海底管道检测最新技术及发展方向

随着海洋油气资源开发的不断深入,海底管道的铺设规模越来越大,但是异常复杂环境容易造成海底油气管道的损伤与失效,进而产生恶劣后果。如何进行在役管道的检测已成为各国的研究热点。介绍了国内外海底管道内检测和外检测概况,分析了我国海底管道内检测和外检测技术现状,总结了国外海底管道内外检测最新技术进展,重点介绍了基于ROV(Remote Operated Vehicle,水下机器人)作业方式的2种最新外检测装置——Oceaneering Magna水下检测装置和Tracerco Discovery海底管道检测装置的组成、检测原理、检测过程及其特点。最后指明了我国海底管道检测的发展方向,即海底管道快速外检测技术和海底管道内检测多类型缺陷智能识别与高精度量化分析技术。     

水下管道共振的产生及悬空段的长度计算

叙述了水下管道由于受水流动力等复杂情况作用，造成管道被冲刷，形成悬空管段，就会因振破坏管道，造成重大事故。因此，应对水下管道受力情况进行认真分析，研究水下管道悬空段的产生，并计算其发生共振时的悬空长度，给出了为防止共振的最大悬空长度计算实例，对于水下管道的维护管理，确保管道安全是十分必要的。     

水下管道悬空段共振时的长度计算

本文通过对水下悬空管道的振动分析,利用水下管道的共振条件,导出了共振时管道悬空长度的计算公式。该计算式对于水下管道的设计、施工和保证水下管道安全运行具有一定的参考价值。     

多波束测深技术在海底管道悬空裸露检测中的应用研究

介绍了一种海底管道悬空裸露检测的新方法,即多波束测深技术,该技术可精确获得海底管道悬空裸露的长度和高度,直接反映海底管道的三维空间状态,从而确定海管水下运行状态和水下治理的准确工程量,为下一步安全运行管理和隐患治理提供科学依据。同时,还能精确测出海管后挖沟的深度及海管在沟底中的空间位置,为后挖沟施工效果评价与施工方案调整提供依据。文章具体介绍了多波束测深系统的组成、工作原理以及海管悬空裸露和后挖沟效果的检测方法。多波束测深技术为海底管道的检测工作提供了一条更快捷、直观、精确的新方法。     

工业管道内检测机器人及其变径技术的研究进展

为了能快速准确地检测出工业管网在长期服役过程中因腐蚀、磨损、拉裂等原因产生的安全隐患,设计了管道内检测机器人。介绍了近年来国内外管道内检测机器人的发展趋势、技术特点及工程实用性,并以变径技术为重点,针对弯管、变径管、“T”形管道等复杂管路环境,探讨了工业管道内检测中变径技术的难点和关键问题。最后提出,变径机器人除了要解决结构设计、变径方法、动力学分析等方面的问题外,还需要在越障能力、运动控制以及系统集成等方面开展研究,并最终实现产业化应用。     

基于管内主动激励的管道悬空检测模拟分析

天然气管线悬空段的出现会对管线安全造成极大威胁。为了检测管线是否出现悬空段,基于ADAMS动力学分析软件,采用模态分析的方法,分析了基于管内主动激励下天然气管道悬空段与敷设段的动力响应特性,研究了激励参数及环境参数的变化对管道1阶共振频率的影响规律。研究结果表明:悬空段长度对管道的1阶共振频率有较大影响,悬空段长度越长,共振频率越低;随着悬空段长度的增加,共振频率逐渐减小,出现共振频率的平移现象,可通过振动频响函数图中的第1阶共振频率的改变来判断管道的悬空状况。所得结论有助于推动管道悬空内检测技术的发展。     

