基于虚拟仪器技术的储罐底板缺陷检测器
基于漏磁检测技术的储罐底板缺陷判定与评估
基于漏磁检测技术的储罐底板缺陷判定与评估摘要储罐在长期的生产运行中，底板非常容易发生腐蚀，并且储罐底板的腐蚀等缺陷不易检测。
尤其是在石油石化行业，储罐底部的腐蚀穿孔是储罐安全的重要隐患，威胁到生产和生命安全。
漏磁检测技术作为一种无损检测技术，能够适用于储罐底板的检测和评价，具有扫描效率高、检测结果准确等优势，已经成功应用在储罐无损检测中。
关键词漏磁检测；储罐底板；缺陷前言石油石化行业中，储罐是储装和运送原油、成品油以及石化产品的重要设备。
但是，由于储罐制造水平、施工工艺以及使用管理等多方面因素，储罐物料泄露事件时有发生。
大型的常压储罐检测，采用停产、倒空、清罐、割板检查的传统检测方式，耗时长、工作量大、经济成本高，已经不能满足原油储备及运送的需求，迫切需要一种能够实现不开罐快速安全检测的仪器。
漏磁检测技术直接用于表面有漆层覆盖的铁磁构件，并且从构件的外部检测出内部的缺陷，同时可以根据漏磁信号对储罐缺陷的大小和深度做出评估。
本文主要研究漏磁检测系统的主要组成部分，以及漏磁检测技术对储罐底板不同缺陷的判定与评估。
1 漏磁检测的基本原理及特点根据物理学知识可知，任何物质都具有磁性，只是磁性的强弱不同。
漏磁检测的基本原理建立在铁磁性材料具有高磁导率的基础上，并且铁磁材料缺陷处的磁导率明显小于铁磁材料本身的磁导率。
铁磁性材料在磁场中被磁化时，理论上磁力线应全部通过铁磁材料并且构成闭合的磁路。
但是，如果材料便面出现缺陷，磁导率就会发生变化，磁阻增大并阻碍磁力线沿着该方向流动，磁力线会绕过缺陷重新进进入到铁磁材料中，在缺陷附近就出现了漏磁场[1]。
2 漏磁檢测仪器的系统组成储罐底板缺陷漏磁检测仪由硬件系统和软件系统组成，硬件系统主要包括了磁化系统、数据采集系统、驱动系统、定位系统、供电及其他附属结构。
磁化系统由磁铁、极靴、衔铁等构件组成。
数据采集系统包括数字化仪、霍尔传感器、编码器、工控机等，数据采集系统可以直接采集真实可靠的漏磁信号，为储罐底板缺陷的漏磁检测提供数据支持。
基于Labview的储油罐监测系统设计
我国储备油库点众多，实时准确地掌握油库信息并 确保储存安全，一直是监管工作的重点。伴随着经济的发 展，油库规模的不断扩大和油罐数量的不断增加，对油罐 区的管理和监控提出了越来越严格的要求，特别是对油库 管理的数字化水平提出了更高的要求。同时，随着互联网 信息技术、计算机技术与仪表技术的不断提高，以及数字 化管理系统在生产过程中的监测成功应用，使得生产的数 字化水平大大提升，为油库监管系统的建立提供了技术支 持 [1-4]。储油罐作为油库储存油品的主要工具，一直是安 全生产的重点监控对象，储油罐的液位、温度等参数的 测量准确性、可靠性十分重要，一直是监控的重点指标。
基于 Labview 的储油罐监测系统设计
江苏信息职业技术学院 徐敏 沙晶晶 陈香
针对储油罐实时监测的现实需求，本文设计了一个 基于 89S51 单片机和 Labview 虚拟仪器技术于一体的远 程监测系统，系统能对储油罐的温度、液位进行远程实 时监测。监测系统由下位机和上位机两部分组成，其中 下位机由温度传感器、磁致伸缩液位传感器、PCF8591 AD 芯片和 89S51 单片机组成，而上位机由 Labview 虚 拟仪器监控界面组成，上下位机通过网络进行数据通讯， 能够对储油罐的液面和温度参数进行实时监控，同时具 有报警阈值设定、数据保存和历史查询功能。测试表明， 该系统具有界面直观、操作简单、传输实时等优点，具 有较高的实用价值。
基于虚拟仪器的PCB缺陷检测系统的开发
ＳＳＰＡＴ Ｅ 统 践 Ｙ ＲＣＩ 系 实 Ｃ
基于虚拟仪器 的Ｐ Ｂ 陷检测系统 的开发 Ｃ 缺
崔怀峰’ 杜遥雪 ’ 王昌民２ （ ． 邑大学机电工程学院 广东江门 ５ ９２ ；２深圳 中富电路有限公司 广东深期Ｉ １ １４） １ 五 ２０ ０ ． ５ ８ ０
