專利名稱：基于磁記憶檢測的油管無損檢測裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油管無損檢測系統(tǒng)，尤其涉及一種基于磁記憶檢測的油管無損檢 測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在海洋石油開發(fā)中，普遍采用無桿抽油方式進行采油作業(yè)，井下單根油管在受到 管串拉/壓作用以及管內(nèi)外液體壓力作用的同時，還受到井下產(chǎn)出液、井下注入液、微生物 或菌類的腐蝕以及多相流體(含砂、含氣)沖蝕和氣蝕作用，使油管在長期工作過程中易于 發(fā)生失效而引發(fā)井下事故，導(dǎo)致異常停產(chǎn)和被迫的修井作業(yè)，從而嚴重影響采油生產(chǎn)。通 常，在檢修井作業(yè)中需要起出井下油管進行探傷檢測，以期及時發(fā)現(xiàn)油管存在的損傷缺陷， 防止嚴重井下事故的發(fā)生。傳統(tǒng)的油管無損檢測方法通常包括磁粉檢測、超聲波檢測、射線檢測、滲透檢測、 漏磁檢測、渦流檢測、電位差檢測。其中，磁粉檢測的原理是在缺陷處漏磁而吸附磁粉，形成 磁痕，提供缺陷顯示。可檢測表面與次表面缺陷，缺陷性質(zhì)易辨認，油漆與電鍍表面不影響 檢測靈敏度。限鐵磁材料，完全接近工件表面，需檢測設(shè)備與電源，有剩磁。檢測鐵磁材料 的裂紋比滲透檢測靈敏。直接測量裂紋。漏磁檢測是利用磁現(xiàn)象來檢測鐵磁性材料工件表 面及近表面缺陷。通過測量鐵磁性材料中因缺陷導(dǎo)致的磁導(dǎo)率變化來檢測油管的狀況。對 內(nèi)壁和外壁檢測靈敏度不一致，無法檢測均勻腐蝕減薄，須采用磁化裝置，設(shè)備比笨重，切 存在較大盲區(qū)。超聲波檢測用于檢測各種材料缺陷，超聲波在工件中傳播時，材料聲學(xué)特 性和內(nèi)部組織變化對超聲波的傳播產(chǎn)生一定的影響，通過對超聲波受影響程度和狀況的探 測，來了解材料性能和結(jié)構(gòu)的變化。檢測靈敏度高、聲束指向性好、對裂紋等危害性缺陷敏 感、檢出率高，檢測厚度與缺陷位置不限，可確定缺陷深度，適用廣。需要耦合劑，要求缺陷 與波束垂直，多個工件表面可靠近，脈沖反射探傷，其測量精度較高。渦流檢測的原理是鐵 磁線圈在工件中感生渦流，分析工件內(nèi)部的質(zhì)量?？蓹z測各種導(dǎo)電材料表面與近表面缺陷。 參數(shù)控制難，結(jié)果解釋難，限導(dǎo)電材料。管件，焊縫與堆焊層表面裂紋。間接測量厚度。上 述磁粉、漏磁、超聲波和渦流檢測方法，只能檢測出已出現(xiàn)的缺陷，無法從油管損傷的根源， 即微觀缺陷或應(yīng)力集中區(qū)上對其技術(shù)狀態(tài)做出早期評定，預(yù)防在役油管的疲勞損壞。難以 同時檢測螺紋、管體和接箍等部位，且對探頭與油管之間的接觸狀況、位置或油管表面狀況 要求苛刻，檢測設(shè)備相對復(fù)雜，不利于現(xiàn)場使用。磁記憶檢測是20世紀90年代后期在國際上迅速發(fā)展起來的一種新的無損檢測技 術(shù)，主要依據(jù)承載鐵磁性材料在地磁場的激勵條件下，在應(yīng)力和變形集中區(qū)域出現(xiàn)的不可 逆的特征磁狀態(tài)變化，確定工件的微觀缺陷或應(yīng)力集中位置及特征，對工件的早期損傷做 出明確判斷。這種技術(shù)無需專門的磁化設(shè)備，受提離效應(yīng)影響小，工作條件要求低，操作快 捷、簡單、方便，靈敏度、重復(fù)精度和可靠性高，更適合于在現(xiàn)場使用，目前已用于飛機起落 架、飛機主梁螺孔、渦輪盤、壓縮器葉片、渦輪葉片、汽輪機葉片以及壓力容器等承力結(jié)構(gòu)件 的損傷及各種缺陷檢測。