石油工业中管道机器人技术的发展与应用前景

应用管道机器人进行石油工业管道检测与维修操作是一项前沿技术。综合分析了国内外油气管道机器人近年来的发展情况,特别对油气输送管道、油气井和油田与石化企业中的各种管道机器人进行了分析,并简单介绍了适用不同类型管道机器人的工作原理、结构特点及各自的发展过程。最后结合我国石油工业发展的具体情况,给出了管道机器人在油气输送管道、油气井及其他管道中的应用前景。     

埋地管道磁记忆检测机器人机械结构设计与运动学仿真

针对目前国内管道机器人在行进过程中极易卡堵、变径范围小且检测效率低下的问题,提出一种用于埋地管道的分体式可变径磁记忆检测机器人。设计了管道机器人的机械结构,通过SolidWorks建立三维模型,利用ADAMS对机器人在弯管与变径管道内的通过性进行了仿真分析。在此基础上,制造物理实体模型,进行管道内通过情况与磁记忆检测试验。试验结果表明,机器人结构设计合理,可以顺利通过曲率半径不小于1.5倍管径的弯管以及280～340 mm的变径管道,且磁记忆检测结果与X射线复验结果一致,为可变径、自适应、全寿命埋地管道检测机器人的设计提供了新的思路。     

基于NURBS曲面的管道三维成像技术研究

管道的三维成像是处理变形检测数据最直观但也是最复杂的方式,而曲面的三维重建算法是实现管道三维成像的关键。为此,基于非均匀有理B样条(NURBS)曲面的三维成像技术,通过管道检测数据反求双三次NURBS曲面的节点矢量与控制点,并对管道机器人在检测过程中可能发生的周向转动进行优化处理,使用C++编程语言与OpenGL生成管道的三维模型,并对比了相同变形管道中,是否考虑检测机器人的周向转动对于成像效果产生的影响。研究结果表明:基于NURBS曲面的三维重建算法对于管道局部变形(凹陷变形、挤压变形)的表面重构精度较高,其成像效果清晰、逼真,且考虑检测机器人的周向转动时,所生成的三维模型表面过渡更加圆滑。研究结果可为油气输送管道三维成像技术的进一步研究提供参考。     

油田注水管道检测机器人的系统设计

针对目前油田注水管道腐蚀、结垢严重,需要及时检测维修的现状,设计了一种轮式管道检测机器人。该机器人的移动本体为六轮全驱动结构,并携带有1套自主设计的2自由度CCD云台系统,能够完成对管道内部故障的检测任务。系统以光电复合缆作为信息传输和电力供应媒介,以光纤电联接器为光电复合缆与机器人本体及工控机的联接手段,采用以Arm为核心的嵌入式系统,实现通信、机器人行走机构与云台系统的控制等功能。室内试验表明,该机器人具有驱动力大、控制灵活、信号传输性能好、抗干扰能力强、防水等特点,各项指标满足管道检测要求。     

海底管道内外腐蚀的在线检测技术

目前,主要是把智能检测器放到管内,在输送介质的推动下,完成海底管道内、外腐蚀的在线检测,智能检测器的原理主要基于漏磁技术、超声波技术和涡流技术。本文介绍了以上三种检测技术的原理、检测器的结构、适应的介质以及优缺点。     

管内高压智能封堵机器人

为满足国内管道快速维修的需要,开展了管道智能封堵技术研究。在介绍管内智能封堵机器人的封堵作业流程后,描述了封堵机器人的结构组成,包括双向清管式封堵单元、远程控制系统和地面控制中心,给出了主要技术参数。随后简要介绍和分析了封堵机器人的性能试验情况,包括通过性能试验、双向通信和压力试验以及解封试验。试验证明封堵机器人可在一段管道内实现多次封堵和解堵作业,大大缩短管道停输时间,且操作简单,封堵性能良好,能够封堵20MPa的高压,无渗漏。该智能封堵机器人的研制成功为国内管道维抢修技术提供了补充。     

