專利名稱：脈沖渦流管線檢測系統(tǒng)和方法
脈沖渦流管線檢測系統(tǒng)和方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明總體上涉及管線的非破壞性評價(jià)，更具體地，涉及利用脈沖渦
流(pulsed eddy current)4全測導(dǎo)電結(jié)構(gòu)體的方法和裝置。
管線廣泛用于各種工業(yè)領(lǐng)域，其允許將大量物質(zhì)從一處輸送至另一處。 可利用管線經(jīng)濟(jì)且有效地輸送各種流體，例如油和/或氣。顆4立物質(zhì)和其它 懸浮于流體中的微小固體也可通過管線輸送。地下和水下(深海)管線通常在 高壓下于極端溫度并以高流速輸送大量對能源相關(guān)型工業(yè)十分重要的油氣
口
廣口口 。
構(gòu)成管中的瑕瘋可隨著管線基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的老化造成管線整體劣化。微小 的薄弱點(diǎn)、土壤的沉降、局部的結(jié)構(gòu)隆起、地震活動、氣i^矣以及單純由正 常使用造成的磨損和撕裂可能導(dǎo)致管線的腐蝕，管線的腐蝕可能造成管線 中的缺陷和異常。從而，瑕瘋或缺陷以及異常可以下述形式出現(xiàn)在管線的 表面腐蝕、機(jī)械損傷、疲勞、開裂、應(yīng)力、腐蝕開裂、氫致開裂或者基 于凹痕或摺痕的變形。
事實(shí)證明維護(hù)和保護(hù)現(xiàn)有管哉網(wǎng)絡(luò)是一種挑戰(zhàn)。現(xiàn)有的管線檢測系統(tǒng) 利用稱作管線檢測儀(pipeline inspection gage)(PIG)的裝置原位橫穿管的截 面并提供數(shù)據(jù)，可對所述數(shù)據(jù)進(jìn)行評價(jià)以判明結(jié)構(gòu)缺陷。這種PIG在管線 內(nèi)行進(jìn)的同時(shí)從多個(gè)傳感器獲取數(shù)據(jù)。PIG的典型單程可遠(yuǎn)于100 km。 PIG 的使用能夠?qū)崿F(xiàn)管線截面完整性的評價(jià)，而無需進(jìn)行高成本地挖掘以及拆 除隔離來接近外壁，并對管線截面進(jìn)行無破壞性的檢測。
PIG可應(yīng)用各種傳感器技術(shù)以釆集有關(guān)管線的信息?？蓱?yīng)用技術(shù)的實(shí)例 包括漏磁(magnetic flux leakage)(MFL)、超聲(UT)或渦流(EC)。這些方法均 具有各自的局限性。例如，MFL系統(tǒng)依賴于超大、超重并具有巨大阻力的 高場永磁體。因而，應(yīng)用MFL技術(shù)的PIG適于檢測管彎(bend)較平緩的管 線。UT法要求與管壁機(jī)械耦合，不適合用于輸氣管或污染管壁。現(xiàn)有的EC 管線檢測儀通常用于檢測非磁性金屬管線。在碳鋼管中，由于導(dǎo)磁性引發(fā)
低頻溶解，因而渦流的穿透深度較小，為實(shí)現(xiàn)深度穿透和大面積整體化， 使用大的感應(yīng)線圏，以避免導(dǎo)磁性的局部變化。深度磁力穿透和大面積整 體化的需要使得EC管線檢測儀不適合用于管彎較陡的限制性管線環(huán)境。
已開發(fā)出遠(yuǎn)場EC(remote field EC)和瞬態(tài)EC(transient EC)4支術(shù)，以克服 上述一些問題。然而，遠(yuǎn)場EC和瞬態(tài)EC4支術(shù)不利于利用移動PIG以高的 空間分辨率檢測坑蝕區(qū)域，來對直徑大且厚的碳鋼管線進(jìn)行檢測。由于遠(yuǎn) 場EC系統(tǒng)利用激勵(lì)元件和感應(yīng)元件之間的空間間隔，因此遺漏了鄰近陡彎 和閥門的大片區(qū)域而未進(jìn)行檢測。另外，遠(yuǎn)場EC和瞬態(tài)EC技術(shù)不利于自 動PIG的低功耗。需要適合以減小的間隔有利于對具有陡彎和閥門的管線 進(jìn)行內(nèi)部檢測的PIG。

發(fā)明內(nèi)容