摘要： 将虚拟仪器技 术应用到Ｐ 缺 陷检 测 中，利用Ｌ ｂ Ｅ ＣＢ ａＶＩＷ的 高效灵活的编程特点及 Ｉ ＭＡＱ—Ｖ ｓｏＮ强大的图像处 ＩＩ 理功能开发 了一套视 觉检测 系统 。检测采用参考比较 法原理 ，重点研 究图像的缺 陷ｉ ， Ｘ￣ ，先对被测Ｐ Ｂ图像与标准Ｐ Ｂ图 １ ｃ Ｃ 像进行异或运 算 ，提 取差异 ；再对差异进行 边缘检 测和粒子过滤 以提取缺 陷 ；然后通过 比较运 算和伪 彩 色增强检 测 出缺 陷，通过 粒子 分析报告精确定位缺陷位置。实验表 明通过检测 系统可以有效地对Ｐ Ｂ Ｃ 光板的短路、断路 、凸起 和凹坑等缺
１ 、２ 图像采 集卡 图像 采集 卡 的主 要 功 能是 把摄 像 机 的连 续模 拟 视频 信 号 转 换成 为离 散 的数 字量 Ｉｏ 图像采 集 卡 使用 ＮＩ 司 出品 的 Ｐ Ｉ ’ １ 公 Ｃ一 １ ０ 黑 白图像 采集 卡 。 ４９ １ 、３ ＣＣＤ摄像 机 同其他 类 型的传 感 器相 比 ，Ｃ Ｄ 感 器具 有很 多优 点 Ｊ Ｃ传 ，
公式 ： Ｄ（ ） ｉ ＝ 系统 的软件 设计
２ １系统 界 面 设 计 ．
系统 软件 开 发平 台选 择美 国 国家 仪器 公司 的 Ｌ ｂ ｌＷ和 配 ａＶＥ 套的 图像处理 软件 包 Ｉ ＱＶＳＯ 。 系统 软件 的设计 具 有模 块 ＭＡ ＩＩ Ｎ 化 的特 点 ，使 系统 结 构清 晰 、容 易 维护 和 扩展 。 整 个界 面主 要 包括 图像 预 处理 和 图像缺 陷识 别两部 分 ，如图 １ 示。 所
基于LSTM的储罐底板缺陷识别
基于LSTM的储罐底板缺陷识别
潘勇
【期刊名称】《工业控制计算机》
【年(卷),期】2024(37)4
【摘要】储罐底板因腐蚀穿孔或疲劳裂纹引起的泄漏是常压储罐的主要失效形式。
储罐底板的检测通常采用电磁技术,利用永磁体磁化钢板产生的漏磁效应进行缺陷
检测,但这种检测方法无法区分钢板中的裂纹缺陷与腐蚀缺陷,给后期处理带来不便。
以包含裂纹缺陷及腐蚀缺陷的磁检测信号作为数据源,建立基于LSTM(长短期记忆)的一维时序神经网络模型,实现储罐底板缺陷分类识别。
结果表明:基于LSTM的神经网络模型,可以快速实现储罐底板缺陷的分类识别,对钢板裂纹缺陷的识别准确率
为96%,对钢板腐蚀缺陷的识别准确率为92%。
【总页数】4页(P29-31)
【作者】潘勇
【作者单位】河北省特种设备监督检验研究院邯郸分院
【正文语种】中文
【中图分类】TE9
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1.基于导波的储罐底板缺陷横波检测研究
2.基于PSO-LS-SVM的储罐底板缺陷量化方法研究
3.基于三维漏磁场信号的储罐底板水平凹槽形缺陷量化方法研究
4.基
于超声Lamb波技术的储罐底板缺陷检测分析5.常压储罐底板上下表面缺陷漏磁检测信号识别技术研究
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基于GPS、GSM和单片机的储罐显示仪
基于GPS、GSM和单片机的储罐显示仪
刘娜
【期刊名称】《广东通信技术》
【年(卷),期】2016(036)003
【摘要】储罐液位的精确计量对生产厂库存管理及经济运行影响很大，但是国内
许多大型储罐的液位计量采用人工方法，有很多弊端。
为了能够做到实时动态测量数据，避免安全事故，为生产管理和决策提供准确的数据，要求储罐液位检测显示仪趋向于微型化、智能化，因此文章介绍一种用MSP430单片机制作的储罐显示仪。
用显示仪取代液位计及压力表，文章给出了硬软件设计方案。
显示仪通过GPS精确定位储罐，通过GSM网络实现储罐显示仪的数据无线传输和检测，真正实现储罐远程监控和自动化管理。
经过理论和现场实验表明，该显示仪测量精度高，安全可靠，超低功耗。
同时方便现场操作和安装维护，降低了劳动强度，取得了良好的经济效益，是比较好的储罐液位测量解决方案。
【总页数】5页(P68-72)
【作者】刘娜
【作者单位】辽宁机电职业技术学院信息工程系
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于STC单片机GSM、GPS车载定位报警系统的设计 [J], 杨静;王收军
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储油罐AI检测分析装置获奖科研报告
