的底部滾動，由穿過管道流動的水推動。如保爾森(Paulson)公開的申請 W02006/081671A1所述，該設備通過消防栓13被引入管道10。該設備包括接收器302。接收器302接收範圍在200-1200HZ的低頻率聲音並將其記錄在檢驗設備301中的數據存儲器303。適當地，數據存儲器303為可拆除SD存儲卡。檢驗設備301還包括距離測量設備304，所述距離測量設備304記錄檢驗設備301沿管道行進的距離，並在數據存儲器303中實時記錄行進的距離。適當地，距離測量設備為保爾森(Paulson)公開的申請 W02006/081671A1所公開的一組正交設置的三個加速儀，其計算類球型檢驗設備在沿管道底部滾動時的旋轉數量。檢驗設備還包括時鐘305，其連續地在數據存儲器303中記錄時間軌跡，檢驗設備還包括電源306，所述電源306為元件302、303、304以及305供電。檢驗設備301沿管道的底部滾動直至其到達預定位置(在此該設備將被取回)。在圖1中，所述預定位置是消防栓15。取回設備(示意性標記為20)準備取回檢驗設備。適當的取回設備如保爾森(Paulson)公開的申請W02006/081671A1所述。一旦檢驗設備301已經從管道中取回，將數據存儲器303中的數據從其中提取，並且針對每個位置計算聲音的平均速度，在所述每個位置脈衝由接收器302接收。便利地，在圖表上顯示數據便於理解。此類圖表在圖2中示出。在圖表中，聲音在圖1中的管道中的水12中的平均速度由線1000示出，作為該圖表的橫軸線(水平基準線)。在普通的供水管道中，對於由球墨鑄鐵製成的管道，該平均值大約為1350米/秒，並且對於由塑料製成的管道，該平均值大約為 675米/秒。該線之上或之下的垂直距離作為平均值的百分數表示管道中聲音的平均速度的變化。沿圖表的水平距離表示該設備已經從消防栓13行進的距離。對於接收脈衝的接收器的多個定位，以平均速度的百分數的方式表示，線1001表示來自脈衝發生器101的聲音的觀測速度的標繪圖，並且線1002表示來自脈衝發生器201的聲音的觀測速度。方便起見，水平標度對應於圖1中的距離。在檢驗設備穿越消防栓13和15之間的整個距離，已經在消防栓15處被收回並且將其數據提取以後，該圖表利用從數據存儲器303提取的數據作出ο在多數位置，線1001和1002非常接近於平均值。但是，在靠近31和32的位置處， 就存在偏離平均值很大的偏差(這裡稱作「偏移」)，大約大於平均值10%。例如，線1001 上標繪的聲音的觀測速度在1003處通過減速偏離平均值，並在1004處通過加速偏離平均值。同樣地，線1002上標繪的聲音的觀測速度在1005處通過減速偏離平均值，並在1006 處通過加速偏離平均值。當觀測速度明顯小於或大於平均值時(如1003、1004、1005及1006)，可行動裝置所在位置指示管道的可能存在損傷的部分。進一步檢測或發掘應該在這些位置展開。當對比圖1和圖2時，發現1003和1005處的偏移關聯於圖1中32處的變薄部，並且1004和 1006處的偏移關聯於31處的凹痕區域。不需要計算平均速度、或如圖2所示以偏離平均速度的方式顯示結果。取而代之， 可以計算每個位置的速度對於最接近前一位置處(測量值可用，通常為0. 5-1米的距離) 的速度的變化率。速度的變化率/位置的列表或標繪圖還示出相同的偏移，並且可優選地作為顯示數據的方法。圖3示出另一個實施例。在圖3中，與圖1相同的附圖標記用於表示相同的元件。 這些元件不再進一步描述。在圖3中，可移動檢驗設備為附接至栓繩352的有線檢驗設備351。可移動檢驗設備由防墜器360調配，促使可移動檢驗設備以流體流動方向16移動，直至栓繩352的限度。栓繩352穿過合適的液密配件361，所述液密配件361暫時附接至消防栓13，然後從消防栓13穿出至鼓狀物353。