[发明专利]通径仪的仿真测试系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种管道检测装置，特别是涉及一种通径仪的仿真测试系统及方法。

背景技术

通径仪是检测管道变形的重要设备，也称管道变径检测器，其机械结构如图1所示，通径仪的外面为圆柱形的壳体1，在壳体1内设置有电子系统仓4，电子系统仓4内安装有用于采集、处理和记录信号的电子系统(图中未示)，电子系统中的位移传感器通过机械传动结构与伞架2联接，通径仪端头外部固定有皮碗3，呈喇叭形结构，在壳体1的外侧均布有多个计程轮6，计程轮6通过电缆与电子系统连接，在壳体1头部内安装有地面标记器信号接收天线5，地面标记器信号接收天线5通过电缆与电子系统10连接。

如图2所示，电子系统10主要包括：接收来自计程轮的计程脉冲信号、进行处理，并将处理后的信号传送给主控制器的计程系统11；准确记录通径仪电子系统从启动时起的运行时间，并将该时间信息传送给主控制器的时钟13；接收并处理放置在管道外的地面标记器发出的无线电信号，并将处理后的信号传送给主控制器的地面标记器信号接收模块12；接收并处理来自位移传感器发出的管道变径信号，并将处理后的信号传送给主控制器的变径信号处理模块15；接收主控制器发送的计程信息、时间信息、变径信息和地面标记信息，并按照一定的格式存储到非易失性存储器中的数据存储系统16；以及用于协调计程系统、地面标记器信号接收模块、时钟及变径信号处理模块的工作，并接收它们发送的数据，对这些数据进行统一处理之后发送给数据存储系统的主控制器14。

计程轮6的结构如图3所示，在计程轮6内均匀分布若干个磁块7，两个计程轮臂8固定在计程轮轴9上，这两个计程轮臂相差的角度为1.5倍磁块间距角度，每个轮臂上分别装有一个霍尔传感器(图中未示)，随着计程轮6的转动，磁块7和轮臂8的相对位置不断发生变化，当磁块7运行到正对轮臂8的位置处时，霍尔传感器感受到磁块7的磁信号而使输出的电平发生跳变(高电平变成低电平，低电平变成高电平)。由于两个轮臂8相差的角度为1.5倍磁块间距角度，故计程轮6每转过0.5倍磁块间距角度就有一个磁块与一个霍尔传感器相遇，这就使两个霍尔传感器输出信号的相位差保持90°，如图3所示。

通径仪在执行任务时，是独自运行于管道内部的，由于管道的屏蔽作用，使得人们目前还未开发出一种有效的方法对通径仪的运行状态进行实时监控，通径仪采集的管道变形的数据也是等到一段管道检测完成后，再从存储器中读取出来的。因此对于通径仪在管道中工作的可靠性，尤其是其内部的电子系统工作的可靠性，要求是非常高的。这就需要在通径仪执行任务前检验通径仪能否正常工作。一旦出现问题就进行维修，这样就可以避免让工作不正常的通径仪去执行检测任务而造成的人力、财力、物力及时间上的巨大损失。

传统的检测通径仪工作是否正常的方法是先建立一个巨大的通径仪牵拉实验场，在场地中布置一条空管道，在管道的两头布置两个巨大的绞车，用绞车拉着通径仪在管道中运行，由于这条管道是完全暴露在外面的，因此人们可以很容易了解管道的直径、长度、缺陷位置等信息，将通径仪检测到的数据与这些信息进行对照就可以判断通径仪是否工作正常。采用这种方法对通径仪进行检测是目前一种比较有效的方法，可以对通径仪的机械部分和电子系统部分进行检测。但是这种方法存在以下缺点：

1)成本高。建立一个牵拉实验场一般要耗资数百万至上千万元人民币；

2)效率低。一个牵拉实验场的场地是有限的，这就使得实验管道的长度有限，一般为一百多米。通径仪在实验管道中运行一次只能检测很短的一段距离，若要继续检测，必须用起重机将通径仪掉头而后放进管道内再运行，这样效率很低，既费时又费力；

3)无法进行长距离实验。由于实验管道比较短，每检测一遍就需要掉头，这样若要进行数百公里的长距离实验则要掉头数千次，这显然是不现实的，实际上也没有人这样去进行实验。然而实际管道检测工程一般动辄上百公里，若不进行连续长时间的实验就无法得知通径仪长时间工作的可靠性；

4)实验管道单一，通径仪运行工况简单，不能有效验证通径仪中的电子系统在复杂工况下，如多三通、多弯头、剧烈振动情况下运行的可靠性；

5)无法进行温度实验，由于实验管道是空管道，且一般建造在露天环境中，因此实验温度就是环境中的大气温度，而在实际石油管道中，有些石油是加热输送的，而且有的加热温度还很高，达七、八十摄氏度，通径仪能否在这样的环境中长时间正常运行靠牵拉实验是无法完成的；

6)无法一次性批量检测通径仪的电子系统，若要检测多个通径仪的电子系统，必须在一次实验后更换另一套电子系统再进行实验。

发明内容