储油罐AI检测分析装置获奖科研报告摘要：本检测装置是检测，数据分析储油罐质量安全问题的人工智能装置。
属于AI技术与创新领域。
其主要功能是对于油罐具体数据给出精准分析，给予工作人员更加可靠性高的数据。
方便及时检修油罐，杜绝危险。
第一次将AI技术与石油行业相结合，对其石油行业的发展有重大意义。
引言我国目前是世界第一大石油进口和消费国。
储油罐是一种储存油品的容器。
在管道运输中是输油管的油源接口。
按建筑特点可分为地上油罐、地下油罐和山洞油罐。
转运油库、分配油库及企业附属油库一般宜选用地上油罐，而具有战略意义的储备油库及军用油库常选用山洞油罐、地下油罐和半地下油罐。
按材质可分为非金属油罐和金属油罐两大类。
非金属油罐包括钢筋混凝土油罐以及用于军队野战油库的耐油橡胶软体油罐、玻璃钢油罐和塑料油罐等。
金属油罐按形状又可分为立式圆柱形、卧式圆柱形和球形等三种。
由于油罐自身体积庞大检测细微问题较为困难至今还没有特别优良的检测质量的方法。
人工智能（Artificial Intelligence），英文缩写为AI。
它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。
人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。
人工智能从诞生以来，理论和技术日益成熟，应用领域也不断扩大，可以设想，未来人工智能带来的科技产品，将会是人类智慧的“容器”。
人工智能可以对人的意识、思维的信息过程的模拟。
人工智能不是人的智能，但能像人那样思考、也可能超过人的智能。
一.储油罐检测数据装置这个检测装置是检测，数据分析储油罐质量安全问题的人工智能装置。
属于AI技术与创新领域。
其主要功能是对于油罐具体数据给出精准分析，给予工作人员更加可靠性高的数据。
方便及时检修油罐，杜绝危险。
第一次将AI技术与石油行业相结合，对其石油行业的发展有重大意义。
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第28卷第4期增刊2007年4月仪器仪表学报Chinese Journal of Scientific Instr umentVol 128No 14Apr 12007基于虚拟仪器技术的储罐底板缺陷检测器3黄松岭,赵 伟,宋小春,王 |(清华大学电机系电力系统国家重点实验室 北京 100084)摘 要:石化行业普遍使用直径数十米的钢制储罐储存石油、天然气和其他化工原料,在腐蚀、应力等环境作用下,储罐底板在长期服役后会出现腐蚀缺陷,对这些缺陷进行检测是保证储罐安全运行和视情维护的重要依据。
本文介绍了基于虚拟仪器技术的储罐底板缺陷漏磁检测器,具体包括机械扫查装置、传感器模块、数据采集与传输模块、数据分析处理软件等。
实验研究和现场应用证明,该检测器能实现对储罐底板的快速普查、缺陷的准确定位及量化,具有较高的检测灵敏度和可靠性。
关键词:虚拟仪器;储罐底板;漏磁检测;数据采集;缺陷量化Defects inspection system for tank floor s based o n virtu al instr ument techniqueHuang Songli ng ,Zhao Wei ,Song Xiaochun ,Wang Shen(S tate Key L ab of P ower S ystems ,D epa rt ment of Elect rical En gineer ing ,Tsi nghua U ni versi ty ,Bei jing 100084,China )Abstract :Steel t anks wi t h diameter s of tens of meter s are used to store oil ,gas and ot her chemical materials i n t he pet roleum indust ry.Tank floor s wil l have corro sion defect s under corrosion a nd st ress environme nt af 