基于深度学习的金属焊接管道内壁缺陷检测方法研究

针对目前管道内壁缺陷检测方法不足的问题,提出了一种基于管道机器人和深度学习模型算法的管道内壁缺陷检测方法,对管道内壁缺陷图像进行识别与分类。通过对Faster RCNN目标检测算法进行改进,以密集连接卷积网络（DenseNet）作为检测模型的特征识别核心,从而提高了模型的泛化能力和识别精度。试验结果表明,基于深度学习的识别方法实现了金属焊接管道缺陷的检测,运用改进后的Faster RCNN深度学习算法进行管道缺陷识别具有识别精度高、成本低的优点,平均准确率达到93.2%。     

基于磁记忆效应的新型管道机器人

目前国内管道内检测技术水平低,无法满足日益增长的油气管道检测需求,为此,研制了一种基于磁记忆效应的新型管道机器人。该装置由机械行走机构、信号采集与处理系统、姿态控制与定位系统、辅助系统4部分组成。机械部分提供支撑与动力,信号部分采集并处理管道漏磁场信号,姿态部分确定缺陷的位置,辅助系统提供电力,并可进行应急定位。试验情况表明,该装置可有效识别各种管道缺陷,具有检测精度高、定位准确、通过性能好、结构简单和稳定可靠等优点,达到了设计要求,这对于保障我国油气管道安全运行,推进管道完整性管理具有重大意义。     

基于微机械惯导的管道多功能内检测系统研发

管道中心线测绘坐标是管道完整性管理的重要基础数据.针对小口径油气输送管道中心线测绘对小尺寸惯性导航系统的需求及现有管道内检测技术存在不足的问题,提出了一种基于微机械惯导的管道中心线测绘与基于永磁扰动检测的管道内检测技术,研发了小口径管道多功能内检测系统.该系统体积小、结构简单、能耗低、操作方便.现场工程应用中,测绘结果...     

长庆油田小口径管道内检测机器人研究与应用

综合涡流和超声波检测技术,针对长庆油田CO2驱小口径管道,成功研制了小口径管道电磁涡流内腐蚀检测机器人和超声波内腐蚀检测机器人,并在长2.97 km、管径为Φ114 mm、壁厚为4.5 mm的管线上进行了试验。研制过程包括检测系统探头、腐蚀情况检测系统、壁厚检测系统、采集处理系统、动力控制系统、储存分析系统、里程记录单元以及上位机成像系统、整体检测系统的设计和开发。电磁涡流内腐蚀检测机器人可用于Φ89 mm、Φ114 mm、Φ133 mm管径的腐蚀检测,能够通过4D弯头,能将管道腐蚀、壁厚减薄甚至盗油孔等隐患进行检测、定位。超声波内腐蚀检测机器人,能够对输油管道进行全程检测和数据记录,确定缺陷在管道上的位置,形成相应波形曲线。     

直轮式管道泄漏检测机器人弯管通过性能研究

针对现有管道检测机器人转弯性能差的问题,研究了直轮式管道泄漏检测机器人.该机器人采用驱动轮直接驱动,结构简单,输出稳定.采用理想规划法对机器人建立过弯方程,计算可知当宽度小于146.29 mm时,机器人满足弯管爬行的弯道几何约束要求.采用Adams软件仿真分析机器人弯管通过性能以及转弯时驱动轮的速度变化情况.分析结果表...     

双驱动轮式管道检测驱动机构设计

针对电驱动爬行定位检测存在的问题,研究设计了双驱动轮式管道检测驱动机构及其检测舱体,形成了一套较为实用的电动爬行器设计技术。重点介绍了双驱动轮式管道检测驱动机构的总体设计,分析了其弯道通过性能和行走姿态特性。该机构两驱动轮由同一电动机驱动,既保证了管内驱动的可靠性,又节省了有限的空间。采用驱动轮和支撑轮不在同一平面的设计方案,更有利于越过障碍。整个机构具有结构紧凑、安装方便、工作可靠、成本较低的特点,行走姿态稳定,易于实现工程化。