簡言之，根據(jù)本發(fā)明的一種示范性實(shí)施方案，提供脈沖渦流管線檢測 裝置。該脈沖渦流管線檢測裝置包括多個(gè)分區(qū)(stage)，所述分區(qū)彼此縱向 間隔并適于在收縮位置和擴(kuò)展位置之間移動；和多個(gè)傳感器，在收縮位置， 所述傳感器設(shè)置在所述多個(gè)分區(qū)中各分區(qū)周邊的至少一部分的周圍，在擴(kuò) 展位置，在所述多個(gè)分區(qū)的各分區(qū)中傳感器之間具有至少一個(gè)間隙，所述 多個(gè)傳感器布置來使所述多個(gè)分區(qū)的第一分區(qū)中的至少一個(gè)間隙對準(zhǔn)所迷 多個(gè)分區(qū)中其上設(shè)置有傳感器的第二分區(qū)的一部分。
還披露了管線的評價(jià)方法。該方法的示范性實(shí)施方案包括驅(qū)動脈沖 渦流測量裝置通過管線，該脈沖渦流測量裝置包括多個(gè)分區(qū)，所述多個(gè)分 區(qū)中的各分區(qū)均適于在收縮位置和擴(kuò)展位置之間移動，在收縮位置，多個(gè) 傳感器設(shè)置在所述多個(gè)分區(qū)中各分區(qū)周邊的至少一部分的周圍，并且傳感 器之間沒有間隙，在擴(kuò)展位置，設(shè)置在所述多個(gè)分區(qū)中各分區(qū)上的傳感器 之間存在至少 一個(gè)間隙，所述多個(gè)傳感器布置來使得在擴(kuò)展位置設(shè)置在所 述多個(gè)分區(qū)中第 一 分區(qū)周圍的傳感器之間的間隙與所述多個(gè)分區(qū)中至少第 二分區(qū)周圍的多個(gè)傳感器中至少一部分傳感器的位置一致(coincident with) 并與該位置縱向間隔；以及將脈沖渦流測量裝置置于收縮4立置，以沿管線 的收縮部分4于進(jìn)。


參考附圖閱讀以下詳述時(shí)，將更好地理解本發(fā)明的這些和其他特征、
方面和優(yōu)勢，附圖中相同的標(biāo)記始終表示相同的部分，其中
圖1為顯示本發(fā)明示范性實(shí)施方案的管線檢測系統(tǒng)的方框圖2為本發(fā)明示范性實(shí)施方案的管線檢測儀(PIG)的截面圖3為本發(fā)明示范性實(shí)施方案的多分區(qū)PIG的示意圖4為本發(fā)明示范性實(shí)施方案的多分區(qū)PIG的傳感器區(qū)段(sensor sector)
的示意圖5為用于解釋本發(fā)明示范性實(shí)施方案的PIG的運(yùn)行的脈沖渦流(PEC) 信號示意圖6為可用于對本發(fā)明示范性實(shí)施方案的PIG獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的 電路的示范性實(shí)施方案的方框圖；和
圖7為顯示本發(fā)明示范性實(shí)施方案的PEC傳感器的示范性搡作步驟的
流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的示范性實(shí)施方案涉及管線功效的檢測。特別地，管線檢測儀 (PIG)包括多個(gè)傳感器分區(qū)，各傳感器分區(qū)均包括多個(gè)傳感器區(qū)段。PIG應(yīng) 用脈沖渦流(PEC)技術(shù)從傳感器獲取有關(guān)管壁中可能的缺陷或劣化的信息。 如下所述，PEC技術(shù)的應(yīng)用允許以PIG可置于收縮位置或擴(kuò)展位置的方式 設(shè)置傳感器。在收縮位置，PIG可能能夠穿過管線中較陡的彎。
圖1為整體由標(biāo)記IO表示的管線檢測系統(tǒng)的示意圖。用于檢測管線12 的管線檢測系統(tǒng)10包括管線檢測儀(PIG)14。 PIG 14為放置在管線內(nèi)的掃描 裝置并用于收集有關(guān)管線12管壁的數(shù)據(jù)?？煞治鰯?shù)據(jù)以判明管壁中的潛在 瑕疵，例如薄弱點(diǎn)等。PIG 14可隨管線中的液流沿管線長度輸運(yùn)。在圖1 所示的示范性實(shí)施方案中，PIG 14采用脈沖渦流(PEC)傳感器或探針，以獲 取有關(guān)管線12管壁的數(shù)據(jù)。