2t er long 2ti me service.Detection of t hese defect s is critical for t ank πs saf e operation and mai nt enance.Thi s pa 2per int roduces a def ect s i nspect ion syst em for t ank floors ba sed on virt ual i nst rument techni que.The i nspec 2t ion system i ncl udes mecha nical sca nni ng modul e ,sensors ,data acqui sition a nd t ra nsmi ssion module ,data a 2nal ysi s soft ware.The inspection expe ri me nt and i ndust rial application de monst rated t ha t t he syst em could scan t ank floor quickly ,locat e and size defect s acc urately ,and i t had hi gh sensit ivit y a nd relia bili t y.K ey w or ds :virt ual i nst rument ;t ank floor ;magnetic fl ux lea kage t esti ng ;dat a acquisition ;defect s quantifi 2cat ion 3基金项目国家自然科学基金(535)资助项目1 引 言储罐是油库、港口和石油化工企业存储液体原料和中间产品的重要装置。
随着石化工业的快速发展以及国家战略原油储备体系的逐步建立,我国储罐数量和容量都在迅速增加。
因此,加强对储罐的质量监测,提高检测效率和检测结果的可靠性,已成为确保储罐安全运行的必要条件。
位于储罐最底层的底板工况极为恶劣,是储罐最容易发生腐蚀的区域[1]。
储罐一旦发生泄漏,往往会引起大火、爆炸和环境污染等灾难性事故,导致重大经济和财产损失。
为了实现对储罐底板的快速普查并对其腐蚀缺陷做出定量评价,人们研究出了多种方法[2]。
其中,漏磁无损检测法直接利用储罐底板材料固有的良好导磁性能,具有原理简单、检测速度快、不受储罐底板表面油污及其他非导磁覆盖物限制等优点,在储罐底板腐蚀缺陷检测方面表现出独特的优势。
美国石油学会颁布的《储罐检测、维修、更换和重建》标准A PI St d 65322001中规定,“内部开罐检验时,应采用漏磁技术对储罐底板的腐蚀状态进行扫描检测”[3]。
英国Silverwi ng 公司开展储罐底板漏磁检测技术研究较早,其研制的FLOORM 型8:00017A P 2000 第4期增刊黄松岭等:基于虚拟仪器技术的储罐底板缺陷检测器201储罐底板检测仪已取得了较好的应用效果,在中国也有用户,但从实际应用情况看,该检测仪尚存在检测灵敏度和量化精度均不高、软件使用不方便、电机驱动轮易打滑等不足。
国内一些单位也开展了相应的研究工作[2,4],但所研制的罐底检测器通道数较少,属于中低清晰度检测器。
本文基于国内外研究现状[5]和已有的研究基础[628],开发了一种基于虚拟仪器技术的高清晰度储罐底板缺陷漏磁检测器,同已有设备相比,该检测器具有更高的检测灵敏度和缺陷量化精度,本文介绍了其技术实现方法。
2 储罐底板漏磁检测器结构储罐底板漏磁检测器的结构框图如图1所示,它主要包括传感器模块(含磁化装置和检测探头)、数据采集与传输模块、机械扫查与运动控制模块和检测数据分析处理软件等。
在可调速直流电机及其传动机构的驱动下,传感器模块沿直线运动,其漏磁探头对储罐底板进行扫查,探头阵列输出的漏磁检测信号经过放大、滤波等预处理后,由数据采集与传输模块实现模数转换,并经增强并口(enhanced parall el port,EPP口)进入笔记本电脑进行分析处理,以实现数据显示、缺陷识别和量化分析。
图1 储罐底板漏磁检测器结构框图2.1 磁化及传感器模块磁化是漏磁检测的前提,如果磁化得不充分,缺陷不能引起可被探头检出的漏磁场。
