油气输运管道缺陷漏磁检测量化技术研究

　　1　引言

　　在各种大量油气输运管道中,由于长时间地使用和其它各种原因会产生缺陷,导致油气泄露事故时有发生。为了保证油气输运管道安全运行,为管道修理提供准确预报,使用管道漏磁腐蚀检测器对原油、天然气等输运管道进行检测是最理想的选择。通过管道变形及腐蚀检测,能直观、准确地记录下管道上的缺陷信号,科学、准确地给出管道缺损状况。作者研制了智能管道检测器,通过牵引试验获取了管道缺陷漏磁信号,对信号进行了定量分析和研究,建立了定量分析的数学模型,并进行了试验验证。

　　2　缺陷漏磁信号的获取

　　漏磁无损检测原理如图1所示,检测器被输送介质推动(试验中采用卷扬机牵引)在管道中运行,行程轮依靠弹簧张力紧贴管壁移动,并且每隔一定的距离产生一个触发信号。检测器在信号触发时记录下此时各个传感器所感应到的磁场。由于检测器用自身携带的高强度磁铁在管壁整个圆周方向上产生一个轴向饱和磁回路场,当检测器在管内行走时,如果管壁没有缺陷,则磁力线位于管壁之内,如果管内壁或外壁有缺陷,则磁力线将穿出管壁之外而产生所谓漏磁(MFL)。漏磁场被位于两个磁极之间的、紧贴管壁的磁感应探头检测到,并产生相应的漏磁感应信号,这些信号经滤波、放大和压缩处理后被记录到检测器上的存储器中。检测完毕后取出检测器内的存储器,并对存储在内的检测数据进行相应的处理和显示,根据所得到的信号对缺陷进行判断和识别,对管道进行评价。试验中使用智能管道漏磁检测器采集漏磁信号,其主要的技术指标为:检测管径为273 mm;采样距离2 mm;传感器为96路Hall传感器。

　　3　管道缺陷定量分析

　　在试验中,采集的大量漏磁数据必需用计算机进行辅助分析。然后再进行各种相关处理和分析。要定量确定MFL缺陷信号和它表征的缺陷几何形状之间的关系并不容易,因为它们之间没有简单关系。这里将检测到的数字信号经过一定处理后转变为图形,以计算机模式识别技术为基础进行分析,从记录的漏磁信号抽取信号特征,并应用线性分类器和非线性分类器进行定量识别。

　　由于传感器采集到的漏磁信号中,不仅包含了缺陷的信息,而且受到管道环境等因素影响,要进行缺陷定量识别必需选择合理的特征进行分析。特征选取尽可能地摈弃无关信息量,找出能够准确地反映和描述相关信息量。选取的特征应该满足以下要求:⑴能够准确地反映和描述相关信息量;⑵对局外信息量不敏感;⑶能够保持一定稳定性;⑷易于测量;⑸与其他特征不相关或弱相关。图2为缺陷30 mm×90 mm×2·83 mm的漏磁信号波形图,其中S为管道轴向采样点,N为沿环向分布的传感器。缺陷定量识别的非线性分离函数为: