监控结构中缺陷的系统和方法技术方案

提供一种用于监控结构中缺陷的系统和方法。系统（１１０）包括：电源（１１２），用于向结构（１１４）的监控区（１１８）和参考（１１６）提供电流；测量电路，用于测量监控区（１１８）的至少两个触点（１２６，１２８）之间以及参考（１１６）的至少两个触点（１２２，１２４）之间的电位降；以及处理器（１１２），适于确定监控区电位降对参考电位降之比，以表示结构（１１４）厚度的百分比变化。该方法包括以下步骤：向监控区（１１８）和参考（１１６）提供电流；测量监控区（１１８）和参考（１１６）上的第一电位降；以及确定表示结构（１１４）厚度百分比变化的比率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开一般涉及监控结构的系统和方法，更具体地说，涉及连续监控诸如管道和容器等结构中例如由腐蚀引起的壁变薄等缺陷的系统和方法。
技术介绍
石油和化学工业一直在寻找监控各种生产流程和产品加工所用的设施中管道和容器状况的方法。在这些设施的正常工作期间，各种产品流过管道和容器结果发生腐蚀和侵蚀，导致管道和容器壁变薄。这种壁变薄的后果范围可从因管道泄露而使生产受损，到造成安全和财产损坏的毁灭性故障。管道和容器的工作条件范围从(-40F到120F)的环境温度到非常高的温度(1000F)。在这样的工作条件范围下，工业界一直在积极寻找能对部件情况进行在线监控的技术，以便通过化学处理减轻腐蚀，或警告设备操作人员需要立即注意的严重情况。当前解决管道和容器壁材料腐蚀问题的技术包括超声壁厚测量、管道或容器的X射线成像、管道或容器的目测检查以及电位降测量。超声、X射线和目测检查技术常要求系统停止服务，或者是停机一段时间以便完成检查过程。目前市售的电位降测量系统允许在线测量，但它们在检测管道或容器壁材料中的腐蚀影响方面却能力有限。例如，常规的电位降测量系统没有足够的灵敏度来检测由于因顺序地复用各测试点所产生的噪声而导致的低腐蚀速率。还采用了其它的在线测量系统，例如对管道或容器中流动材料中的腐蚀产品进行产品采样。由于管道和容器中和所需液体一起流动的腐蚀副产品容量很低，因此这些采样技术的价值有限。这些技术，在管道和容器内的液体流中腐蚀副产品的浓度较大时，用于检测一般的腐蚀情况尚可满足要求，但是这些技术不适用于检测在容器管道内的液体流中只会引入少量腐蚀副产品的局部点蚀。因此，需要有一种技术来监控如管道和容器等结构中的缺陷，但又很少或不破坏包含这些结构的设施的运行。
技术实现思路
提供了一种。这项专利技术利用了流经结构材料如管道或薄壁容器的电流，以及一组连接到管道或容器外侧和适当参考的电极或导线，以测量所连接电极之间的电位(电压)降。由于腐蚀，所测量的连接电极之间的电位降会增大。随着管道或容器壁的厚度因腐蚀而减小，电阻会增加，导致更大的电位降。使用合适的参考采样将使这种测量更加精确，没有因热电偶效应、电源线噪声干扰、电子部件的偏移和增益漂移或在测量小电位差时通常会引起噪声的其它效应而引起的偏差。根据本专利技术的一个方面，提供了用于监控结构中缺陷的系统。该系统包括电源，用于向结构的监控区和参考提供电流；测量电路，用于测量监控区的至少两个触点之间和参考的至少两个触点之间的电位降；以及处理器，适于确定监控区电位降与参考电位降之比，以表示结构厚度的百分比变化。根据本专利技术的另一方面，提供了监控结构中缺陷的方法。该方法包括以下步骤向结构的监控区和参考提供电流；测量监控区的至少两个触点之间的第一电位降和参考的至少两个触点之间的第一电位降；以及确定监控区电位降与参考电位降之比，以表示结构厚度的百分比变化。附图说明根据结合附图所作的以下详细说明，本专利技术的以上和其它方面、特征和优势将会更加显而易见，附图包括 图1示出用于监控结构中缺陷的系统实施例；图2示出用于监控管道中缺陷的监控装置框图；图3示出用于监控结构中缺陷的方法流程图。具体实施例方式以下将参阅附图对本专利技术的优选实施例加以说明。在以下说明中，对众所周知的功能或构造不再作详细说明，以免在不必要的细节上模糊本专利技术。提供了一种监控如管道或容器等结构中缺陷并直接确定和量化结构其余壁厚的量的系统和方法。本专利技术将监控采样的预定区域，例如监控区，并确定该区域中采样的其余厚度。然后基于对其余壁厚与通过工程方法确定的采样设计极限进行比较，该数据可用于确定设备运行的安全性。本专利技术适于监控在-40F到1000F之间工作的管道或容器，但并不限于此范围。通过注入大驱动电流，例如高达1000安培，并对信号平均，本专利技术的实施例对0.1％壁厚的壁厚改变都很敏感。本专利技术的实施例采用电位降测量方法。该电位降方法要求电流以容易理解的形式在管壁或容器壁中流动，以便在管道或容器上的不同位置测量电位降或电压。在不同位置测得的电位降由如下公式决定V＝IR (1)其中V是电位降(电压)，I是电流且R是电阻。如果管道或容器的电阻非常低(～毫欧姆)，测量的电位降就非常小(～毫伏特)。假定已知电流正流过管道或容器壁材料，则测量的电位降是壁厚的函数。由于要测量的是非常小的电压，故采用与结构材料相同的参考部件，对材料电阻率的温度效应提供校正。此外，本专利技术的实施例将补偿并消除热偶效应，以及由于电源和电子部件引起的偏移和增益变化。电位降的测量是在电流从一个电连接点例如导线或电极流到另一连接点时完成的。去除电流，并再次测量电位降。将两个电位降值在数字上相减，然后除以监控系统的内部参考电位降，得出没有由各种效应引起的偏移和增益变化的校正电位降值。在参考部件上进行相同的测量。在如管道或容器等采样上测量的校正电位降然后除以参考部件的校正电位降，得出一个比率，其代表结构壁和参考之间的电流差。该比率与采样中的材料厚度和参考部件之间的差成正比。参阅图1，示出用于监控结构中缺陷的系统110。通常，监控系统110包括多通道监控装置112，它连接到待监控的结构114。为了说明起见，图1所示的结构是管道的一部分。应理解，系统110的实施例可用于任何易受诸如腐蚀、点蚀和裂缝等缺陷影响的导电结构。示范结构可包括管道、容器、桶罐，以及具有诸如焊接区、接合点、阀门和热交换器等复杂几何形状的结构。结构114包括参考部件116和监控区118。参考部件116包括至少一个电流注入端口120，用于加电源功率；和至少一对触点122、124，用于测量参考部件116的电位降。监控区118也包括至少一对触点126、128。结构114还包括电流注入端口130，它在和电流注入端口120一起使用时就使电流流过结构114。可选的是，结构中可包括至少一个附加参考部件140，部件140包括至少一个电流注入端口132和至少一对触点142、144。电流注入端口132可与电流注入端口134一起使用，以便在多通路中注入电流。应理解，监控区118可以包括排列在传感矩阵中的多对触点，用于在结构114中进行电位降测量。参考部件116例如通过焊接电连接到结构114，这样，当监控装置112的导线136、138分别连接到电流注入端口130、120时，电流将从一个电流注入端口流到另一电流注入端口，视连接到导线136、138的电源极性而定。参考部件116具有与结构114相同的材料，并在焊接线146处与结构114接触。可选的是，参考部件116和结构114之间的间隙将用导热化合物填充，这样参考部件116和结构114将处于相同的温度。要指出，该化合物是不导电化合物，如散热器化合物。参考图2，示出监控装置112的框图。监控装置112包括电源202，例如直流(DC)电池，用于向结构114提供电流。导线136、138从电源202经电流开关机构204连接到电流注入端口120、130，电流开关机构例如有水银位移继电器、功率半导体器件如功率MOSFET或IGBT、或双刀双掷(DPDT)闩锁继电器。电流开关机构204有两个状态，在第一状态，将正电位施加到电流注入端口120，而负电位施加到电流注入端口130，使电流能够从电流注入端口120流到电流注入端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于监控结构（１１４）中缺陷的系统（１１０），所述系统（１１０）包括：电源（２０２），用于向所述结构（１１４）的监控区（１１８）和参考（１１６）提供电流；测量电路（２０６），用于测量所述监控区（１１８）的至少两个触点（１ ２６，１２８）之间以及所述参考（１１６）的至少两个触点（１２２，１２４）之间的电位降；以及处理器（２１２），适于确定所述监控区电位降对所述参考电位降之比，以表示所述结构（１１４）厚度的百分比变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T巴青格尔，A迈，P阿利森，C莱斯特，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]