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供一種基于磁記憶技術(shù)的油管無損檢測系統(tǒng)，本發(fā) 明系統(tǒng)是利用磁記憶檢測功能對油管的損傷進行無損檢測，它既可以檢測出油管存在的宏 觀缺陷，又可檢測出油管存在的微觀缺陷，而且還能進行未來危險的預(yù)報，從而提高了企業(yè) 的油管無損探傷的技術(shù)水平和服務(wù)質(zhì)量，保證了海洋石油再用油管在井下服役過程中的安 全性，降低了井下安全事故，對實現(xiàn)油管失效事故的主動預(yù)防具有深刻影響，同時，本發(fā)明 也屬于目前推崇的環(huán)保型海洋石油再用油管檢測手段，具有良好的發(fā)展前景。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明基于磁記憶檢測的油管無損檢測裝置予以實現(xiàn)的 技術(shù)方案是該檢測裝置包括油管傳送單元、油管檢測平臺和控制單元，所述油管檢測平臺 包括腿架，所述腿架的上方設(shè)有千斤頂，千斤頂上方設(shè)有位置調(diào)整結(jié)構(gòu)，所述位置調(diào)整結(jié)構(gòu) 上設(shè)有兩個磁記憶檢測環(huán)，所述兩個磁記憶檢測環(huán)，其中，一個是非接觸式八通道油管檢測 環(huán)，另一個是非接觸式十二通道油管檢測環(huán)；所述磁記憶檢測環(huán)內(nèi)設(shè)有巨磁阻傳感器，所述 巨磁阻傳感器通過設(shè)置在一支架筒內(nèi)的一四連桿式傳感器支架固定在所述磁記憶檢測環(huán) 內(nèi)；所述油管傳送單元包括由汽缸帶動的起升架、管架和由管架支撐起來的傳送架，與所述 傳送架配合的傳送輪，所述傳動輪由電機帶動，還包括用于接收油管位置信號的第一光電 傳感器和第二光電傳感器；所述控制單元包括PC機、通過USB接口與所述PC機連接的采集 器、數(shù)據(jù)存儲及處理模塊、PLC控制器；所述PLC控制器與所述第一光電傳感器和所述第二 光電傳感器連接，所述采集器與所述巨磁阻傳感器連接。本發(fā)明一種基于磁記憶檢測的油管無損檢測方法，采用上述檢測裝置，其中，所述 采集器為DI710數(shù)據(jù)采集器；進行油管無損檢測的步驟如下步驟一、初始化采集器，啟動PLC控制器，所述第一光電傳感器用來收集油管是否 運行到檢測位置信號，所述第二光電傳感器用來收集油管是否到達下料位位置信號；步驟二、若所述第一光電傳感器收集到油管已到達檢測位置，則開始檢測；否則， 通過汽缸(18)的升降和電機帶動傳送輪，使油管到達被檢測位置；步驟三、開始檢測電機帶動傳送輪，傳動輪帶動油管移動，使其穿越檢測環(huán)，檢測 環(huán)中的巨磁阻傳感器將收集到信號傳送到采集器； 通過USB接口或網(wǎng)線或無線聯(lián)機將信號傳送至PC機，所述數(shù)據(jù)存儲及處理模塊對 巨磁阻傳感器信號進行分析處理，包括以下三方面(1)信號降噪處理根據(jù)對含噪聲數(shù)據(jù)的觀察分析，噪聲信號基頻為正弦波，因此采用滑動平均值發(fā) 進行降噪處理，設(shè)xi (i = l，2，...，n)為原始信號序列，維數(shù)為n，滑動窗大小為N，滑動平 均值yk濾波算法為
1 k+NΛ= —
i=k(2)評價參數(shù)計算d)峰值σ :采集波形的最高點和最低點的差值；O= max (abs (H1)，abs (H2)，abs (H3),…，abs (Hn)))(2)峰值反映了工件磁記憶信號幅值波動情況，波動越大，工件損傷程度越大；描述了
5磁記憶檢測信號的本質(zhì)特征，對工件缺陷的檢測信號進行統(tǒng)計分析，可區(qū)分工件的總體損 傷水平；e)方差S2 反映波形波動大小，方差越小則波動越小，穩(wěn)定性也越好；方差計算公式為 在磁記憶信號參數(shù)分析中，方差是評判工件總體損傷程度的判據(jù)；f)鄰域峰峰值Kin 鐵磁性金屬表面漏磁場強度的鄰域峰峰值等于磁場強度最大 值和最小值的模數(shù)差值ΔΗ比兩點之間的距離AL，ΔΗ/AL描述了檢測信號H在檢測方向 L上的變化情況； (3)分級判斷分級判斷的依據(jù)是在經(jīng)過對大量實際應(yīng)用中確定的各個級別的油管進行檢測，對 評價參數(shù)進行統(tǒng)計分析，得出各級別油管評價參數(shù)的統(tǒng)計分布區(qū)間，并參考美國石油學(xué)會 標準2005 API 5CT套管和油管規(guī)范中關(guān)于壁厚的標準要求，根據(jù)油管其服役狀況和損傷情 況分為三級，包括一級油管可正常使用；二級油管用于對管體要求不嚴格的場合；三級油 管按照報廢進行處理；根據(jù)上述分析處理結(jié)果生成檢測報表；在上述檢測油管的過程中，一旦第二光電傳感器收集到油管已到達下料位位置信 號時，則油管下檢測線；步驟四、是否檢測下一根油管，若.T.，則返回上述步驟二 ；若.F.，則結(jié)束檢測。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明首次將磁記憶技術(shù)應(yīng)用于油管的無損檢測中，從而形成一套簡單完整，檢 測結(jié)果曲線直觀，管體缺陷反映明顯的全自動油管檢測系統(tǒng)，與現(xiàn)有傳統(tǒng)的油管檢測技術(shù) 相比，具備以下突出特點檢測能力強。首次將磁記憶技術(shù)應(yīng)用于油管的無損檢測，既可以檢測出油管存在 的宏觀缺陷，又可檢測出油管存在的微觀缺陷，并能進行未來危險的預(yù)報。傳統(tǒng)的無損檢測 技術(shù)(超聲、漏磁、磁粉檢測等)都只能檢測出已經(jīng)存在的缺陷，不能預(yù)測可能發(fā)生危險或 是應(yīng)力集中的區(qū)域。雖然超聲發(fā)射技術(shù)在一定程度上可以解決疲勞損傷的問題，但卻不能 進行疲勞早期診斷和應(yīng)力集中檢測。而金屬磁記憶技術(shù)可以用于疲勞早期診斷，并且可以 確定出殘余應(yīng)力的分布狀態(tài)。利用對應(yīng)力與變形集中區(qū)域敏感的磁記憶效應(yīng)，同時實現(xiàn)了 對油管早期損傷缺陷(無顯著尺寸變化)和油管宏觀缺陷(尺寸顯著變化)的有效檢測， 提高了檢測的安全預(yù)警保障水平。對油管無傷害，檢測全面。利用磁記憶傳感器的高靈敏度和低提離效應(yīng)，采取可伸 縮自適應(yīng)探頭，實現(xiàn)了對油管的帶接箍檢測，避免了卸接箍工序?qū)τ凸軒淼膿p害；基本不 存在盲區(qū)，一次進管可同時完成對外螺紋、管體和接箍的檢測，整根油管基本無檢測盲區(qū)， 極大地延伸了檢測范圍；結(jié)構(gòu)簡單，檢測效率高。無需專門的磁化設(shè)備和油管夾持定位機構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡
6單、操作方便，維護成本低。低使用成本。采用非接觸測量，傳感器無磨損，壽命長，顯著降低 了傳感器的更換成本；低維修保養(yǎng)費用。自動化操作，生產(chǎn)效率高，成本低。檢測效率高。實 測日檢測油管數(shù)量可達200根以上，形成了年檢測處理油管7萬根以上的能力，檢測生產(chǎn)能 力得到大幅提高；寬適應(yīng)范圍。采用雙檢測環(huán)結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)對常用2-3/8”、2-7/8”、3-1/2” 以及4-1/2”油管的檢測。與油管清洗系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)形成工藝流水線，提高了企業(yè)技 術(shù)實力和市場競爭力，給企業(yè)帶來較高的經(jīng)濟效益。 總之，本發(fā)明大大提高了企業(yè)在無損檢測方面的技術(shù)水平。將本發(fā)明無損檢測系 統(tǒng)與油管自動清洗系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)相結(jié)合，可以形成一環(huán)保型油管自動清洗及檢測系 統(tǒng)。從而提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率和服務(wù)質(zhì)量。而且較高的檢測水平保證了油管的安全性， 降低了油管在井下服役期間的安全隱患。本發(fā)明在實踐應(yīng)用中不但能夠有效檢測油管使用 狀況，并還可以實現(xiàn)對油管的分級判斷，滿足生產(chǎn)要求。


