(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210652433.X (22)申请日 2022.06.06 (71)申请人 西南石油大 学 地址 610500 四川省成 都市新都区新都大 道8号 (72)发明人 赵建华　廖柯熹　李肖肖　何国玺　 谢季良　夏凤　 (51)Int.Cl. G01N 27/82(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种弯头冲蚀缺陷磁监测装置与方法 (57)摘要 本发明涉及一种弯头冲蚀缺陷磁监测装置 与方法， 主要由磁传感器阵列、 应变传感器、 温度 传感器、 连接线、 AD转换器、 数据采集系统和手持 终端组成。 所述磁传感器阵列以15个三轴磁传感 器按固定间距 安装在弯头外侧。 所述应变传感器 和温度传感器采集弯头的应力和温度， 并根据实 验建立的数据库修正弯头磁场。 所述连接线为传 感器供电并传输信号， 所述AD转换器将电信号转 换为数字信号并上传数据采集系统。 所述数据采 集系统保存、 显示、 查询数据库确定冲蚀缺陷位 置和深度， 进一步评价冲蚀缺陷等级并提出应对 措施。 本发 明通过构建弯头冲蚀缺陷磁监测装置 并提出合理完善的冲蚀缺陷监测方法， 实现弯头 冲蚀缺陷基 于磁场的准确监测。 权利要求书3页 说明书5页 附图2页 CN 114965673 A 2022.08.30 CN 114965673 A 1.本发明提出的一种弯头冲蚀缺陷磁监测装置， 其特征在于： 由磁传感器 阵列(1)、 应 变传感器(2)、 温度传 感器(3)、 连接线(4)、 AD转换器(5)、 数据采集系统(6)和手持终端(7) 组成； 所述磁传感器阵列(1)由十五个参数规格完全一致的被环氧树脂灌封胶密封的三轴 磁传感器构成， 磁传感器布设在弯头外侧外表面的三条曲线和五条管环的交点上， 每个磁 传感器负责采集弯头上的部 分区域； 所述应变传感器(2)安装在弯头外侧， 采集弯头的轴向 应力和环向应力； 所述 温度传感器(3)安装在弯头外侧， 采集弯头的温度； 所述连接线(4)为 三种传感器供电并传输电信号； 所述数据采集系统(6)中安装有AD转换器(5)， 将电信号转 化为数字信号， 数据采集系统(6)中运行冲蚀缺陷监测软件， 用于保存、 显示、 校正、 确定冲 蚀缺陷位置和深度， 通过无线网络连接互联网并拥有独立的IP地址； 所述手持终端(7)通过 无线网络连接数据采集系统(6)并登录冲蚀缺陷监测软件， 可查看弯头的各类监测数据应 对措施。 2.根据权利要求1所述的一种弯头冲蚀缺陷磁监测装置， 其特征在于： 由于流体流动的 惯性力， 弯头的冲蚀缺陷都发生在弯头外侧的内表面上， 磁传感器阵列(1)安装在弯头外侧 的外表面上； 在弯头外侧外表面上画三条轴向的曲线， 弯头剖 视图中三条曲线在以轴线为 圆心的管环上对应的夹角弧度为 15°， 中间的一条曲线位于弯头的最外侧； 弯头侧视图中各 个磁传感器也在曲率半径对应的圆上以15 °的间隔进行布置， 磁传感器布置在三条轴向曲 线和五条 管环的交点上， 形成磁传感器阵列(1)。 3.根据权利要求1所述的一种弯头冲蚀缺陷磁监测装置， 其特征在于： 在弯头外侧的三 条曲线上分别安装了应变传感器(2)和温度传感器(3)， 采集弯头外侧的轴向应力、 环向应 力和温度数据。 4.根据权利要求1所述的一种弯头冲蚀缺陷磁监测装置， 其特征在于： 调整被测 弯头的 内压， 通过磁传感器阵列(1)和应变传感器(2)测量弯头内压、 弯头轴向应力、 弯头环向应 力、 弯头磁监测结果四项数据， 并建立温度修正数据表， 将该表保存在数据采集系统(6)的 数据库中， 数据采集系统(6)的冲蚀缺陷监测软件通过查询数据库从而修正弯头磁信号数 据。 5.根据权利要求1所述的一种弯头冲蚀缺陷磁监测装置， 其特征在于： 通过喷洒制冷剂 和设置电烤灯以调整弯头的温度， 通过磁传感器阵列(1)和温度传感器(3)测量弯头温度与 弯头磁监测结果两项 数据， 并建立温度修正数据 表， 将该表保存在数据采集系统(6)的数据 库中， 数据采集系统(6)的冲蚀缺陷监测软件通过查询数据库从而修 正弯头磁信号数据。 