檢驗設備351的位置通過纏繞或退繞栓繩來控制，並且檢驗設備351的位置通過記錄鼓狀物353的數量或轉數確定(例如通過讀取計量器354，該過程可以電子實現，其結果存儲在數據存儲器303中)，通過該值計算纜線已經拉出以及從鼓狀物延伸的纜線抽出至管道的米數(長度)。在所示結構中，栓繩包括合適的纜線355以將接收器連接至數據存儲器303，所述數據存儲器303位於管道之外。同樣地，不設有時鐘。取而代之，設有天線357以及相關聯的電子器件以獲得GPS時間信號，以及將其連續地記錄在數據存儲器303中。所示實施例具有數據存儲器303，所述數據存儲器303能夠被拆除並且放至遠程計算機304用於收集的數據的處理。替代地，如果需要，計算機能夠直接地連接至數據存儲器，或數據存儲器可以是圖1的實施例中示出的計算機的一部分。在所示實施例中，電源306位於管道之外。用於接收器302的能量例如通過纜線 356從電源306經過栓繩供應至接收器302。但是，在很多情況中，電源可以是更簡單的並且更便宜的以提供單獨的能量供應至接收器，可以是移動檢驗設備中的電池367。在圖3所示實施例中，如消防栓14上200處所示只有一個脈衝發生器站設於管道上，但是如果需要可以採用多於一個。例如，脈衝發生器站可以設置在消防栓13上，或在任意其它位置(易於到達管道的位置)附接至管道。脈衝發生器還可以設置在栓繩上，如380所示，其間隔接收器302已知距離。替代地，第二接收器能被放置在380處。如果脈衝發生器放置在380處，其功能類似於圖1中的脈衝發生器站100。替代地，如果接收器放置在380處，其功能類似於接收器302，並且其數據能夠便利地採集在數據存儲器303中。以與對待圖1中實施例中採集的數據相同的方式處理存儲在數據存儲器303中的數據。如果380為接收器，來自接收器380的數據也被存儲在數據存儲器303中，並且以與來自接收器302的數據相似的方式使用。如果380為站，那麼其脈衝的時間存儲在數據存儲器303中。圖4示出另一個實施例。在圖4中，與圖1相同的附圖標記用於表示相同的元件。 這些元件不再進一步描述。在圖4中，管道400為輸油管道，其不具有消防栓。所述管道填充有油402。所述管道具有用於管道清管器的進入和移出的清管器站(未示出)。所述管道還具有檢驗埠，其中之一示作401。圖1所示脈衝發生器站100布置在檢驗埠401處，其中脈衝發生器101 附接至檢驗埠的外部。可移動檢驗設備為管道清管器450，其具有常規的密封件451，所述密封件451接觸或靠近地接觸管道的壁11，使得清管器能夠由油料流推動前進。清管器包括接收器302、 數據存儲器303、時鐘305、電池367以及用於它們的合適的纜線307。存儲器303、以及時鐘305功能與圖1中實施例中的功能相同，除了由數據存儲器303接收的關於傳輸距離的數據來自距離測量設備，例如裡程計454，以及操作它們的能量來自電池367。清管器優選地採用輪子452以幫助穿過管道儘可能安靜地移動清管器。可選地，這些輪子可被驅動，使得清管器能夠獨立於流體流移動。發動機453以虛線形式示出為輪子供電。便利地，發動機能夠由電池367驅動。必需的纜線連接未示出，以簡化附圖。如果清管器被驅動，它就不需要密封件451。如果需要，清管器能夠攜載脈衝發生器站500。其包括脈衝發生器501，所述脈衝發生器501以時鐘305計時的間隔發出脈衝，並且所述脈衝發生器501由電源306驅動，所述電源306需具有足夠的能量以為該脈衝發生器以及其它部件供能。纜線507連接具有時鐘305、數據存儲器303以及電源306的脈衝發生器。脈衝發生器501應該間隔於接收器 302至少一個管道直徑，並且考慮到由管道上的清管器站的尺寸強加的管道長度的約束，優選地，使脈衝發生器501儘可能遠地距離接收器302。如關於圖1中脈衝發生器201所描述的，脈衝發生器501以不同於脈衝發生器101 的那些頻率發出脈衝，使得來自脈衝發生器101和501的脈衝能夠彼此相互區別。所述脈衝記錄在數據存儲器303中，正如來自脈衝發生器101和201的脈衝記錄在圖1中的實施例中。時鐘305的時間軌跡也被存儲在數據存儲器303中。