圖1是本發(fā)明基于磁記憶檢測的油管無損檢測裝置的示意圖2是圖1中所示檢測平臺20的主視圖3是圖2所示檢測平臺的側(cè)視圖4是圖2所述檢測平臺的立體圖5是圖1中所述采集器21與圖2中所示檢測環(huán)的連接示意圖
圖6是傳感器支架結(jié)構(gòu)示意圖7是DI710數(shù)據(jù)采集器的構(gòu)造示意圖8是通過USB或網(wǎng)線或無線網(wǎng)聯(lián)機數(shù)據(jù)采集示意圖9是DI710數(shù)據(jù)采集器與計算機的接口方式及引腳定義；
圖10是信號分析處理流程；圖11是基于磁記憶檢測的油管無損檢測方法流程圖。圖中1——腿架2——千斤底座 3——定位槽板5——傳感器支架6——滑動底板 7——月牙板9——微調(diào)板 10——非接觸式十二通道油管檢測環(huán)11——非接觸式八通道油管檢測杯 12——滑動槽板13——傳送架 14——傳送輪 15——電機17——斜坡18——氣缸19——管架21——采集器
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細地描述。如圖1所示，本發(fā)明基于磁記憶檢測的油管無損檢測裝置，包括油管傳送單元、油 管檢測平臺和控制單元。其中，所述油管傳送單元包括由汽缸18帶動的起升架16、管架19 和由管架19支撐起來的傳送架13，與所述傳送架13配合的傳送輪14，所述傳動輪14由電 機15帶動，還包括用于接收油管位置信號的第一光電傳感器和第二光電傳感器；
4——月牙板 8——傳感器支架
16——起升架 20——檢測裝置
7
如圖2至圖4所示，所述油管檢測平臺包括腿架1，所述腿架1的上方設(shè)有千斤頂 2，千斤頂2上方設(shè)有位置調(diào)整結(jié)構(gòu)，所述位置調(diào)整結(jié)構(gòu)上設(shè)有兩個磁記憶檢測環(huán)，所述兩 個磁記憶檢測環(huán)，其中，一個是非接觸式八通道油管檢測環(huán)11，另一個是非接觸式十二通道 油管檢測環(huán)10 ；所述磁記憶檢測環(huán)內(nèi)設(shè)有巨磁傳感器，從而形成了上述的多通道油管檢測 環(huán)。所述巨磁阻傳感器通過設(shè)置在一支架筒內(nèi)的一四連桿式傳感器支架固定在所述磁記憶 檢測環(huán)內(nèi)。如圖6所示，所述四連桿式傳感器支架為一平行四邊形鉸鏈四桿機構(gòu)，設(shè)置在該 四桿機構(gòu)兩連架桿61與連桿62之間鉸鏈處的扭簧63、設(shè)置在四桿機構(gòu)機架64上的傳感器 容器65和設(shè)置在連架桿61與機架64之間鉸鏈處的滾輪65。如圖2和圖3所示，位于千斤頂2上方的所述位置調(diào)整結(jié)構(gòu)包括定位槽板3，所述 定位槽板3內(nèi)設(shè)有滑動槽板12，所述滑動槽板12上設(shè)有滑動底板6，所述滑動底板6上設(shè) 有兩個檢測環(huán)支撐板，如圖2所示，該支撐板采用月牙板4、7的結(jié)構(gòu)，其支撐穩(wěn)定；所述定位 槽板3的底面與千斤頂2固定，所述檢測環(huán)支撐板與磁記憶檢測環(huán)固定。本發(fā)明中配備有適合2-3/8”、2-7/8”、3_1/2”和4-1/2”油管的四種油管檢測環(huán)， 具體使用哪個檢測環(huán)，可根據(jù)所需檢測的油管的規(guī)格尺寸選擇相應(yīng)的油管檢測環(huán)。檢測環(huán) 通過滑動底板6與滑動槽板12相連接，滑動槽板12與定位槽板3相配合，工作時，只要將 所需的油管檢測環(huán)滑移到工作位置，這樣就可以滿足不同規(guī)格油管的檢測需要。