管道载体雷达腐蚀漏点在线检测系统论文和设计-仇玉明

全文摘要

管道载体雷达腐蚀漏点在线检测系统，涉及油气管路的泄露检测系统，包括主机、中集站、油气管道和多个智能终端设备；中集站包括下行指令模块、雷达发射机和上行回传指令模块，主机与下行指令模块连接，下行指令模块连接雷达发射机，雷达发射机与油气管道相连接；每个智能终端设备均包括分布式雷达接收装置、数据采集系统、时分多路计算系统、信道转换系统、载体通讯模块、载体传输系统和电源，油气管道与分布式雷达接收装置相连，分布式雷达接收装置、数据采集系统、时分多路计算系统、信道转换系统、载体通讯模块、载体传输系统依次信号传输连接，载体传输系统与上行回传指令模块连接，上行回传指令模块与主机连接。无须停工可在线检测腐蚀漏点。

主设计要求

1.管道载体雷达腐蚀漏点在线检测系统，其特征在于：包括主机、中集站、埋入地下的油气管道和埋入地下的多个智能终端设备；所述中集站包括下行指令模块、雷达发射机和上行回传指令模块，所述主机与下行指令模块通讯连接，下行指令模块连接雷达发射机，雷达发射机通过信号线与油气管道相连接；每个智能终端设备均包括分布式雷达接收装置、数据采集系统、时分多路计算系统、信道转换系统、载体通讯模块、载体传输系统和电源，所述分布式雷达接收装置、数据采集系统、时分多路计算系统、信道转换系统、载体通讯模块、载体传输系统均与电源连接，所述油气管道通过信号线与分布式雷达接收装置相连接，分布式雷达接收装置、数据采集系统、时分多路计算系统、信道转换系统、载体通讯模块、载体传输系统依次信号传输连接，载体传输系统与上行回传指令模块连接，上行回传指令模块与主机通讯连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述管道载体雷达腐蚀漏点在线检测系统，其特征在于：所述主机与下行指令模块通过公用网连接，上行回传指令模块与主机通过公用网连接。

3.根据权利要求1所述管道载体雷达腐蚀漏点在线检测系统，其特征在于：所述电源采用高能电池。

4.根据权利要求1所述管道载体雷达腐蚀漏点在线检测系统，其特征在于：在所述油气管道上设置阴极保护系统。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及油气管路的泄露检测系统，特别涉及油气管道腐蚀漏点测系统。

背景技术

油气管道长时间运行会因腐蚀、机械破坏、地质破坏及管材自身缺陷等发生失效，是随着时间逐步形成的，严重时将导致火灾、爆炸、中毒，影响周边环境及人民群众的生命安全。现有的管道腐蚀检测设备往往需进入管道内部，通过超声波等检测介质以实现管道的检测处理，然而，上述检测过程必然使得管道停止工作，其对于生产效率造成一定的影响。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种无须停工的管道载体雷达腐蚀漏点在线检测系统。

本实用新型的目的是这样实现的：管道载体雷达腐蚀漏点在线检测系统，包括主机、中集站、埋入地下的油气管道和埋入地下的多个智能终端设备；所述中集站包括下行指令模块、雷达发射机和上行回传指令模块，所述主机与下行指令模块通讯连接，下行指令模块连接雷达发射机，雷达发射机通过信号线与油气管道相连接；每个智能终端设备均包括分布式雷达接收装置、数据采集系统、时分多路计算系统、信道转换系统、载体通讯模块、载体传输系统和电源，所述分布式雷达接收装置、数据采集系统、时分多路计算系统、信道转换系统、载体通讯模块、载体传输系统均与电源连接，所述油气管道通过信号线与分布式雷达接收装置相连接，分布式雷达接收装置、数据采集系统、时分多路计算系统、信道转换系统、载体通讯模块、载体传输系统依次信号传输连接，载体传输系统与上行回传指令模块连接，上行回传指令模块与主机通讯连接。

本实用新型各部分的功能是：1、主机就是一个指挥中心，由主机软件编程控制。主要任务是对中集站下发指令，并回收采集的数据进行分析自动生成。

2、中集站任务是接受主机指令，并将雷达探测的结果回传到主机。

3、雷达发射机属一维雷达，也就是利用金属导体传输雷达波，如对油气管道本体缺陷进行探测，需对油气管道的直径大小、设定功率、频率等参数。雷达发射机主要任务是接收主机探测指令，沿油气管道释放360度前向波，对油气管道本体进行缺陷探测。当油气管道出现腐蚀、泄漏点，雷达波发生变化。探测结果传递给分布式雷达接收装置。