存儲在數據存儲器303中的數據以與圖1中實施例中採集的數據相同的方式進行處理。如果需要，脈衝發生器站100和脈衝發生器101能夠被省略，並且脈衝發生器501 可以僅是現有的脈衝發生器。在另一個替代實施例中，當清管器站結構允許，可用地，清管器450具有吊杆480， 帶有脈衝發生器501A的脈衝發生器站500A安裝在其上。吊杆480攜載纜線507A，所述纜線 507A將脈衝發生器與時鐘305、數據存儲器303、以及電源306連接。當脈衝發生器站500A 及其相關聯的脈衝發生器501A是存在的，站500和脈衝發生器501被省略。吊杆480、站 500A、脈衝發生器501A以及纜線407A以虛線示出在圖4中，以表示它們是可選變化。吊杆的額外的長度允許脈衝發生器501A距離接收器302能夠比脈衝發生器501更遠。如果接收器302和脈衝發生器501或50IA是存在的，那麼如果需要，數據存儲器 303能夠關聯於計算機304，所述計算機304直接處理接收的數據。在站501或501A與接收器302之間經過的脈衝的速度易於計算(因為它們之間的距離是固定的)，並且確定速度唯一需要的數據是脈衝從脈衝發生器到接收器所用的時間。在圖4中的另一個替代實施例中，沒有設置脈衝發生器501或50IA或吊杆480，而是在清管器上設有第二接收器502。接收器502接收來自脈衝發生器101的脈衝，並發出關於其接收的脈衝的數據，以通過纜線507在數據存儲器303中形成軌跡。接收器302與502 之間的距離是已知的，它們都處於同一清管器上的固定位置。來自接收器502的數據軌跡的分析提供了對於在接收器302採集的數據的檢查，因此更加確定已經發現的壁損傷的位置。圖5示出示例3的結果，並且將通過以下示例的內容進行描述。示例示例 1為了準備檢驗管道，已經獲得管道長度。其中包括內徑為300毫米的球墨鑄鐵管道的兩個新的、未損傷的20英尺(6. 09米)段、以及內徑為300毫米標稱壁厚為0. 45英寸 (11. 43毫米)的球墨鑄鐵管道的兩個20英尺(6. 09米)段(在城市供水系統中，已經通過管道替換操作而被補救)、以及內徑為300毫米並且標稱壁厚為0. 406英寸(10. 31毫米) 的PVC管道的20英尺(6. 09米)段。兩個損傷的管道長度被視覺上地以及超聲地檢查。它們最初的標稱壁厚未知。已經發現它們存在凹陷和腐蝕的地方。對應每個管道長度繪製網格，並且通過測量所述區域以及每個視覺可感知的損傷區域的深度，所有的損傷被拍攝並且定量。檢驗管道由上述管道段組成。組裝的次序為兩段新的管道段、一段損傷段、塑料段然後是第二損傷段。在檢驗管道的兩端設置90°球墨鑄鐵彎曲部，轉動以使得開口端朝上。 鄰接段利用合適的液密連接件連結。這就允許當管道基本水平時，水保留在檢驗管道內。檢驗管道安裝在木製檢驗支架上。兩個彎曲部之間的部分基本水平，並具有下述變化。所述管道填充有來自卡爾加裡(Calgary)、埃爾伯塔(Alberta)的城市供水系統的自來水，直至在彎曲部中的水高出一部分。全技術有限公司(Pure Technologies Ltd.)製造的脈衝發生器通過綑紮就位附接至一個彎曲部之外。當操作者促動該脈衝發生器時，該脈衝發生器產生2毫秒、頻率為400Hz的聲能脈衝，每2. 0秒重複一次，共重複10次。所述脈衝發生器連接至計算機(用作數據存儲器並且也存儲GPS時間信號)。因此，每個脈衝發送的精確時間能夠通過檢查存儲在計算機上的數據來確定。型號為VHLF(由VEMCO部門AMIRIX系統公司製造)的水聽器放置在可沿管道底部移動的鋁製輪推車上。該推車機械地從水聽器上分離。水聽器由適合的纜線連接至計算機，使得來自水聽器的數據也存儲在計算機上。計算機每秒96000次採樣水聽器輸出。因此，能夠通過檢查計算機數據存儲器中的來自脈衝發生器、水聽器的數據、以及GPS信號， 精確地確定脈衝發生器發送脈衝的時間，以及水聽器處接收該脈衝的時間。帶有水聽器的推車由細繩穿過基本水平的檢驗管道拉動。