此外，微調(diào) 板9安裝有長螺栓，對檢測環(huán)位置起到微調(diào)的作用，使檢測環(huán)處于指定的工作位置，然后通 過定位槽板3固定檢測環(huán)的位置。檢測平臺的重量由四條腿架1承擔(dān)，并在腿架1上安插 有四根導(dǎo)桿，當檢測環(huán)的中心高度與油管的中心高度不一致時，調(diào)節(jié)千斤頂2的螺桿使油 管檢測環(huán)上下移動至檢測環(huán)于油管中心高度一致為止，四根導(dǎo)桿正起到導(dǎo)向作用。此外，油 管檢測平臺安裝有防雨罩，保護檢測環(huán)與位置調(diào)整結(jié)構(gòu)中的滑動部件不受雨水侵蝕，保證 其正常工作。上述的多通道油管檢測環(huán)是油管檢測平臺的重要組成部分，根據(jù)油管外徑的不同 選擇相應(yīng)數(shù)量通道的檢測環(huán)，可以使檢測范圍覆蓋整個油管管體和接箍。本發(fā)明中的傳感 器支架采用平行四邊形鉸鏈四桿機構(gòu)，并且在該機構(gòu)中包含有扭簧63，可依靠扭簧63的反 作用力對四連桿式傳感器支架的伸縮狀態(tài)實現(xiàn)柔性調(diào)節(jié)。傳感器支架固定在支架筒上，油 管從與支架筒同軸的方向傳送進入檢測杯，油管外表面首先接觸到滾輪65，給滾輪65推 力，兩連架桿61在滾輪65的帶動下，發(fā)生轉(zhuǎn)動，使得油管順利進入檢測杯。由于兩連架桿 61的轉(zhuǎn)動，扭簧63受壓，同時扭簧63給兩連架桿61反作用力，兩連架桿61在此反作用力 下，推動滾輪65緊貼在油管外壁，使得裝有磁記憶檢測傳感器的傳感器容器65與油管外壁 的距離恒定，同時扭簧63的柔性保證了傳送的平穩(wěn)性，確保檢測數(shù)據(jù)的準確可靠。同理，即 使在遇到油管接箍時，接箍同樣給滾輪65推力，兩連架桿61帶動傳感器容器65可以轉(zhuǎn)動 一個更大的角度，保證接箍能夠進入順利檢測杯。傳感器支架中設(shè)計有扭簧結(jié)構(gòu)，一方面可 以適應(yīng)多種規(guī)格油管的檢測，另一方面可以保證油管檢測傳感器緊貼油管外壁，降低油管 檢測傳感器與油管外壁的距離波動，為檢測數(shù)據(jù)的可靠性提供保障。當檢測完一根油管后， 在扭簧63的作用下，平行四邊形鉸鏈四桿機構(gòu)回到初始狀態(tài)，等待下一根油管檢測。如圖11所示，所述控制單元包括PC機22、通過USB接口與所述PC機22連接的采 集器21、數(shù)據(jù)存儲及處理模塊23、PLC控制器24 ；所述PLC控制器24與所述第一光電傳感 器和所述第二光電傳感器連接，圖8還示出了本發(fā)明可以采用通過USB或網(wǎng)線或無線網(wǎng)聯(lián)機的形式進行數(shù)據(jù)采集；所述采集器21與所述巨磁阻傳感器連接。所述采集器21為DI710 數(shù)據(jù)采集器，圖7是DI710數(shù)據(jù)采集器的構(gòu)造示意圖，圖5示出了所述采集器21與圖2中所 示檢測環(huán)的連接關(guān)系，圖9示出了 DI710數(shù)據(jù)采集器與計算機的接口方式及引腳定義；選用 DI710數(shù)據(jù)采集器作為檢測裝置的數(shù)據(jù)采集模塊具有以下特點(1)內(nèi)置MMC卡脫機連續(xù)數(shù) 據(jù)采集可脫離計算機控制，利用MMC卡存儲，滿足長距離快速檢測鉆桿管體的需要；(2)較 寬的信號測量范圍，達士 IOV ； (3)聯(lián)機采集頻率4800sps ；聯(lián)卡采集頻率14400sps ;(4) 可編程信號增益各通道信號增益可編程獨立設(shè)置；(5)高分辨率，達14bits (士0.012% F. S) ； (6)文件保護意外斷電時，可防止任何數(shù)據(jù)存入MMC ;(7)多種接口方式可選，滿足 不同應(yīng)用需要。