PIG 14包括第一傳感器分區(qū)16和第二傳感器分區(qū)18。對第一傳感器分 區(qū)16和第二傳感器分區(qū)18進(jìn)行構(gòu)造，以使各自均具有擴(kuò)展位置和收縮位 置。與傳感器分區(qū)16、 18處于擴(kuò)展位置時(shí)可穿過的管線障礙相比，在收縮 位置，第一傳感器分區(qū)16和第二傳感器分區(qū)18可具有足夠小的直徑，從 而允許PIG 14穿過管線12內(nèi)較陡的彎。
在圖l所示的實(shí)施方案中，PIG 14另外包括定位元件(POC)20,該定位 元件20確定PIG14在管線12中的位置和取向。PIG 14還包括數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)(DAS)22,用于接收第一傳感器分區(qū)16和第二傳感器分區(qū)18獲取的數(shù)據(jù)。 電源(PS)24向第一傳感器分區(qū)16、第二傳感器分區(qū)18、 POC 20、 DAS 22 以及PIG 14的其他相關(guān)部件供能。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，PIG 14 可另外包括附加部件，例如機(jī)載時(shí)鐘(onboard clock),用于標(biāo)記DAS22等 獲取每項(xiàng)記錄時(shí)的時(shí)間。類似地，管線檢測系統(tǒng)10可包括例如磁力計(jì)或 magloggers、記錄PIG 14位置和總行程的里程表和脫機(jī)時(shí)鐘等附加部件。
圖2為經(jīng)過圖1所示PIG 14的中軸36的截面圖。該圖整體上由標(biāo)記 26表示。圖2所示截面圖示出了圖1所示傳感器分區(qū)之一的操作。出于示 例性目的，在圖2中示出了第一傳感器分區(qū)16(圖1)。第一傳感器分區(qū)16 包括多個(gè)傳感器區(qū)段28、 30、 32和34。在圖2中于收縮位置以虛線示出了 傳感器區(qū)段28、 30、 32和34。相對于中軸36在擴(kuò)展位置示出的相同的傳 感器區(qū)段分別標(biāo)記為128、 130、 132和134。
多個(gè)傳感器區(qū)段28、 30、 32和34各自連接在擴(kuò)展機(jī)構(gòu)38上，擴(kuò)展機(jī) 構(gòu)38可包括彈簧、液壓系統(tǒng)等，以在收縮位置和擴(kuò)展位置之間驅(qū)動各傳感 器區(qū)段。在收縮位置，PIG 14的直徑可為其處于擴(kuò)展位置時(shí)的直徑值的約 60%-70%。通過將傳感器分區(qū)16、 18移動到收縮位置，PIG14能夠有效地 行進(jìn)通過管線12中較陡的彎或其他管線障礙。
圖3為顯示圖1所示多分區(qū)PIG 14的傳感器分區(qū)16、 18的示意圖。該 圖整體上由標(biāo)記40表示。在圖3中以虛線示出了第一傳感器分區(qū)16和第 二傳感器分區(qū)18。第一傳感器分區(qū)16包括傳感器區(qū)段30、 32和34。傳感 器區(qū)段30、 32和34各自包括多個(gè)傳感器42，傳感器42在本申請中也可稱 為接收器。類似地，第二傳感器分區(qū)18包括傳感器分區(qū)44和傳感器分區(qū) 46。傳感器分區(qū)44、 46各自包括多個(gè)接收器42。在示范性實(shí)施方案中，傳 感器設(shè)置在第一傳感器分區(qū)16和第二傳感器分區(qū)18的傳感器區(qū)段上，從 而當(dāng)傳感器分區(qū)處于擴(kuò)展位置時(shí)，第一傳感器分區(qū)16和第二傳感器分區(qū)18 各自能夠完全覆蓋管線的周邊。另外，可相對于傳感器區(qū)段30、 32和34 放置傳感器區(qū)段44、 46，以使第一傳感器分區(qū)和第二傳感器分區(qū)兩者均處 于擴(kuò)展位置時(shí)，第二傳感器分區(qū)18的傳感器區(qū)段44和46覆蓋對應(yīng)于第一 傳感器分區(qū)16中傳感器區(qū)段30、 32和34之間間隙的周邊位置。以這種方
式，當(dāng)傳感器分區(qū)16、 18處于擴(kuò)展位置時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對管線12周邊的完全覆蓋。