所述推車在管道中的位置通過記錄從管道拉動細繩的長度來確定。這就能夠計算從脈衝發生器到水聽器的距離。脈衝從脈衝發生器發送至水聽器，水聽器距離脈衝發生器多個已知距離。對於每個位置處的水聽器，發送十個脈衝。發送時間以及每個脈衝的時長被記錄。通過該信息，每個脈衝的行進時間被計算。對於每個位置，來自10個脈衝的數據被記錄，並且行進時間取平均。幾乎對於所有位置，行進時間的變化不會超過+/-25微秒。根據平均行進時間以及該位置與脈衝發生器之間的距離，當水聽器位於該位置時的行進速度被確定。在每次檢驗執行期間，針對所有位置計算的速度被取平均以給出檢驗管道中聲音的平均速度。當所述五段管道都是水平時，就會在所述段中的某些部分產生氣穴。氣穴的存在由水下照相機證實。在存在此類氣穴的情況中執行檢驗，並且在管道由水平傾斜2-3°的情況中執行進一步檢驗，這就允許空氣逸出以使得管道填充滿水。
起初，當水聽器處於新的球墨鑄鐵管道段中的多個位置時，獲得異常結果，所述異常結果指示聲音速度不同於平均值。這是未預料到的，因此該裝置被拆卸，並且這兩個新的鐵管段被超聲地檢查。已經發現，在不同於平均值的結果的位置偏離了標稱壁厚。在一個位置，所述新的鐵管具有0.361英寸(9. 17毫米)的壁厚，並且在另一個位置，所述新的鐵管具有0.558英寸(14. 17毫米)的壁厚。因此，正如已經做出的用於損傷段的網格，示出未損傷管段的壁厚的網格被準備好。已經發現，當脈衝發生器附接至管道時，脈衝發生器與水聽器之間的脈衝的速度可靠地預測了當收到信號時水聽器所處位置的管道是否損傷或不同於平均壁厚。還發現，氣穴的存在會使速度發生很大變化。這是預料到的，因為聲音的速度依賴於聲音穿過其中行進的介質。在檢驗設備中，所述結果可能已經被誤讀為由於壁厚變化產生的速度的變化，由於來自水下照相機的圖像，還未知道氣穴的存在。在流動的水的區域操作，由於關聯於氣穴的獨特噪聲，氣穴引起的速度的變化能夠被容易地辨別。當水聽器處於塑料管道中時，相比較於未損傷金屬管道中的大約1300米/秒的平均速度，速度降至遍及管段的大約500米/秒的平均速度。並且，當水聽器位於金屬管道中時(該金屬管道與脈衝發生器之間的管道支線中帶有塑料管道)，記錄的速度小於另外已經預測到的速度。這說明本發明中的方法能夠定位材料不同於管道的其餘部分的管段。此類信息對於實際管道具有實用價值，因為此類信息能夠顯示已經發生的未公開的管段的替換。示例 2在一系列的進一步的檢驗執行期間，將脈衝發生器從彎曲部移除，而是放置在推車上，距離水聽器1. 00米的間距，並且通過適合的纜線連接至計算機。這就固定了水聽器與脈衝發生器之間的已知距離1.00米，而不考慮水聽器在檢驗管道中的位置。在水聽器和脈衝發生器都安裝在輪式推車上的情況下執行的檢驗給出類似於脈衝發生器綑紮至彎曲部的情況所得到的那些結果。示例 3為了檢驗目的，獲得了對加拿大(Canada)卡爾加裡(Calgary)市的城市供水輸送管道的評估。所述管道為城市正常的基礎設施升級的一部分中的待拆除和替換的一段管道。這是一段用了 30年的內徑為300毫米的聚袋裝(poly-bagged)球墨鑄鐵管道。管道的狀態是未知的。管道仍填充有水，並且連接至正常的城市供水系統(正常城市供水壓力為60磅/平方英寸(psig)，即4. 137巴(bar))。脈衝發生器設置為每三秒發出長度為20毫秒頻率為500Hz的脈衝。所述脈衝發生器附接至閥門促動器，所述閥門促動器連接至管道。根據本發明，該脈衝發生器連接有GPS 時間信號和數據存儲器以形成站。保爾森(Paulson)公開的申請W02006/081671A中描述類型的球形探測器單元配備有加速儀、已經與GPS時間信號同步的數據存儲器和精確時鐘，所述加速儀能夠接收由脈衝發生器發出的頻率。加速儀每秒40000次採樣，並且將採樣本存儲在板上數據存儲器中。通過打開被檢驗管道段的遠處的另一個消防栓，將流動引入所述管道。