低频电磁波在管道内检测外定位的应用
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信号 被 检 测 机 内 的接 收装 置 所 接 收 ， 作 为标 并
收稿 日期 ：０ ００ —８ ２ １— １１ ＊中 国石 油化 工 集 团 公 司 科 技 开 发 项 目 ， 目号 ：３ ５ １ 项 ＪＯ ｌ 。
记 信号 储 存起 来 （ 内定 位 数 据 清 零并 进 位 计 即
数 １ ） 次 。第 四步 ， 采用 增 量式 编码 器 测量 旋转
行里 程 轮修 正 。第 三 步 ， 管 道 内部 定 位 信 息 将
与地 面标 志 点联 系起 来进 行 外定 位 。在 被测 管
道所 经 过 的地 面 上 ， 隔 一 定 的距 离设 置 一些 间
超低 频信 号 发射 器作 为 清零 信 号源 。 当管道 检
测机 经 过 某 一 超低 频 信 号发 射 器 时 ， 发 射 的 其
道 内检 测 技 术 是 将 各 种 无 损 检 测 （ Ｔ） 备 ＮＤ 设
出里 程 轮 内定位 、 艺 点 （ 缝 ） 正 、 定位 修 工 焊 修 外 正、 转角 定 位 四 步 综 合 检 测 定 位 方 法 ， 图 １ 如
所示 。
加 在 岛清 管 器 （ Ｉ 上 ， 原 来 用 作 清 扫 的非 Ｐ Ｇ） 将
摘
要 油 气 长 输 管 道 的安 全 检 测 已越 来 越 受 到 人 们 的 重 视 。管 道 内 检测 是 最 重 要 的管 道
安 全 检 测 方 法 之 一 。扫 描 检 测 需 要 实 时确 定 检 测 位 置 ， 记 录 以备 检 测 完 成 后 从 地 面 准 确 的定 位 管 道 并
第１ ８卷
第 ２期
北京 石 油化 工学 院学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｉｎ ｎ ｔ ｕ ｅｏ ｏ ｒ ａ ｆＢｅｊ ｇ Ｉ ｓ ｉ ｔ ｆ ｉ ｔ
Ｐｅ ｒ ～ ｈｅ ｃ ｌＴｅ ｈｎ ｏ ｔ ｏ ｃ ｍｉ ａ ｃ ｏｌ ｇｙ
Ｖｏ ． ８ ＮＯ ２ １１ ．
２１ ０ ０年 ６月 Biblioteka 图 １ 定 位 系统 原 理
智 能改 为有 信 息采 集 、 处理 、 储等 功能 的智能 存
型管道 缺 陷 检 测 器 （ ＭＡＲ Ｉ ， 过 清 管 Ｓ Ｔ Ｐ Ｇ） 通 器 在管 道 内 的运动 ， 到检 测 管道 缺陷 的 目的 。 达 针 对管 道 外检 测 技术 存 在 的 问题 ， 内检测 技 管 术 虽 然不 存 在 这 些 问 题 ， 是 同时 也 带来 了一 但 些新 的问题 。当检 测器 在管 道 内运 行 时采集 超
Ｊ ｎ ２ １ ｕ ．０ ０
低 频 电磁 波 在 管 道 内检 测 外 定 位 的应 用 ＊
徐 云 戴 波 谢 祖 荣 田小 平。
（． 京 化 工 大 学 信 息 科 学 与 技 术 学 院 ， 京 １ ０ ２ ； ． 京 石 油 化 工 学 院信 息 工 程 学 院 ， 京 １ ２ １ ） １北 北 ００９ ２北 北 ０ ６ ７
第 一步 ， 内定位 采用 里 程 轮计数 ， 是最 基 这 本 的定 位方 式 。检 测器 上 的里 程计 是根 据记 录 车 轮 的 累计 转 数 ， 乘 其 周 长 而计 算 出管 道 猪 再 行驶 过 的里 程 。使 用里 程计 定 位时 的误 差 主要 来 自以下 两 个 方 面 ： 方 面 是 计 数误 差 （ 一 空转 、 打滑 、 行 、 滑 蠕滑 ） 另一 方 面是 轮径磨 耗 。第 二 ； 步， 采用 位置 确定 的焊缝 、 兰 等特殊 工 艺点 进 法
关 键 词 管 道 内 检 测 ；外 定 位 ；ＡＮＳ ；磁 场 强 度 ＹＳ ＴＰ ９ ． ； ３ １ ９ ＴＭ９ ６ １ ３ ．
中图法分类号
世 界 各地 越来 越 多地关 注 管道 泄漏 的安全 和环境 问题 。在 管 道 事 故 中 ， 蚀 、 工 、 料 腐 施 材 缺 陷 及 外 部 干 扰 是 造 成 管 道 故 障 的 主 要 原 因Ｅ２。 目前 对管 道 检测 主要 有 两种方 法 ： 种 ＞３ 一 是 管道 外 检测 技术 ， 一种 是 管道 内检 测技 术 。 另 管 外检 测技 术 不适 用 于公路 、 路 、 铁 海洋 等 区域 下 的管 道 ， 法 实现 对管 道 的全 面 检测 ¨ 。管 无 ３ ］
３ ６
北京 石油化 工学 院学 报
２１ 第 １ ０ ０年 ８卷
角度 进 行 转 角 定 位 。编 码 器 固定 于 舱 盖 内 中 心 ， 于修 正 检测 机 在 管 内行 走 时发 生 偏转 而 用
声 回波信 号 和定 位 信 号 ， 开 管 道后 需 要 对 信 离
号 做 离线 处 理 和 分 析 ， 到 缺 陷 的性 质 和缺 陷 得 所 在 的位 置 。甚 至 当检 测器 在 管道 内有 故 障需 要 人 工处 理 时 ， 道 外 的 操 作 人 员须 知道 检 测 管 器在 管 内所 处 位 置 ， 此解 决 检 测 器 在 管 道 ］因 内定 位 问题 就 显 得 尤 其 的重 要 。 因此 ， 者 提 笔
腐 蚀 缺 陷 的位 置 ， 因此 准 确 的进 行 检 测 定 位 是 管 道 内 检 测 的 技 术 关 键 。笔 者 提 出 里 程 轮 内 定 位 、 艺 点 工
（ 缝 ） 正 、 定 位 修 正 、 角 定 位 四步 综 合 检 测 定 位 方 法 。其 中外 定 位 修 正 通 常 采 用 低 频 电 磁 波 定 位 焊 修 外 转 的 方 法 对 管 道 内检 测 器 的 里 程 计 数 进 行 修 正 米 提 高 定 位 的精 度 。通 过 建 立 管 道 内检 测 外 定 位 的 模 型 ， 推 导 出 管 道 内磁 场 强度 的 计 算 公 式 。采 用 美 国 ＡＮＳ ＹＳ软 件 对 该 模 型 进 行 仿 真 ， 真 结 果 与 实 验 数 据 仿 相 符 合 。这 对 进 一 步 了解 低 频 电 磁 波 外 定 位技 术 有 重 要 意 义 。
收稿 日期 ：０ ００ —８ ２ １— １１ ＊中 国石 油化 工 集 团 公 司 科 技 开 发 项 目 ， 目号 ：３ ５ １ 项 ＪＯ ｌ 。
记 信号 储 存起 来 （ 内定 位 数 据 清 零并 进 位 计 即
数 １ ） 次 。第 四步 ， 采用 增 量式 编码 器 测量 旋转
行里 程 轮修 正 。第 三 步 ， 管 道 内部 定 位 信 息 将
与地 面标 志 点联 系起 来进 行 外定 位 。在 被测 管
道所 经 过 的地 面 上 ， 隔 一 定 的距 离设 置 一些 间
超低 频信 号 发射 器作 为 清零 信 号源 。 当管道 检
测机 经 过 某 一 超低 频 信 号发 射 器 时 ， 发 射 的 其
道 内检 测 技 术 是 将 各 种 无 损 检 测 （ Ｔ） 备 ＮＤ 设
出里 程 轮 内定位 、 艺 点 （ 缝 ） 正 、 定位 修 工 焊 修 外 正、 转角 定 位 四 步 综 合 检 测 定 位 方 法 ， 图 １ 如
所示 。
加 在 岛清 管 器 （ Ｉ 上 ， 原 来 用 作 清 扫 的非 Ｐ Ｇ） 将
摘
要 油 气 长 输 管 道 的安 全 检 测 已越 来 越 受 到 人 们 的 重 视 。管 道 内 检测 是 最 重 要 的管 道
安 全 检 测 方 法 之 一 。扫 描 检 测 需 要 实 时确 定 检 测 位 置 ， 记 录 以备 检 测 完 成 后 从 地 面 准 确 的定 位 管 道 并
第１ ８卷
第 ２期
北京 石 油化 工学 院学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｉｎ ｎ ｔ ｕ ｅｏ ｏ ｒ ａ ｆＢｅｊ ｇ Ｉ ｓ ｉ ｔ ｆ ｉ ｔ
Ｐｅ ｒ ～ ｈｅ ｃ ｌＴｅ ｈｎ ｏ ｔ ｏ ｃ ｍｉ ａ ｃ ｏｌ ｇｙ