PIG 14(圖l)有利地適于應(yīng)用脈沖渦流(PEC)技術(shù)經(jīng)由傳感器獲取有關(guān) 管線12的數(shù)據(jù)。在PEC系統(tǒng)中，向管線12壁發(fā)送PEC信號，并接收和測 量反射信號。PEC技術(shù)與遠(yuǎn)程渦流技術(shù)不同。在遠(yuǎn)程渦流系統(tǒng)中，利用正 弦電流輸入激勵(lì)驅(qū)動線圈(drivecoil)。為獲得有效的結(jié)果，必須通過較大的 間距將驅(qū)動線圈與傳感器物理分離，以利于接收來自被測管線的返回信號。
與之相反，PEC系統(tǒng)以一連串脈沖電流激勵(lì)波形代替正弦輸入波形。 在初始脈沖階段激勵(lì)驅(qū)動線圏。然后允許電流穩(wěn)定。在穩(wěn)定階段返回信號 到達(dá)傳感器。以這種方式，可觀察到與管線12中的潛在損傷相關(guān)的較小變 化。另外，因?yàn)榭墒跪?qū)動線圏更接近接收傳感器，所以在PEC系統(tǒng)中可使 PIG 14更為緊湊。在示范性實(shí)施方案中，驅(qū)動線圈可鄰近一個(gè)或多個(gè)接收 傳感器放置。
為清楚起見，在圖3中，對于第一傳感器分區(qū)16僅示出了三個(gè)傳感器 區(qū)段，對于第二傳感器分區(qū)18僅示出了兩個(gè)傳感器區(qū)段。本領(lǐng)域技術(shù)人員 應(yīng)當(dāng)理解的是，每個(gè)傳感器分區(qū)的傳感器區(qū)段的具體數(shù)量不是本發(fā)明的本 質(zhì)方面。另外，可基于各種設(shè)計(jì)考慮選擇傳感器區(qū)段的數(shù)量，包括在傳感 器分區(qū)處于擴(kuò)展位置時(shí)在第二傳感器分區(qū)中具有大量傳感器區(qū)段，以對應(yīng) 于第 一傳感器分區(qū)中傳感器區(qū)段之間的間隙數(shù)量。
在管線檢測過程中，上述傳感器布局產(chǎn)生了均勻的表面覆蓋度。作為 實(shí)例，如果在PIG的各分區(qū)中存在四個(gè)區(qū)段，則可認(rèn)為直徑被傳感器區(qū)段 之間沿周向的四個(gè)節(jié)距分隔。內(nèi)徑為300 mm的管線可能需要總共192個(gè)讀 出傳感器(pick-up sensor)或傳感器，以獲取周向節(jié)距為4.9 mm的管線中來 自管壁的瞬時(shí)響應(yīng)。繼續(xù)假設(shè)具有兩個(gè)傳感器分區(qū)且各分區(qū)具有四個(gè)傳感 器區(qū)段，各區(qū)段可具有24個(gè)傳感器，所述24個(gè)傳感器排列成四列直線陣 列，每列直線陣列為6個(gè)傳感器，形成步進(jìn)為19.6 mm的空間網(wǎng)格。直線 陣列可沿周向順次移動4.9 mm，從而為以4.9 mm的網(wǎng)格為管線12提供完 全的表面覆蓋。
大面積驅(qū)動線圏和較小讀出傳感器的組合能夠允許管線12管壁的高分 辨率渦流成像。在所述實(shí)例中，系統(tǒng)可能僅需要單個(gè)驅(qū)動脈沖來同時(shí)激勵(lì) 全部八個(gè)驅(qū)動線圏?？杀M可能接近驅(qū)動線圈繞組放置傳感器，以利于測量
對僅僅由相鄰驅(qū)動線圈引起的渦流的瞬時(shí)響應(yīng)。
圖4為本發(fā)明示范性實(shí)施方案的多分區(qū)PIG的傳感器區(qū)段的示意圖。 該圖總體上由標(biāo)記48表示。圖4表示可應(yīng)用于圖3所示各傳感器區(qū)段的示 范性實(shí)施方案。出于示例性目的，在圖4中示出了第一傳感器分區(qū)16的傳 感器區(qū)段30。傳感器區(qū)段30利用驅(qū)動線圈74激勵(lì)各自的傳感器。驅(qū)動線 圈用于將瞬時(shí)磁通注入管線12的管壁。如以下參考圖5所述，期望利用脈 沖發(fā)生器發(fā)出的方波脈沖電流(見圖6)。