4、智能终端设备用特定密封防水箱置放设备埋入地下，设备有管道载体通讯模块，载体传输系统、数据采集系统、时分多路计算系统、信道转换系统、分布式雷达接收装置、高能电池组等组成。

5、雷达探测不仅是对腐蚀、泄漏点进行单一探测，并对油气管道本体所有的缺陷进行探测，分布式雷达接收装置根据主机指令执行。例：探测管道腐蚀泄漏状况雷达接收装置就将雷达波、波形幅度变化、场强变化、电位变化等信息反馈给终端设备时分多路计算系统，计算的数据通过传输平台反馈到主机上，主机的软件系统自动生成曲线图。

中集站与埋地终端设备利用油气管道自身作为载体进行传输，形成地下管网通讯传输为一体的数据传输平台。将雷达探测的信息“活数据”传输给中集站，由中集站、公用网传递到主机。

6、电源给载体通讯模块、载体传输系统、数据采集系统、分布式雷达接收装置、信道转换系统、时分多路计算系统供电。

埋地油气管道的腐蚀及泄漏点是随时间逐步形成的，雷达探测技术就是将腐蚀与泄漏点的变化信息数据进行采集过来，主机软件根据采集的信息数据自动生成曲线图，时刻掌握油气管道健康状况，是防患于未然的实时在线检测手段。

本实用新型的主机与下行指令模块通过公用网连接，上行回传指令模块与主机通过公用网连接。

本实用新型的电源采用高能电池。

本实用新型在所述油气管道上设置阴极保护系统，阴极保护系统为阴极保护线，以通电的方法使油气管道成为阴极，由此减缓、避免腐蚀。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的原理框图。

图3为油气管道防腐层的检测示意图。

图4为油气管道漏点的检测示意图。

图5为管道微段等效电路图。

图6为等效电路图。

具体实施方式

如图1－4所示，管道载体雷达腐蚀漏点在线检测系统主要包括主机1、中集站2、埋入地下的油气管道6和埋入地下的五个智能终端设备5。

中集站2包括下行指令模块8、雷达发射机3和上行回传指令模块9，主机1与下行指令模块8通过公用网连接，下行指令模块8连接雷达发射机3，雷达发射机3通过信号线4与油气管道6相连接。每个智能终端设备5均包括分布式雷达接收装置16、数据采集系统14、时分多路计算系统13、信道转换系统12、载体通讯模块10、载体传输系统15和电源11。分布式雷达接收装置16、数据采集系统14、时分多路计算系统13、信道转换系统12、载体通讯模块10、载体传输系统15均与电源11连接，电源11采用高能电池。油气管道6通过信号线与分布式雷达接收装置16相连接，分布式雷达接收装置16、数据采集系统14、时分多路计算系统13、信道转换系统12、载体通讯模块10、载体传输系统15依次信号传输连接，载体传输系统15与上行回传指令模块9连接，上行回传指令模块9与主机1通过公用网连接。

在线检测时，主机1对中集站2下达命令，雷达发射机3接收主机1的探测指令，沿油气管道释放360度前向波，当雷达的高频电信号通过埋地油气管道传输时，由于防腐层的绝缘性能不一样，就会使电信号产生损耗和衰减，也就是使雷达高频电信号在通过时就带有了不同防腐层的绝缘特性的信息，主要表现在高频信号的电平强度的变化，只要检测到油气管道上任一点的高频电信号的电平和输入电平的对比就可实测传输常数，再根据传输常数计算出油气管道防腐层的绝缘电阻，通过对绝缘电阻状况的分析，就可知道防腐层破损及漏点7在油气管道上的分布情况。

其检测原理如下：

当高频电信号通过埋地油气管道传输时，理论上可视为单线——大地回路，这是一个十分复杂的不平衡网络。反映这个网络特性的参数很多，都是分布参数而且往往是变量。管道防腐层绝缘电阻就是这一网络一次参数之一，其数值为电信号沿管道纵向传输时任一微段对地电位与该段泄漏电流密度之比。如（1）式所示。

式中：

ν(x)为沿油气管道某微段对地电位，单位V；

j(x)为该微段横向泄露电流密度，单位A\/M；

R_{i<\/sub>为管道对地绝缘电阻，单位Ω·m。}

图5中，

若要求取管道绝缘电阻，需要了解高频信号沿管道传输时的所有一次参数，二次参数以及它们的相关性，将管道微段等效成图5所示的等效电路。

按图5所示等效电路得出管道传输线传输常数实部（设计图

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