Ｖｏ ． ８ ＮＯ ２ １１ ．
２１ ０ ０年 ６月 Biblioteka 图 １ 定 位 系统 原 理
智 能改 为有 信 息采 集 、 处理 、 储等 功能 的智能 存
型管道 缺 陷 检 测 器 （ ＭＡＲ Ｉ ， 过 清 管 Ｓ Ｔ Ｐ Ｇ） 通 器 在管 道 内 的运动 ， 到检 测 管道 缺陷 的 目的 。 达 针 对管 道 外检 测 技术 存 在 的 问题 ， 内检测 技 管 术 虽 然不 存 在 这 些 问 题 ， 是 同时 也 带来 了一 但 些新 的问题 。当检 测器 在管 道 内运 行 时采集 超
Ｊ ｎ ２ １ ｕ ．０ ０
低 频 电磁 波 在 管 道 内检 测 外 定 位 的应 用 ＊
徐 云 戴 波 谢 祖 荣 田小 平。
（． 京 化 工 大 学 信 息 科 学 与 技 术 学 院 ， 京 １ ０ ２ ； ． 京 石 油 化 工 学 院信 息 工 程 学 院 ， 京 １ ２ １ ） １北 北 ００９ ２北 北 ０ ６ ７
第 一步 ， 内定位 采用 里 程 轮计数 ， 是最 基 这 本 的定 位方 式 。检 测器 上 的里 程计 是根 据记 录 车 轮 的 累计 转 数 ， 乘 其 周 长 而计 算 出管 道 猪 再 行驶 过 的里 程 。使 用里 程计 定 位时 的误 差 主要 来 自以下 两 个 方 面 ： 方 面 是 计 数误 差 （ 一 空转 、 打滑 、 行 、 滑 蠕滑 ） 另一 方 面是 轮径磨 耗 。第 二 ； 步， 采用 位置 确定 的焊缝 、 兰 等特殊 工 艺点 进 法
关 键 词 管 道 内 检 测 ；外 定 位 ；ＡＮＳ ；磁 场 强 度 ＹＳ ＴＰ ９ ． ； ３ １ ９ ＴＭ９ ６ １ ３ ．
中图法分类号
世 界 各地 越来 越 多地关 注 管道 泄漏 的安全 和环境 问题 。在 管 道 事 故 中 ， 蚀 、 工 、 料 腐 施 材 缺 陷 及 外 部 干 扰 是 造 成 管 道 故 障 的 主 要 原 因Ｅ２。 目前 对管 道 检测 主要 有 两种方 法 ： 种 ＞３ 一 是 管道 外 检测 技术 ， 一种 是 管道 内检 测技 术 。 另 管 外检 测技 术 不适 用 于公路 、 路 、 铁 海洋 等 区域 下 的管 道 ， 法 实现 对管 道 的全 面 检测 ¨ 。管 无 ３ ］
３ ６
北京 石油化 工学 院学 报
２１ 第 １ ０ ０年 ８卷
角度 进 行 转 角 定 位 。编 码 器 固定 于 舱 盖 内 中 心 ， 于修 正 检测 机 在 管 内行 走 时发 生 偏转 而 用
声 回波信 号 和定 位 信 号 ， 开 管 道后 需 要 对 信 离
号 做 离线 处 理 和 分 析 ， 到 缺 陷 的性 质 和缺 陷 得 所 在 的位 置 。甚 至 当检 测器 在 管道 内有 故 障需 要 人 工处 理 时 ， 道 外 的 操 作 人 员须 知道 检 测 管 器在 管 内所 处 位 置 ， 此解 决 检 测 器 在 管 道 ］因 内定 位 问题 就 显 得 尤 其 的重 要 。 因此 ， 者 提 笔
腐 蚀 缺 陷 的位 置 ， 因此 准 确 的进 行 检 测 定 位 是 管 道 内 检 测 的 技 术 关 键 。笔 者 提 出 里 程 轮 内 定 位 、 艺 点 工
（ 缝 ） 正 、 定 位 修 正 、 角 定 位 四步 综 合 检 测 定 位 方 法 。其 中外 定 位 修 正 通 常 采 用 低 频 电 磁 波 定 位 焊 修 外 转 的 方 法 对 管 道 内检 测 器 的 里 程 计 数 进 行 修 正 米 提 高 定 位 的精 度 。通 过 建 立 管 道 内检 测 外 定 位 的 模 型 ， 推 导 出 管 道 内磁 场 强度 的 计 算 公 式 。采 用 美 国 ＡＮＳ ＹＳ软 件 对 该 模 型 进 行 仿 真 ， 真 结 果 与 实 验 数 据 仿 相 符 合 。这 对 进 一 步 了解 低 频 电 磁 波 外 定 位技 术 有 重 要 意 义 。