[发明专利]振动管道诊断系统和方法

说明书

本申请是申请日为2007年2月22日、申请号为200780051697.3、发明名称为“振动管道诊断系统和方法”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及管道诊断系统和方法，更具体地，涉及振动管道诊断系统和方法。

背景技术

管道被用于运输许多类型的气体和液体。不论是掩埋的管道还是地面上的管道都可以将这类材料运输数百或者甚至数千公里。石油管道和天然气管道只是经由管道的广泛网络被运输的材料的两个示例。

管道被设计为使用许多年。然而，这些管道不能永久存留。如果所运输的材料是至少部分有腐蚀性的，则管道壁可以随着时间逐渐受到腐蚀。这能够导致削弱管道并最终导致管道破裂。另外，如果所运输的材料包括固体颗粒，诸如沙或其它地质颗粒，则流动的材料可以侵蚀管道壁。该侵蚀过程也可以使管道壁变薄或变弱。

对管道的其它损害也是有可能的。例如，附近运行的机器可能冲击并损害管道。如果管道壁的一部分受到冲击而变形，则管道的结构完整性将受到影响。另外所存在的可能性是，管道壁的固有缺陷可能由于管道的使用而最终变得明显，诸如如果将管道加压到可观的压力级。

存在许多可用于检验管道状况的现有技术诊断装置和方法。可以从外面目视检查管道。然而，该现有技术方法非常耗时、乏味以及昂贵。另外，这样的检查可能不能够找到管道内部的缺陷、诸如腐蚀和侵蚀，或者至少直到问题变得足够严重到导致泄漏时才能够找到管道内部的缺陷。

一种现有技术检查装置被称为pig。pig是通过一段管道的电子检查装置。pig可以执行对管道内部的电子扫描，并且可以通过有线或无线电信号将信号或数据中继给外部站。然而，现有技术pig也具有缺点。在某些情况下的现有技术pig需要关闭材料流，从而pig在空管道中经过。可替换地，可以与具有材料流的管道一起应用pig，其中由材料流将pig载过管道。然而，可能为插入过程和取出过程而需要某种流中止。结果是，现有技术pig需要笨重的和耗时的插入和取出步骤。

另一现有技术诊断装置在颁发给Lander的美国专利公开2005/0279169中示出。Lander包括在内部附接到管道的振动传感器阵列，并且公开了管道中的泄漏将导致产生特征振动。Lander公开了，可以通过检测这些特征振动来检测泄漏。该现有技术方法的缺点是，该系统完全是被动的(passive)并且不能生成振动。另外，Lander的系统不能检测正在发展的管道弱化，并且不能检测管道中的未来缺陷或问题。Lander的系统不能检测或确定问题，直到泄漏发展。Lander的系统使得管道不能被维修以防止管道中的缺陷或变薄发展成严重泄漏。

仍存在对诊断系统和方法的需要来检测由腐蚀、侵蚀和其它物理冲击导致的结构退化以防止泄漏、避免环境冲击和冲击成本，以及将维修费用和停工时间最小化。

发明内容

根据本发明的实施例提供了一种振动管道诊断系统。振动管道诊断系统包含至少一个适于固定到管道的振动发生器，至少一个适于固定到管道的振动传感器，以及与该至少一个振动发生器和该至少一个振动传感器通信的处理装置。该处理装置被配置为使用该至少一个振动发生器来振动管道的一部分，从该至少一个振动传感器接收对该振动的振动响应，将该振动响应与管道的一个或多个之前的振动响应进行比较。该处理装置被进一步配置为如果该振动响应与该一个或多个之前的振动响应相差大于预定容限(tolerance)则指示故障状况。

根据本发明的实施例提供了一种用于管道的振动诊断方法。该方法包含振动管道的一部分，接收对该振动的振动响应，将该振动响应与管道的一个或多个之前的振动响应进行比较，以及如果该振动响应与该一个或多个之前的振动响应相差大于预定容限，则指示故障状况。

根据本发明的实施例提供了一种用于管道的振动诊断方法。该方法包含振动管道的一部分，接收对该振动的振动响应，以及根据该振动响应来确定管道的一部分的谐振频率。该方法进一步包含将该谐振频率与管道的一个或多个之前的谐振频率进行比较，并且如果该谐振频率与该一个或多个之前的谐振频率相差大于预定的频率容限，则指示故障状况。

在该系统的一个方面中，该故障状况与管道的一部分的壁厚的变化有关。

在该系统的另一方面中，该故障状况与管道的一部分的壁结构完整性的变化有关。

在该系统的又一方面中，该处理装置被配置为存储该振动响应。

在该系统的又一方面中，该处理装置被配置为传输该振动响应。

在该系统的又一方面中，该至少一个振动发生器和该至少一个振动传感器适于可移除地固定到管道。