利用本發(fā)明基于磁記憶檢測的油管無損檢測裝置實現(xiàn)檢測的方法，如圖11所示， 主要包括如下步驟步驟一、初始化采集器21，啟動PLC控制器，所述第一光電傳感器用來收集油管是 否運行到檢測位置信號，所述第二光電傳感器用來收集油管是否到達下料位位置信號；步驟二、若所述第一光電傳感器收集到油管已到達檢測位置，則開始檢測；否則， 通過汽缸18的升降和電機15帶動傳送輪14，使油管到達被檢測位置；步驟三、開始檢測電機15帶動傳送輪14，傳動輪14帶動油管移動，使其穿越檢 測環(huán)，如圖10所示，檢測環(huán)中的巨磁阻傳感器將收集到信號傳送到采集器21 ；通過USB接口或網(wǎng)線或無線聯(lián)機將信號傳送至PC機，所述數(shù)據(jù)存儲及處理模塊對 巨磁阻傳感器信號進行分析處理，包括以下三方面(1)信號降噪處理根據(jù)對含噪聲數(shù)據(jù)的觀察分析，噪聲信號基頻為正弦波，因此采用滑動平均值發(fā) 進行降噪處理，設(shè)xi (i = l，2，...，n)為原始信號序列，維數(shù)為n，滑動窗大小為N，滑動平 均值yk濾波算法為
1 k+NΛ= —(1)
丄、i=k(2)評價參數(shù)計算g)峰值σ 采集波形的最高點和最低點的差值；σ = max (abs (H1)，abs (H2)，abs (H3), · · · , abs (Hn)))(2)峰值反映了工件磁記憶信號幅值波動情況，波動越大，工件損傷程度越大；描述了 磁記憶檢測信號的本質(zhì)特征，對工件缺陷的檢測信號進行統(tǒng)計分析，可區(qū)分工件的總體損 傷水平；h)方差S2 反映波形波動大小，方差越小則波動越小，穩(wěn)定性也越好；方差計算公式為f 二 丄“一孓)2+(X2-工)2+...(&_二)2(3)
η 1在磁記憶信號參數(shù)分析中，方差是評判工件總體損傷程度的判據(jù)；i)鄰域峰峰值Kin 鐵磁性金屬表面漏磁場強度的鄰域峰峰值等于磁場強度最大 值和最小值的模數(shù)差值ΔΗ比兩點之間的距離AL，ΔΗ/AL描述了檢測信號H在檢測方向 L上的變化情況；
(3)分級判斷分級判斷的依據(jù)是在經(jīng)過對大量實際應(yīng)用中確定的各個級別的油管進行檢測，對 評價參數(shù)進行統(tǒng)計分析，得出各級別油管評價參數(shù)的統(tǒng)計分布區(qū)間，并參考美國石油學(xué)會 標準2005 API 5CT套管和油管規(guī)范中關(guān)于壁厚的標準要求，根據(jù)油管其服役狀況和損傷情 況分為三級，包括一級油管可正常使用；二級油管用于對管體要求不嚴格的場合；三級油 管按照報廢進行處理；根據(jù)上述分析處理結(jié)果生成檢測報表；在上述檢測油管的過程中，一旦第二光電傳感器收集到油管已到達下料位位置信 號時，則油管下檢測線；步驟四、是否檢測下一根油管，若.T.，則返回上述步驟二 ；若.F.，則結(jié)束檢測。綜上，采集數(shù)據(jù)及利用算法分析數(shù)據(jù)主要是根據(jù)需求選取適合的參數(shù)，如峰值、 峰峰值、方差等。分級判斷主要是根據(jù)現(xiàn)場大量油管采集實驗得出，并參考API 5CT的關(guān)于 壁厚的標準要求，最終制定的分級等級較API標準低，如此做法，主要是為了節(jié)約資源，在 保證油管井下安全的情況下，最大限度的利用資源。本發(fā)明中可以檢測管體、無接箍螺紋和接箍部分管體及螺紋部分內(nèi)外壁應(yīng)力集 中、腐蝕、裂紋及偏磨；其檢測速度不低于10米/分鐘；檢測方式為非接觸檢測，對于管體 為半對開，對于接箍為全周檢測。其檢測距離(即傳感器探頭到油管外表面的距離)為 5-10mm ；傳感器響應(yīng)頻率為1MHz，其靈敏度為0. 8-1. 4mv/0e，檢測管架總長度為20米。盡管上面結(jié)合圖對本發(fā)明進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方 式，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā) 明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保 護之內(nèi)。
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權(quán)利要求
一種基于磁記憶檢測的油管無損檢測裝置，包括油管傳送單元、油管檢測平臺和控制單元，其特征在于所述油管檢測平臺包括腿架(1)，所述腿架(1)的上方設(shè)有千斤頂(2)，千斤頂(2)上方設(shè)有位置調(diào)整結(jié)構(gòu)，所述位置調(diào)整結(jié)構(gòu)上設(shè)有兩個磁記憶檢測環(huán)，所述兩個磁記憶檢測環(huán)，其中，一個是非接觸式八通道油管檢測環(huán)(11)，另一個是非接觸式十二通道油管檢測環(huán)(10)；所述磁記憶檢測環(huán)內(nèi)設(shè)有巨磁阻傳感器，所述巨磁阻傳感器通過設(shè)置在一支架筒內(nèi)的一四連桿式傳感器支架固定在所述磁記憶檢測環(huán)內(nèi)；所述油管傳送單元包括由汽缸(18)帶動的起升架(16)、管架(19)和由管架(19)支撐起來的傳送架(13)，與所述傳送架(13)配合的傳送輪(14)，所述傳動輪(14)由電機(15)帶動，還包括用于接收油管位置信號的第一光電傳感器和第二光電傳感器；所述控制單元包括PC機、通過USB接口與所述PC機連接的采集器(21)、數(shù)據(jù)存儲及處理模塊、PLC控制器；所述PLC控制器與所述第一光電傳感器和所述第二光電傳感器連接，所述采集器(21)與所述巨磁阻傳感器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于磁記憶檢測的油管無損檢測裝置，其特征在于所述四連 桿式傳感器支架為一平行四邊形鉸鏈四桿機構(gòu)，設(shè)置在該四桿機構(gòu)兩連架桿(61)與連桿 (62)之間鉸鏈處的扭簧(63)、設(shè)置在四桿機構(gòu)機架(64)上的傳感器容器(65)和設(shè)置在連 架桿(61)與機架(64)之間鉸鏈處的滾輪(65)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于磁記憶檢測的油管無損檢測裝置，其特征在于所述位置 調(diào)整結(jié)構(gòu)包括定位槽板(3)，所述定位槽板(3)內(nèi)設(shè)有滑動槽板(12)，所述滑動槽板(12) 上設(shè)有滑動底板(6)，所述滑動底板(6)上設(shè)有兩個檢測環(huán)支撐板；所述定位槽板(3)的底 面與千斤頂(2)固定，所述檢測環(huán)支撐板與磁記憶檢測環(huán)固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于磁記憶檢測的油管無損檢測裝置，其特征在于所述采集 器(21)為DI710數(shù)據(jù)采集器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于磁記憶檢測的油管無損檢測裝置，其特征在于所述兩個 磁記憶檢測環(huán)的直徑不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于磁記憶檢測的油管無損檢測裝置，其特征在于所述油管 檢測平臺安裝有防雨罩。