球形探測單元被穿過消防栓插入管道，並且由管道中的水流推動至打開的消防栓356米遠處，在此通過利用打開的消防栓的湧出流將球衝出管道以將其收回。所述球在兩個消防栓之間的行進包括穿過作為基礎設施升級的一部分的待發掘並拆除的管道的100米的段。脈衝發生器附接在管道的該100米段的始端之前的30米處。由脈衝發生器發送的脈衝由球形探測單元上的加速儀接收。每個脈衝被接收時的所述球的位置通過計算球轉數確定，如保爾森(Paulson)公開的申請W02006/081671A中所述。加速儀數據以及來自球中時鐘的時間數據被作為單獨的軌跡存儲在相同的數據存儲器中，作為用於計算球位置的數據。所述球穿過管道移動，速度大約為0.5米/秒(m/sec)，使得大約每行進1.5米接收一個脈衝。在球被收回之後，針對所述球接收脈衝的每個位置，計算聲音從脈衝發生器行進至所述球的位置的速度。遍及整個356米段的平均速度也被計算。該結果由圖5中線3000示出，其示出每個位置的在該位置測量的速度與平均速度的百分數差值。水平標度為距脈衝發生器的距離(以米為單位)，並且左邊標度以百分數示出自平均值的偏差。在計算自平均值的偏差時，假設球的速度保持恆定，並且脈衝從脈衝發生器行進至接收器所用的時間的所有變化源於聲音的視速度(apparent velocity)的變化。隨後，作為城市基礎設施升級的一部分，100米管道從城市供水系統斷開連接，發掘並用新的管道替換。當每個管段被發掘，對每個管段拍攝並檢查。所有的外部損傷被記錄，並且以平方釐米為單位表示每米管段的損傷面積。所述數據由圖5中的線3050表示，採用與線3000相同的水平標度。垂直標度在右邊，並且以平方釐米為單位表示在該位置的每米管段的損傷面積。應該注意到，線3500示出沒有明顯的損傷，線3000非常接近於遍及整個檢驗過程的聲音的平均速度。例如，可見線3000上的位置3001以及線3050上的位置3501。線3000 上的正偏移3002緊密地對應於標記為3502的損傷。負偏移3003幾乎精確地對應於損傷 3503。同樣，負偏移3004(超出圖表底部標度)對應於損傷3504。3030處的正偏移對應於損傷3504的始端，但是很快變化至負偏移3004。並不知道為什麼某些偏移為正的，並且某些偏移為負的。非常少量的可見損傷(標記為3510和3511)並不對應於任何偏移。偏移3040並不對應於觀測到的損傷。但是，管道內部的任何損傷或腐蝕並未被編目，並且該偏移可對應於管道的從外部不可見的損傷或弱化。該檢驗的結果表示所述自平均速度的偏移(或者正的或者負的)用於表示在發生偏移的時刻，可移動檢驗設備正穿過管道中的管部已經損傷的位置。可以理解，本發明已經參照特定實施例進行描述，並且其它實施例對於本領域技術人員來說將是明顯的。本發明的整個範圍因此並不由特定實施例來限定，而是所附權利要求構造為給出本發明要求的整個保護範圍。
權利要求
1.一種用於確定管道的壁中損傷的位置的方法，所述管道包含流體，所述方法包括使可行動裝置穿過所述管道移動，可行動裝置與流體接觸，在脈衝發生器產生一系列聲音或震波脈衝，在接收器接收所述聲音或震波脈衝，所述脈衝發生器和接收器中的至少一個位於所述可行動裝置上，以及當所述設備處於沿所述管道的多個位置中的每個位置時，確定所述脈衝發生器與所述接收器之間的所述脈衝的行進速度、或者確定當所述設備經過每個所述位置時，所述速度的變化率。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述震波或聲音脈衝在脈衝發生器處產生，所述脈衝發生器關於所述管道壁處於固定位置，並且所述震波或聲音脈衝在所述可行動裝置上的接收器處被接收。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述震波或聲音脈衝由脈衝發生器產生， 所述脈衝發生器附接至所述管道壁。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述震波或聲音脈衝由脈衝發生器產生， 所述脈衝發生器附接至與所述管道震波或聲音接觸的結構。