如圖4所示，傳感器區(qū)段30包括多個(gè)排列成豎直直線陣列的傳感器 (transducer)50、 52、 54、 56、 58和60。在圖4中給出了傳感器50、 52、 54、 56、 58和60各自的標(biāo)記，但所述傳感器總體上相應(yīng)于圖3中所示的傳感器 42。作為實(shí)例，在圖4中示出了傳感器區(qū)段30，但可以相同的方式布置給 定傳感器分區(qū)的其它傳感器區(qū)段。由傳感器50、 52、 54、 56和58形成的 直線陣列彼此之間相對偏離四分之一的傳感器直徑。作為說明，對傳感器 進(jìn)行設(shè)置，以使經(jīng)過傳感器50(從左側(cè)起第二列直線陣列的傳感器)的中線 64從傳感器58頂部起約在直徑四分之一處穿過傳感器58(從左側(cè)起第四列 即最后一列直線陣列的傳感器)。參照傳感器52(左側(cè)第一列直線陣列的傳感 器)繪出的中線68從傳感器58底部起約在直徑四分之一處穿過傳感器58。 延伸穿過傳感器60(從左側(cè)起第三列直線陣列的傳感器)的中線70從傳感器 58和傳感器62之間穿過。最后，中線72延伸穿過傳感器54的中心并從傳 感器62頂部起約在直徑四分之一處穿過傳感器62。圖4所示的示范性傳感 器布局提供了對管線12的重疊覆蓋。
圖5為用于說明PIG 14(圖l)所應(yīng)用的PEC技術(shù)的實(shí)施的示意圖。該圖 總體上由標(biāo)記76表示。圖76上面部分的x軸78表示時(shí)間(ms)。圖76上面 部分的y軸80表示通過驅(qū)動線圈例如驅(qū)動線圈74(圖4)的感應(yīng)電流。相對x 軸78和y軸80圖示PEC感應(yīng)電流波形82。如圖5所示，所示感應(yīng)電流在 約0.01 ms內(nèi)迅速升高到相對穩(wěn)定的水平，并從約0.01 ms持續(xù)到約50ms。 隨后，電流急劇下降。
圖5的下面部分示例了例如圖4所示傳感器52、 54、 56、 58、 60和62 等讀出傳感器中產(chǎn)生的相應(yīng)的電壓信號。對于該圖的下面部分，x軸86表 示時(shí)間(ms)。 y軸88表示信號電壓。傳感器電壓波形90相對圖5所示附圖 上面部分的感應(yīng)電流波形示例了相應(yīng)的傳感器電壓。如圖所示，感應(yīng)電流
82迅速升高時(shí)傳感器電壓波形90的電壓水平較高。隨后，在PEC感應(yīng)電 流波形82所示的電流保持穩(wěn)定的同時(shí)，電壓信號90值緩慢衰減。不同時(shí) 刻的傳感器電壓波形90值可對應(yīng)于管線12的損傷，這是因?yàn)閭鞲衅鹘邮?的信號可受到管線受損區(qū)域的影響。可通過測量不同時(shí)刻的傳感器電壓波 形90值，建立管線如管線12功效的數(shù)學(xué)模型。如圖5所示，可根據(jù)傳感 器電壓波形卯的測量結(jié)果，建立參數(shù)化曲線擬合方程。在測量搡作中，可 確定并存儲多個(gè)相應(yīng)于傳感器電壓波形卯的參量系數(shù)92。另外，通過僅僅 將系數(shù)存儲在PIG 14的機(jī)載(on-board)存儲器中，可經(jīng)濟(jì)地保存相應(yīng)于管線 12代表性延長部分的數(shù)據(jù)，用于隨后的評價(jià)。參量系數(shù)92可隨后用于再現(xiàn) 傳感器電壓波形卯，以判明管線12表面中的潛在異常。
為確定代表管線狀況的參量系數(shù)92,可將壓縮程序(compression routine) 應(yīng)用于對于傳感器電壓波形90獲得的實(shí)際值。認(rèn)為這種參數(shù)化形式為在脈 沖渦流傳感器正常工作過程中為實(shí)現(xiàn)其預(yù)期操作所期望的典型范圍的傳感 器提離(lift-off)、樣品磁導(dǎo)率、樣品電導(dǎo)率和厚度條件下充分評價(jià)管線12的 管壁提供了基礎(chǔ)。
圖6為顯示可用于對PIG 14獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的電路的示范性實(shí)施 方案的方框圖。該圖總體上由標(biāo)記110表示。控制模塊112用于控制脈沖發(fā) 生器114，以向示范性傳感器區(qū)段30提供PEC信號。在圖6所示的實(shí)施方
的預(yù)調(diào)節(jié)電路116、 118、 120或122。預(yù)調(diào)節(jié)電路116、 118、 120和122對 數(shù)據(jù)進(jìn)行初濾和限幅。經(jīng)預(yù)調(diào)節(jié)電路處理后，將數(shù)據(jù)傳輸至各自的多項(xiàng)式 擬合電路124、 126、 128或130。多項(xiàng)式擬合電路124、 126、 128和130所 采用的處理算法可進(jìn)行運(yùn)算，以對脈沖渦流響應(yīng)進(jìn)行多項(xiàng)式曲線擬合，從 而能夠確定參考圖5解釋的上述多項(xiàng)式系數(shù)。將所獲取的各測點(diǎn)處每一傳 感器的系數(shù)記錄在機(jī)栽數(shù)據(jù)存儲裝置如數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)22中。通過僅僅存儲 多項(xiàng)式系數(shù)，存儲在機(jī)載存儲裝置中的數(shù)據(jù)量可減少50-100倍。在數(shù)據(jù)采 集過程中，額外的多路復(fù)用可用于減少數(shù)據(jù)采集通道的數(shù)量。最后，所述 算法包括低通濾波特征作為曲線擬合程序的 一部分。
在完成管線檢測之后，可使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)22與計(jì)算機(jī)連接以恢復(fù)所采 集的數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)相應(yīng)于上述參量系數(shù)，將多項(xiàng)式系數(shù)代入傳遞函數(shù)， 以計(jì)算任意檢測點(diǎn)處的壁厚值。所得波形的系數(shù)用于進(jìn)行非線性傳遞函數(shù)
擬合，建立擬合系數(shù)與檢測樣品(對其響應(yīng)進(jìn)行了測量)的厚度、磁導(dǎo)率、電 導(dǎo)率和提離的關(guān)系。對具有未知物理參數(shù)的管線進(jìn)行隨后的檢測時(shí)，將測 得的脈沖渦流響應(yīng)參數(shù)化，先前計(jì)算的傳遞函數(shù)用于求解擬合系數(shù)以及估 算物理參數(shù)和傳感器提離?？砷_發(fā)定制軟件，以根據(jù)各傳感器在傳感器區(qū) 段和傳感器分區(qū)中的位置為其提供合適的傳遞函數(shù)?？山⒑头治霰粰z測 管線表面的二維渦流圖像。圖像處理和分析的常規(guī)方法可用于定位存在不 利的管壁減薄的部位。可對這些部位實(shí)施修復(fù)。
圖7為顯示本發(fā)明示范性示范方案的PEC傳感器的示范性操作步驟的 流程圖。該流程圖總體上由標(biāo)記132表示。在方框134，該過程開始。在方 框136，驅(qū)動脈沖渦流測量裝置例如圖1所示的PIG通過管線。如上所述， 脈沖渦流測量裝置包括多個(gè)分區(qū)。所述多個(gè)分區(qū)中的每一分區(qū)適于在收縮 位置和擴(kuò)展位置之間移動，在收縮位置，多個(gè)傳感器設(shè)置在所述多個(gè)分區(qū) 中各分區(qū)周邊的至少一部分的周圍，且各傳感器之間沒有間隙，在擴(kuò)展位 置，設(shè)置在所述多個(gè)分區(qū)中各分區(qū)上的傳感器之間存在至少一個(gè)間隙。所 述多個(gè)傳感器布置來使得在擴(kuò)展位置設(shè)置在所述多個(gè)分區(qū)中第一分區(qū)周圍 的傳感器之間的間隙與所述多個(gè)分區(qū)中至少第二分區(qū)周圍的多個(gè)傳感器中 至少一部分的位置一致并與該位置縱向間隔。在方框138,將脈沖渦流測量 裝置置于收縮位置，以利于沿管線的收縮部分行進(jìn)。在方框140，該過程結(jié) 束。
盡管在本申請中僅示例和描述了本發(fā)明的 一 些特征，但本領(lǐng)域技術(shù)人 員可作出各種改進(jìn)和變化。因而，應(yīng)當(dāng)理解的是，所附權(quán)利要求意圖覆蓋 落入本發(fā)明真正構(gòu)思的所有改進(jìn)和變化。
權(quán)利要求