7.一種基于磁記憶檢測的油管無損檢測方法，其特征在于采用如權(quán)利要求1所述檢 測裝置，其中，所述采集器(21)為DI710數(shù)據(jù)采集器；進行油管無損檢測的步驟如下步驟一、初始化采集器(21)，啟動PLC控制器，所述第一光電傳感器用來收集油管是否 運行到檢測位置信號，所述第二光電傳感器用來收集油管是否到達下料位位置信號；步驟二、若所述第一光電傳感器收集到油管已到達檢測位置，則開始檢測；否則，通過 汽缸(18)的升降和電機(15)帶動傳送輪(14)，使油管到達被檢測位置；步驟三、開始檢測電機(15)帶動傳送輪(14)，傳動輪(14)帶動油管移動，使其穿越 檢測環(huán)，檢測環(huán)中的巨磁阻傳感器將收集到信號傳送到采集器(21)；通過USB接口或網(wǎng)線或無線聯(lián)機將信號傳送至PC機，所述數(shù)據(jù)存儲及處理模塊對巨磁 阻傳感器信號進行分析處理，包括以下三方面(1)信號降噪處理根據(jù)對含噪聲數(shù)據(jù)的觀察分析，噪聲信號基頻為正弦波，因此采用滑動平均值發(fā)進行 降噪處理，設(shè)xi (i = l，2，...，n)為原始信號序列，維數(shù)為n，滑動窗大小為N，滑動平均值 Yk濾波算法為 (2)評價參數(shù)計算a)峰值σ采集波形的最高點和最低點的差值；ο = max (abs (H1), abs (H2), abs (H3)，…，abs (Hn)))(2)峰值反映了工件磁記憶信號幅值波動情況，波動越大，工件損傷程度越大；描述了磁記 憶檢測信號的本質(zhì)特征，對工件缺陷的檢測信號進行統(tǒng)計分析，可區(qū)分工件的總體損傷水 平；b)方差S2反映波形波動大小，方差越小則波動越小，穩(wěn)定性也越好；方差計算公式為 在磁記憶信號參數(shù)分析中，方差是評判工件總體損傷程度的判據(jù)；c)鄰域峰峰值Kin鐵磁性金屬表面漏磁場強度的鄰域峰峰值等于磁場強度最大值和 最小值的模數(shù)差值ΔΗ比兩點之間的距離AL，ΔΗ/AL描述了檢測信號H在檢測方向L上 的變化情況； (3)分級判斷分級判斷的依據(jù)是在經(jīng)過對大量實際應(yīng)用中確定的各個級別的油管進行檢測，對評價 參數(shù)進行統(tǒng)計分析，得出各級別油管評價參數(shù)的統(tǒng)計分布區(qū)間，并參考美國石油學(xué)會標準 2005 API 5CT套管和油管規(guī)范中關(guān)于壁厚的標準要求，根據(jù)油管其服役狀況和損傷情況分 為三級，包括一級油管可正常使用；二級油管用于對管體要求不嚴格的場合；三級油管按 照報廢進行處理；根據(jù)上述分析處理結(jié)果生成檢測報表；在上述檢測油管的過程中，一旦第二光電傳感器收集到油管已到達下料位位置信號 時，則油管下檢測線；步驟四、是否檢測下一根油管，若.T.，則返回上述步驟二 ；若.F.，則結(jié)束檢測。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于磁記憶檢測的油管無損檢測裝置，包括油管傳送單元、油管檢測平臺和控制單元，油管檢測平臺至少包括位置調(diào)整結(jié)構(gòu)，位置調(diào)整結(jié)構(gòu)上設(shè)有兩個磁記憶檢測環(huán)，一個是非接觸式八通道油管檢測環(huán)，另一個是非接觸式十二通道油管檢測環(huán)；磁記憶檢測環(huán)內(nèi)設(shè)有巨磁阻傳感器，巨磁阻傳感器通過設(shè)置在一支架筒內(nèi)的一四連桿式傳感器支架固定在磁記憶檢測環(huán)內(nèi)；還包括用于接收油管位置信號的兩個光電傳感器；控制單元包括通過USB接口與PC機連接的采集器、數(shù)據(jù)存儲及處理模塊、PLC控制器；PLC控制器與兩個光電傳感器連接，采集器與巨磁阻傳感器連接。本發(fā)明既可以檢測出油管存在的宏觀缺陷，又可檢測出油管存在的微觀缺陷，而且還能進行未來危險的預(yù)報。
文檔編號F17D5/06GK101915364SQ201010227208
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月15日
發(fā)明者劉海慶, 劉英凡, 廉美蓉, 張志富, 徐振廣, 李東翌, 樊建春, 羅坤相 申請人:中國海洋石油總公司;中海油能源發(fā)展股份有限公司;中海油能源發(fā)展股份有限公司油田建設(shè)工程分公司