5.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述震波或聲音脈衝由脈衝發生器產生， 所述脈衝發生器安裝在所述可行動裝置上，並且所述震波或聲音脈衝在接收器處被接收， 所述接收器安裝在所述可行動裝置上。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述脈衝發生器與所述接收器相間隔至少一個管道直徑的距離。
7.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述震波或聲音脈衝由脈衝發生器產生， 所述脈衝發生器處於所述可行動裝置上，並且所述震波或聲音脈衝由接收器接收，所述接收器安裝在管道的壁上。
8.根據上述任一項權利要求所述的方法，其特徵在於，所述震波或聲音脈衝以1秒至 10秒的重複率產生。
9.根據上述任一項權利要求所述的方法，其特徵在於，所述震波或聲音脈衝中的每一個持續2至50毫秒的時間段。
10.根據上述任一項權利要求所述的方法，其特徵在於，所述震波或聲音脈衝中的每一個持續10至30毫秒的時間段。
11.根據上述任一項權利要求所述的方法，其特徵在於，所述脈衝為聲音脈衝。
12.根據上述任一項權利要求所述的方法，其特徵在於，所述脈衝的頻率為20Hz至 2000Hz。
13.根據上述任一項權利要求所述的方法，其特徵在於，所述脈衝的頻率為20Hz至 500Hz ο
14.根據上述任一項權利要求所述的方法，其特徵在於，所述脈衝的波長為實施所述方法的管道的直徑的1.5至75倍。
15.根據上述任一項權利要求所述的方法，其特徵在於，所述脈衝的波長為實施所述方法的管道的直徑的5至15倍。
16.根據上述任一項權利要求所述的方法，其特徵在於，所述脈衝的至少一部分由子脈衝組成。
17.根據上述任一項權利要求所述的方法，其特徵在於，所述流體為液體。
18.根據權利要求1-16中的任一項所述的方法，其特徵在於，所述流體為氣體。
19.根據權利要求1-16中的任一項所述的方法，其特徵在於，所述流體為液體，所述液體之上具有氣體。
20.根據權利要求1-16中的任一項所述的方法，其特徵在於，所述流體為水，並且所述管道基本由水填充。
21.根據權利要求1-16中的任一項所述的方法，其特徵在於，所述流體為廢水，並且所述管道基本由廢水填充。
22.根據權利要求1-16中的任一項所述的方法，其特徵在於，所述流體為油，並且所述管道基本由油填充。
23.根據權利要求1-16中的任一項所述的方法，其特徵在於，所述管道包含水或廢水， 並且在所述管道中的水或廢水之上具有空氣。
24.根據上述任一項權利要求所述的方法，其特徵在於，所述可行動裝置是有線的，並且通過減少或增加其栓繩的長度使其在所述管道內移動。
25.根據權利要求1-23中的任一項所述的方法，其特徵在於，所述可行動裝置為管道清管器。
26.根據權利要求1-4及7-23中的任一項所述的方法，其特徵在於，所述可行動裝置為無線球，所述無線球沿所述管道的底部滾動。
27.根據權利要求116中的任一項所述的方法，其特徵在於，針對每一個所述位置，確定所述脈衝在所述脈衝發生器與所述接收器之間的行進的速度。
28.根據權利要求1-27中的任一項所述的方法，其特徵在於，在所述設備經過每個所述位置時，確定所述脈衝在所述脈衝發生器與所述接收器之間的行進的速度的變化率。
29.一種用於確定管道的壁中的損傷位置的方法，所述管道包含液體，所述方法包括 提供管道清管器，所述管道清管器具有脈衝發生器以產生脈衝，以及，間隔於所述脈衝發生器，具有用於所述脈衝的接收器，使所述清管器穿過所述管道移動，所述清管器與液體接觸，當所述清管器穿過所述管道移動時，利用所述脈衝發生器產生一系列聲音或震波脈衝，以及在接收器接收所述聲音或震波脈衝。