6.根据权利要求1所述的一种弯头冲蚀缺陷磁监测装置， 其特征在于： 采用与被测弯头 规格尺寸完全一致的实验弯头并预制不同深度的模拟冲蚀缺陷， 采用一个与磁传感器阵列 (1)相同规格的三轴磁传感器， 采集不同缺陷距离和不同缺陷深度的磁信号， 建立缺陷距 离‑磁信号幅值数据 表、 缺陷深度 ‑磁信号特征数据表， 并将 两个表保存在数据采集系统(6) 的数据库中； 基于应力和温度修正后的磁信号， 查询数据采集系统(6)中的缺陷距离 ‑磁信 号幅值数据表、 缺陷深度 ‑磁信号特 征数据表， 确定弯头上冲蚀缺陷的位置和深度。 7.本发明还提出的一种弯头冲蚀缺陷磁监测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 明确待监测弯头的特点并测量弯头的尺寸信息， 明确弯头内部介质流向， 将弯头表 面打磨清理干净； S2： 在弯头外侧外表面上画三条轴向的曲线， 三条曲线在弯头剖视图中对应的圆心夹权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114965673 A 2角弧度为15 °， 中间的一条曲线位于弯头的最外侧， 各个磁传感器在弯头侧视图中也按照 15°的间隔进 行布置， 不同曲线的磁传感器布置在同一管环上， 形成磁传感器阵列(1)， 在弯 头的外侧三条曲线上分别布设一组应变传感器(2)组成的应变花， 在弯头外侧三条线上分 别布设一组温度传感器(3)； S3： 采用连接线(4)将磁传感器阵列(1)、 应变传感器(2)和温度传感器(3)与不 同类型 的AD转换器(5)连接起来， 连接线(4)分别为三类传感器提供电源供应和信号传输服务， AD 转换器(5)将模拟信号转换成数字信号并传输给数据采集系统(6)， 数据采集系统(6)运行 弯头冲蚀缺陷监测软件， 可实现监测数据的显示、 储存、 评级的功能， 同时工作人员可通过 手持终端(7)连接数据采集系统(6)并登录弯头冲蚀缺陷监测软件， 查看弯头的各类监测数 据和应对措施； S4： 通过调整弯头及其所连接管道的内压， 获取弯头内压、 弯头轴向应力、 弯头环向应 力、 弯头磁监测结果的四项 数据， 以弯头无内压时对应的磁监测数据为基准值， 计算确定弯 头轴向应力和弯头环向应力对磁监测数据变化值的量化关系， 形成应力修正数据表， 将该 表保存在数据采集系统(6)的数据库中； S5： 通过喷洒制冷剂和设置电烤灯以调整弯头的温度， 获取弯头温度与弯头磁监测结 果两项数据， 以弯头0℃时对应的磁监测数据为基准值， 实验确定弯头温度对磁监测数据变 化值之间的量 化关系， 形成 温度修正数据表， 将该表保存在数据采集系统(6)的数据库中； S6： 选用与被测弯头规格尺寸完全一致的实验弯头， 并预制不同深度的模拟冲蚀缺陷， 采用一个与磁传感器阵列(1)相同规格的三轴磁传感器， 采集不同缺陷距离和缺陷深度的 磁信号； S7： 根据实验数据， 建立缺陷距离 ‑磁信号幅值数据表、 缺陷深度 ‑磁信号特征数据表， 并将两个表保存在数据采集系统(6)的数据库中； S8： 通过磁传感器阵列(1)采集弯头的磁信号幅值和特征， 通过应变传感器(2)采集的 弯头轴向应力和环向应力， 通过温度传感器(3)采集弯头的温度； S9： 查询数据库中的应力修正数据表以修正采集到的磁场数据， 查询数据库中的温度 修正数据表以再次修正采集到的磁场数据， 查询数据库中的缺陷距离 ‑磁信号幅值数据表 以定位冲蚀缺陷的具体位置， 查询数据库中的缺陷深度 ‑磁信号特征数据表以确定冲蚀缺 陷的深度； S10： 根据冲蚀缺陷深度， 按照表1所示的标准， 对弯头冲蚀缺陷开展等级评价， 并针对 不同的冲蚀缺陷等级， 制定相应的应对措施， 如果监测结果显示弯头的冲蚀缺陷数量较多， 则在原评 定出的冲蚀缺陷等级的基础上增 加1级。 表1管道冲蚀缺陷分级表 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114965673 A 3