管道球形内检测器的若干问题研究

【摘要】：石油运输业经过多年的发展,已经成为流体运输业不可替代的重要方式。随着国民经济不断发展,管道发生泄漏事故的损失日渐严重,针对此的泄漏检测的重要性与日俱增。为了维护管道的安全正常运行,泄漏检测和监测、管道定位技术是重要的研究内容。 对于管道检测和泄漏定位,精度和可靠性以及便捷程度是关键。国内外针对于此也进行了很多研究,在学习了以往科技工作者的经验的基础上,已经在检测方法的探索上取得长足的进步。 本课题所设计的球形检测器,内部搭载声音传感器和加速度计以及磁力计等多种传感器,进行信号的采集和存储,通过解算得出泄漏位置信息。管道流体运动的过程中,当出现微小泄漏时,管壁和相邻流体内会形成异常声场,声传感器采集到检测球滚动沿途的声音信息,在发生泄漏处,直接将管道流体产生的声音信号采集到声音存储设备,同时加速度计和磁力计采集全程的路程和位移信息,经过对比计算求出泄漏精确位置。具有便捷高效的特点,满足了现代石油管道运输泄漏检测的需要。本论文着重介绍了该小尺寸检测球的机械体承压结构原理和若干关键技术。针对管道内的应用环境和硬件平台对耐压球壳不同结构提出一系列气密封指标,进行设计并改进耐压球壳。经过整体气密性实验证明,该设计方案能够达到检测要求。 检测球在有流体的管道内滚动时,采集声音不依赖于管道输送参数。使用大容量电池使可支持的检测距离长。针对减小采集声音信息中的噪音信号和增大检测球在管道流体中的滚动动力的要求,设计了检测球外部的球壳,优化声音采集和保证球体正常安全运行。 对球体在管道流体里运行状态和受力情况进行仿真分析,得出球体运行和受力情况和运动情况。通过仿真分析可知,检测球在管道流体中保持滚动前进状态,同时提出了针对利用加速度计信号求解距离信息的算法,并通过加速度计信息的采集和处理,经过实验室和现场试验,验证了该方法的可行。