1.一種脈沖渦流管線檢測裝置，包括多個(gè)分區(qū)，所述分區(qū)彼此縱向間隔且適于在收縮位置和擴(kuò)展位置之間移動；和多個(gè)傳感器，在所述收縮位置，所述傳感器設(shè)置在所述多個(gè)分區(qū)中各分區(qū)周邊的至少一部分的周圍，在所述擴(kuò)展位置，所述多個(gè)分區(qū)中各分區(qū)的所述傳感器之間存在至少一個(gè)間隙，所述多個(gè)傳感器布置來使所述多個(gè)分區(qū)的第一分區(qū)中的至少一個(gè)間隙對準(zhǔn)所述多個(gè)分區(qū)中其上設(shè)置有傳感器的第二分區(qū)的一部分。
2. 權(quán)利要求1的脈沖渦流管線檢測裝置，其中所述多個(gè)分區(qū)中的各分 區(qū)均包括多個(gè)傳感器區(qū)段。
3. 權(quán)利要求2的脈沖渦流管線檢測裝置，其中所述多個(gè)傳感器的一部 分以直線陣列設(shè)置在所述多個(gè)傳感器區(qū)段的各區(qū)段上。
4. 權(quán)利要求1的脈沖渦流管線檢測裝置，包括控制模塊，所述控制模 塊向脈沖發(fā)生器提供信號，使所述脈沖發(fā)生器向驅(qū)動線圈傳送脈沖渦流輸 入，以激勵(lì)所述多個(gè)傳感器中的.至少一部分。
5. 權(quán)利要求4的脈沖渦流管線檢測裝置，其中所述驅(qū)動線圖鄰近所述 多個(gè)傳感器中的至少 一部分放置。
6. 權(quán)利要求1的脈沖渦流管線檢測裝置，包括預(yù)調(diào)節(jié)電路，所述預(yù)調(diào) 節(jié)電路用于接收來自所述多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)并對所述數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和限 幅。
7. 權(quán)利要求1的脈沖渦流管線檢測裝置，包括多項(xiàng)式擬合模塊，所述 多項(xiàng)式擬合模塊用于接收所述多個(gè)傳感器獲取的數(shù)據(jù)并計(jì)算多項(xiàng)式方程的 至少 一 個(gè)系數(shù)，所述多項(xiàng)式方程逼近相應(yīng)于所述接收數(shù)據(jù)的波形。
8. 權(quán)利要求7的脈沖渦流管線檢測裝置，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)用于存儲所述至少一個(gè)系數(shù)。
9. 一種管線檢測儀(PIG)，包括多個(gè)分區(qū)，所述分區(qū)彼此縱向間隔且適于在收縮位置和擴(kuò)展位置之間移動；多個(gè)傳感器，在所述收縮位置，所述傳感器設(shè)置在所述多個(gè)分區(qū)中各 分區(qū)周邊的至少一部分的周圍，在所迷擴(kuò)展位置，所述多個(gè)分區(qū)中各分區(qū) 的所述傳感器之間具有至少 一個(gè)間隙，所述多個(gè)傳感器布置來^f吏所述多個(gè)分區(qū)的第一分區(qū)中的至少一個(gè)間隙對準(zhǔn)所述多個(gè)分區(qū)中其上^:置有傳感器 的第二分區(qū)的一部分；數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)釆集模塊用于從所述多個(gè)傳感器接收相應(yīng)于 管線狀況的數(shù)據(jù)；和電源，所述電源用于向所述數(shù)據(jù)采集模塊供能。
10. 權(quán)利要求9的PIG，包括定位元件，所述定位元件用于確定所述 PIG在所述管線中的位置。
11. 權(quán)利要求9的PIG,其中所述多個(gè)分區(qū)中的各分區(qū)均包括多個(gè)傳感 器區(qū)段。
12. 權(quán)利要求11的PIG,其中所述多個(gè)傳感器的一部分以直線陣列設(shè) 置在所迷多個(gè)傳感器區(qū)段的各區(qū)段上。 —
13. 權(quán)利要求9的PIG,包括控制模塊，所述控制模塊向脈沖發(fā)生器 提供信號，使所述脈沖發(fā)生器向驅(qū)動線圈傳送脈沖渦流輸入，以激勵(lì)所述 多個(gè)傳感器的至少一部分。
14. 權(quán)利要求13的PIG，其中所述驅(qū)動線圈鄰近所述多個(gè)傳感器的至 少一部分放置。
15. 權(quán)利要求9的PIG,包括預(yù)調(diào)節(jié)電路，所述預(yù)調(diào)節(jié)電路用于接收 來自所述多個(gè)傳感器的教據(jù)并對所述數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和限幅。
16. 權(quán)利要求9的PIG,包括多項(xiàng)式擬合模塊，所述多項(xiàng)式擬合模塊 用于接收所述多個(gè)傳感器獲取的數(shù)據(jù)并計(jì)算多項(xiàng)式方程的至少一個(gè)系數(shù)， 所述多項(xiàng)式方程逼近相應(yīng)于所述接收數(shù)據(jù)的波形。
17. 權(quán)利要求16的PIG，其中所迷數(shù)據(jù)釆集系統(tǒng)用于存儲所述至少一 個(gè)系數(shù)。
18. —種評價(jià)管線的方法，包括驅(qū)動脈沖渦流測量裝置通過管線，所述脈沖渦流測量裝置包括多個(gè)分 區(qū)，所述多個(gè)分區(qū)中的各分區(qū)適于在收縮位置和擴(kuò)展位置之間移動，在所 述收縮位置，多個(gè)傳感器設(shè)置在所述多個(gè)分區(qū)中各分區(qū)周邊的至少一部分 的周圍且所述多個(gè)傳感器之間沒有間隙，在所述擴(kuò)展位置，設(shè)置在所述多 個(gè)分區(qū)中各分區(qū)上的傳感器之間存在至少一個(gè)間隙，所述多個(gè)傳感器布置來使得在所述擴(kuò)展位置設(shè)置在所述多個(gè)分區(qū)中第一分區(qū)周圍的傳感器之間 的所述間隙與所述多個(gè)分區(qū)中至少第二分區(qū)周圍的所述多個(gè)傳感器中至少 一部分的位置一致并與該位置縱向間隔；和將所述脈沖渦流測量裝置置于所述收縮位置，以沿所述管線的收縮部 分行進(jìn)。
19. 權(quán)利要求18的方法，包括向脈沖發(fā)生器提供信號，使所述脈沖發(fā) 生器向驅(qū)動線圈傳送脈沖渦流輸入，以激勵(lì)所述多個(gè)傳感器的至少一部分。
20. 權(quán)利要求18的方法，包括 接收來自所述多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)； 對所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波操作；和 對所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行限幅操作。
21. 權(quán)利要求18的方法，包括計(jì)算多項(xiàng)式方程的至少 一 個(gè)系數(shù)，所述多項(xiàng)式方程逼近相應(yīng)于所述接 收數(shù)據(jù)的波形。
22. 權(quán)利要求21的方法，包括將所述至少一個(gè)系數(shù)存儲在數(shù)據(jù)采集模塊中。
全文摘要
本發(fā)明提供一種脈沖渦流管線檢測裝置。該脈沖渦流管線檢測裝置包括多個(gè)分區(qū)，所述多個(gè)分區(qū)彼此縱向相隔且適于在收縮位置和擴(kuò)展位置之間移動；和多個(gè)傳感器，在收縮位置，所述多個(gè)傳感器設(shè)置在多個(gè)分區(qū)中各分區(qū)周邊的至少一部分的周圍，在擴(kuò)展位置，多個(gè)分區(qū)中各分區(qū)的傳感器之間存在至少一個(gè)間隙，所述多個(gè)傳感器布置來使多個(gè)分區(qū)的第一分區(qū)中的至少一個(gè)間隙對準(zhǔn)多個(gè)分區(qū)中其上設(shè)置有傳感器的第二分區(qū)的一部分。
文檔編號G01N27/90GK101360995SQ200680051533
公開日2009年2月4日 申請日期2006年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月30日
發(fā)明者安德魯·梅, 尤里·普洛特尼科夫, 施里達(dá)·納思, 王?，E 申請人:通用電氣公司