管道内检测定位准确性的研究

1、管道内检测定位准确性的研究作者：日期:管道内检测定位准确性的研究作者亿郑树林.作者3（爪位地点邮编）摘 要：管道内检测腐蚀缺陷定位不准确.给管道的维护、检修芾来了不便目前国内外关于管 道腐蚀缺陷的检测方法的硏究已经逐步成熟但对管道内部缺陷准确定位的研究还不能满足管道维修 和完整性管理的需要.本文通过介绍了目前几种箒见管道内检测腐蚀缺陷定位方法分析了影响GPS定 位准确性的主要因素并给出了提高管道内检测腐蚀缺陷定位准确性的方法,为保障石油管道的安全运 行提供了实践经验和科学依据。关键词:管道内检测；缺陷定位；GPS定位中图法分类号：文献标识码：文童编号：Study o f p o s i tio

2、n i ng a c c u r ac y i n p i p e lin e in n er detec ti o nau t horl,ZHENG S hu-Iin # au t h or3(Uni t , Location. Z ip Cod e )Ab st ra c t:Corro s io n d c fects ina cc u r a c y po s iti o ning inpi p e 1 i ne inner d ctec t i o nb ringsi neon ven ienc e to pi peline mai n tenance an dover h aul.

3、 Tli cs tu d yo f p i p el i ne inner d c tec t ion me t hods has g r a d u ally matured at home and a broa d Howeve r,th cs t u dy o f inner defc ct ac c u r at eposilio n ing in pi p eline co u Idnot meetthe nc eds of p i pe 1 ine m ai n t enaiic candi nteg ritym a nagem c nt.Se v eraI common posi

4、tion i ng methods of c orrosion defcc t s in p ipel i ne inner d elect i on are introdu c ed in the a r tide. M a i n f a ctors are ail a lyzcd th a t a f fects lhe a cc ura cy of GPS posi t i on i n g an d m c t h o ds a re g i ve n that improves the p osition i ngac c urac y in p i p eline i nner

5、det c clion. S o pr a ct i cal experience a nd sc i enlif i c basisare p rovided to pipeline safe op e ration.Key wor d s： p i p eli n e inne r d etectio n ； d管道运输已成为继铁路、公路、水路、航空运 输以后的第五大运输工具,用以输送原油、天然气和 其它液气产品。随着西部油气田和海上油田资源的 开发,特别是西气东输工程的启动，对管道运输的要 求更加迫切。但是管道的老化、锈蚀、突发自然灾 害及人为破坏等,都会造成管道破裂乃至泄漏，如不 及时

6、发现并加以制止，不仅造成能源浪费、经济损 失、污染环境，而且会危及人身安全，甚至造成灾难 事故。所以长输管道泄漏检测和左位技术日益受到 人们的重视。管道内检测腐蚀缺陷定位不准确，给管逍的维护、 检修带来了不便。目前国内外关于管道腐蚀缺陷的 检测方法的研究已经逐步成熟，但对管道内部缺陷fe c t p o sit i oning： G PS posili o ning准确左位的研究还不能满足管道维修和完整性管 理的需要。本文首先介绍了目前几种常见泄位技术，针对 管道内检测中磁标记与腐蚀缺陷的左位，分析了在 左位过程存在的问题，并提出了提高管道内检测左 位准确性的方法，为保证管道安全运行，消除管道

7、 隐患奠泄了基础。1管道内检测腐蚀缺陷基本定位方法1.1里程轮法里程轮的测量精度受加工差异、管道内壁状况 （石蜡、油污引起打滑）、里程轮踏面花纹及磨损情 况、里程轮转动灵活性、管内螺旋焊缝引起里程轮 转动失常、检测器运行速度和测量距离、输送介质 （摩擦与介质阻力）等因素的影响。从泄位原理来 看,里程轮左位方法具有误差积累效应，测量精度将 随测量距离的增加而不断降低，最髙精度只能达到 0.2%,难以达到精确眾位的需要。因此，有研究者 提出了大量的结构改进方案及一些新的算法来提 髙里程轮定位精度。1.2加速度计定位加速度左位的基本原理是牛顿运动学圧律，物 体的运动距离是其加速度的二次积分。在管道内

8、检 测器上固定加速度计，并记录检测器前进方向的加 速度,结合采样时钟，在已知初始速度的前提下确左 任意时刻检测器在管道内经过的距离，实现管道内 泄位。由于管道倾斜，加速度计在管道内行进时受 到重力沿斜坡方向的分力作用，计算距离时需引入 重力加速度分星。1. 3惯性导航定位惯性导航系统（INS）左位是通过惯性元件（陀 螺仪和加速度讣）实现管道缺陷的角度和距离宦 位，陀螺仪可以理解为角速度传感器,可以测疑出物 体转动的角速度，通过一次积分就可以得到物体的 转动角度。加速度计就是测量物体加速度的传感 器，将加速度进行一次积分可以得到物体的速度， 再进行一次积分就能得到物体的位移。通过对检测 载体转动

9、角度和加速度的综合处理获得位移，实现 缺陷左位。INS也会由于时间和测量距离的增加精 度随之降低，误差具有时间和距离累积效应。1 .4 GPS定位技术GPS （全球龙位系统）系统包括三大部分:空间 部分为GPS卫星星座；地而控制部分为地面监控系 统：用户设备部分为GPS信号接收机。GPS的基 本立位原理是:卫星不问断地发送自身的星历参数 和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求 出接收机的三维位置，三维方向以及运动速度和时 间信息。采用G PS同步时间脉冲信号是在负压波的 基础上强化各传感器数据采集的信号同步关系，通 过采样频率与时间标签的换算分别确左管逍泄漏 点上游和下游的泄漏负压波的速

10、度，然后利用泄漏 点上下游检测到的泄漏特征信号的时间标签差就 可以确左管道泄漏的位置。采用GPS进行同步采集 数据，泄漏左位稱度可达到总管线长度的1%之内， 比传统方法精度提高近3倍。2管道内检测腐蚀缺陷其他定位方法2.1焊缝定位焊缝包括两种：环焊缝和螺旋焊缝.很拯不同的 现场开挖条件，可以选择不同的焊缝对管道内检测 腐蚀缺陷进行焊缝述位。检测内腐蚀时，在现场开挖 条件允许，既开挖点容易进行施工，管线上方无占压 的情况下，以环焊缝为参考点，对腐蚀缺陷进行左 位,这种方法要保证环焊缝与腐蚀缺陷之间无障碍 物（上堆等）：当现场开挖条件不允许，尤英腐蚀缺 陷在两个环焊缝中间位這时，需要将6点钟螺旋焊

11、 缝壺出来，依照检测软件曲线上6点钟螺旋焊缝与 内腐蚀缺陷的实际距离，即可准确定位内腐蚀缺陷 的位置。检测人员在开挖现场通过环焊缝进行腐蚀 缺陷的定位，如图1所示。图1检测人员定位缺陷2. 2磁标记定位目前，主要采取在埋设管线时每间隔一泄距离 设置磁标记，并同时测量和记录磁标记的地理位宜， 所设汁的管道检测器携带磁力讣和捷联惯导系统 （SINS）系统，检测时磁力汁可准确探测到管线沿 途的磁标,SINS系统则利用磁标的已知坐标信息进 行航迹修正，实现检测设备的精确管内左位（门。磁标记的主要作用就是泄位目标缺陷的实际 地理位置，结合管道内检测数据分析软件给出的信 息，借助GPS左位仪对腐蚀缺陷进行

12、精确的左位。 磁标记的埋设如图2所示。图2磁标记埋设现场2. 3地面标记系统管道检测器地而标记系统(ma r kcr)是管道检 测器的配套设备之一，也是检测器提髙宦位精度的 重要辅助设备，它能够检测并记录下检测器通过设 标参考点的时间。检测前，基准时钟设备对检测器电 子系统和地而标记器进行时间同步，检测器在管逍 内运行时，电子系统记录下管道上所有的管道特征 信息(阀门、三通、弯头、缺陷等)及其里程位置， 结合放置在参考点的地面标记器记录的时间数据， 检测结果可以得出缺陷到最近参考点的相对距离, 对缺陷进行准确左位。实质是采用地而标记将长输 管道分段(1公里左右),以减少里程轮龙位的累积误 差。

13、3提高腐蚀缺陷定位准确性的方法在管道内检测过程中，泄位包括两个方而：磁 标记和腐蚀缺陷，现场定位主要采用GPS左位仪进 行泄位，一般来说，影响左位准确度的主要有三个 因素,一是管道的实际走向，由于管道施工时，无法 保证管线的走向是一条直线，再加上地理因素，管道 会有拐弯、穿越等地方，而G PS只能定位直线距离, 这样GPS左位就会产生误差;二是检测器在管道内 运行时，里程轮会岀现打滑现象即里程轮不转，检 测器依靠输送介质滑行,这样也会导致GPS左位不 准：三是遇到障碍物、信号塔、高压线、光缆等干 扰时.GPS左位仪的信号较弱，使GPS怎位不稳龙, 同样会影响泄位精准度。经过经验丰富的检测人员

14、现场开挖验证，总结岀以下几种提髙腐蚀缺陷立位 准确性的方法：(1) 用GPS左位缺陷距离时，要比实际距离短 一些，因为管道无论如何铺设都不会是一条直线, 例如该缺陷在5#+ 1米左位点上游2 77. 1米，那么 以5#+1米左位点为起点，向上游走27 7.1米就 是缺陷的位置，但这是理论值，实际的管线并非直 线，因此，检测人员在泄位时，按照每100米缩短1 米的方法，走到上游2 7 3.5米左右,便可以左位该 缺陷的准确位置;若该缺陷附近存在弯头，则要根据 弯头的曲率半径进行缩短，曲率半径越大，弯头越 长，缩得越多。(2) 检测器的里程轮岀现打滑现象是由于油品 本身含蜡，导致里程轮打滑，后果就

15、是:假设检测器 在管道内从A点宏行到B点，AB实际距离1公里, 检测器正常运行时，理论上里程轮转了 1公里的距 离，检测器即从A点到达B点，若里程轮打滑，则 里程轮转了不到1公里，检测器就已经走了 1公里, 换句话说，若里程轮打滑，并且里程轮转了 1公里 的距离，那么实际上，检测器疋的距离要超过1公 里。仍然以该缺陷为例，若出现打滑现象，在不考 虑管道自身弯曲的情况下，检测人员在左位时，至少 要走到2 78米处，才能准确左位该缺陷的准确位 置。(3) 信号干扰是最常见的影响GPS立位准确性 的干扰源，检测人员要根据实际情况，在方便立位 的前提下，尽量远离信号塔、高压线、光缆等干扰源, 以保证G PS定位的准确度。4结论。本文通过介绍了目前几种常见管道内检测腐蚀缺 陷泄位方法，针对管道内检测中磁标记与腐蚀缺陷 的左位，分析了影响GPS左位准确性的主要因素, 并给岀了提高管道内检测腐蚀缺陷定位准确性的 方法,为保障仃汕管道的安全运行提供了实践经验 和科学依据。参考文献：|1王占山.陈钢.冯健等.长输管道汹漏检测和定位技术 J,沈阳工业学院学报:2 003, 2 2(2)： 32-36.2王金柱.王泽根.油气长输管道内部缺陷定位方法综述J,石油天然气学报:2010.3 2(1)： 3 72-374.3沈跃.智能清管器检测管道缺陷的定位算法研究J, 科学技术与工程:2 008.8(2