30.根據權利要求四所述的方法，所述方法還包括存儲數據的步驟，所述數據包括脈衝從所述脈衝發生器行進至所述接收器所用的時間，以及當每個脈衝被接收時所述清管器的位置。
31.根據權利要求四或權利要求30所述的方法，所述方法包括當所述清管器處於所述管道內的多個位置中的每個位置時，確定從所述脈衝發生器行進至所述接收器的脈衝的速度的步驟。
32.根據權利要求四或權利要求30所述的方法，所述方法包括當所述清管器移動經過所述管道內的多個位置中的每個位置時，確定從所述脈衝發生器行進至所述接收器的脈衝的速度的變化率的步驟。
33.根據權利要求四-31中的任一項所述的方法，其特徵在於，所述液體為油。
34.一種用於確定管道的壁中損傷的位置的裝置，所述管道包含流體，所述裝置包括可穿過所述管道移動的設備，所述設備與流體接觸，聲音或震波脈衝發生器，用於在所述流體中產生脈衝，用於由所述發生器產生的聲音或震波脈衝的接收器，所述聲音脈衝發生器和接收器中的一個位於所述可行動裝置上，以及用於確定所述設備在管道中的位置的構件。
35.根據權利要求34所述的裝置，其特徵在於，所述接收器位於所述可行動裝置上，並且所述脈衝發生器適於以固定關係附接至管道壁。
36.根據權利要求34所述的裝置，其特徵在於，所述脈衝發生器適於以固定關係附接至管道壁，並且所述接收器位於所述可行動裝置上。
37.根據權利要求34-36中的任一項所述的裝置，其特徵在於，所述可行動裝置為球， 所述球適於沿管道的底部滾動。
38.根據權利要求34-36中的任一項所述的裝置，其特徵在於，所述可行動裝置為有線設備，所述有線設備可通過調整其栓繩的長度的方式移動。
39.根據權利要求34-36中的任一項所述的裝置，其特徵在於，所述可行動裝置為管道清管器。
40.一種用於確定管道的壁中的損傷位置的裝置，所述裝置包括管道清管器，所述管道清管器可穿過所述管道移動，聲音或震波脈衝發生器，用於由所述發生器產生的聲音或震波脈衝的接收器，所述聲音脈衝發生器以及所述接收器都定位在所述管道清管器上，且彼此間隔固定距離，以及用於確定所述管道清管器在管道中的位置的構件。
41.根據權利要求34-40中的任一項所述的裝置，其特徵在於，所述脈衝發生器產生頻率在20Hz至2000Hz範圍內的脈衝。
42.根據權利要求34-40中的任一項所述的裝置，其特徵在於，所述脈衝發生器產生頻率在20Hz至500Hz範圍內的脈衝。
43.根據權利要求34-42中的任一項所述的裝置，其特徵在於，所述脈衝發生器產生震波脈衝。
44.根據權利要求34-42中的任一項所述的裝置，其特徵在於，所述脈衝發生器產生聲音脈衝。
45.根據權利要求34-44中的任一項所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括數據存儲器，所述數據存儲器與所述接收器相關聯，以存儲有關於接收的脈衝的數據。
46.根據權利要求34-45中的任一項所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括數據存儲器，所述數據存儲器與所述脈衝發生器相關聯，以存儲有關於產生的脈衝的數據。
全文摘要
本發明定位管道的損傷段，例如管道的壁已經弱化或變薄的段。本發明提供了一種可行動裝置，其穿過管道並且具有第一站。可行動裝置具有準確定位其位置的構件。提供有第二站，第二站可安裝在可行動裝置上或與管道壁上的固定位置相關聯。第一站或者第二站具有聲音或震波脈衝發生器，並且另一個具有脈衝接收器。已經發現，脈衝從脈衝發生器行進至接收器所用的時間，隨可行動裝置在其接收(或發送)所述脈衝時所處的位置處的管道壁的狀態而變化。還發現，當所述設備經過管道內的不同位置時，脈衝的速度的變化率隨該位置處的管道壁的狀態而變化。
文檔編號G01N29/07GK102171559SQ200980139361
公開日2011年8月31日 申請日期2009年8月5日 優先權日2008年8月5日
發明者彼得·O·保爾森 申請人:全技術有限公司