因此,磁化合适与否是影响漏磁检测器性能的关键。
一般来说,外加磁场越强,铁磁构件被磁化得越充分,缺陷处产生的漏磁场也就越大。
所以,为了提高检测的灵敏度和可靠性,通常采用尽可能强的外加磁场来磁化储罐底板。
但对储罐底板漏磁检测器而言,磁化场越强,所要求的永磁体体积就越大,这势必使检测器的尺寸、重量增加,进而给检测器进出储罐带来困难。
再有,外加磁场越强,所产生的磁吸附力也越大,这就要求检测器有更大功率的驱动电机。
因此,对于较厚的储罐底板,一般都采用近饱和磁化的方法,以实现检测器尺寸、驱动电机功率、检测灵敏度及检测效率之间的优化配置。
磁场测量元件主要有霍尔元件、感应线圈、磁通门传感器、磁敏电阻及磁敏二极管等。
相比于其他检测元件,霍尔元件制造工艺成熟,稳定性、温度特性等都较好,是测量漏磁场的首选元件。
为此,在储罐底板漏磁检测探头的设计上,根据磁场测量范围和输出电压的大小,选用了SS495A1霍尔元件作为检测元件。
为了增大一次扫查所覆盖的范围,并提高缺陷空间分辨率,将36片霍尔元件按一定方式组成阵列,构成漏磁检测探头,通过多通道数据采集,实现对储罐底板缺陷的高清晰度检测。
2.2 数据采集与传输模块数据采集和传输模块是检测器硬件设计的核心,它不仅要完成检测数据的采集和传输,而且还要及时将里程轮信息传递给上位机,以实现对缺陷的准确定位。
为保证数据采集的精度和速度,选择集成有模数转换器的单片机与模拟多路开关相配合,实现了多通道数据的高速采集。
数据采集和传输模块主要由增益放大、A/D转换、缓存以及计算机I/O接口等电路单元组成,其结构框图如图2所示。
图2 数据采集与传输模块的结构框图由于受现场环境及多种噪声成分的影响,储罐底板腐蚀缺陷的漏磁信号一般较弱,因此,在采集数据前,须借助预处理电路对多路传感器输出信号进行放大和滤波,以消除或抑制这些信号中的噪声干扰,提高其信噪比;同时,根据A/D采样精度、采样率、片内数据存储空间大小以及工作主频等方面的具体要求,选择集成有模数转换器即ADC的单片机ADμC812作检测器的处理器,它在里程轮脉冲信号触发下,控制模拟多路开关的开断,快速、等间隔地实现对缺陷检测信号的采样和模数转换,并记录缺陷的位置信息。
数字化的检测信号先存储在先进先出(F IFO)暂存器中,然后,经EP P口传输至笔记本电脑。
2.3 机械扫查运动控制模块整个储罐底板检测器采用24V免维护可充电蓄电池供电,通过电源模块给出各部分所要求的电压。
为了实现扫查速度调节,采用脉宽调制(WM)方法调整V直流电机的供电,实现了检测器扫查速度在～的范围内连续可调。
8P2401m/s202 仪 器 仪 表 学 报第28卷3 虚拟仪器软件设计检测器的软件主要包含数据传输、数据分析和生成检测报告等部分。
其中,数据传输部分主要完成从EPP 口读取数据、实时显示采样数据以及在扫描结束时保存数据等工作。
鉴于漏磁检测数据量很大,但并无需进行复杂的访问和查询操作,因此直接使用文件方式保存检测数据。
而数据分析部分则要实现数据回放显示、数据分析处理、生成C 扫描数据云图和缺陷量化等功能。
所编制的软件能分别提供针对储罐底板上单独某个板块(某个局部)或整个储罐底板的检测报告,报告的内容主要包括板块图(或整个底板的图)和检出的腐蚀缺陷列表,而具体列表项包括缺陷所在板块、扫描编号,异常数据提示框的长、宽、面积、位置以及经量化得到的缺陷深度,等等。
整个储罐底板的检测报告由缺陷图根据所添加新板块和新扫描过程中用户输入的坐标参数自动生成,相比于依靠CAD 软件和人工操作相结合绘制储罐底图的方法,本检测器的软件更为方便快捷。
数据采集和分析软件系统主要工作在2种模式下:在“数据采集模式”下完成从EP P 收集数据、实时显示采样数据以及在扫描结束时保存数据的工作;在“数据浏览和分析模式”下完成数据回放显示、分析以及生成报告的功能。
采用L abV IEW 编写的软件用户界面主要由主窗口和工作管理器窗口构成,2个窗口互相配合共同完成程序逻辑和功能。
主窗口完成的工作包括采集数据以及浏览和分析数据,在图3中给出了处于数据浏览和分析模式下的主窗口(曲线图上给出了分析得到的6个异常数据区)。