【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无损检测技术、管道内部损伤监测，尤其涉及用于管道内部冲刷腐蚀监测的装置及其应用。
技术介绍
1、管道作为液体、气体输送的重要装置，在管道安全工程中，管道检测是保证管道安全的基本方法。诸多类型的管道检测技术中，漏磁检测技术是应用最广泛、技术最成熟的磁性管道缺陷检测技术，能够获取缺陷的磁通密度即漏磁信号，包括磁通密度径向分量、磁通密度轴向分量、磁通密度周向分量；其中，轴向即为沿管道长度的方向，径向即为沿垂直于管道内壁的方向，周向即为沿管道的周向。
2、为了对管道内部损伤情况进行检测，传统的漏磁检测技术在检测过程中多是从管道内部进行开展，通过根据漏磁信号得到缺陷的外形尺寸和所处部位。而这种检测方式往往需要对管道进行输送暂停，这一定程度上会干扰了管道的正常工作，而随着漏磁检测的硬件设备不断优化，如今的漏磁检测设备无论是在成本上，还是信号采集精度上均具有了较大进步，因此，以不干扰管道正常工作为前提，采集管道的待监测区域在预设时长内的磁场信号用以分析其内部异常情况成为时下较为热门的课题，当前还少见有相关文献披露关于从管道外部采集数据，实现其内部腐蚀、损伤情况评估的技术报道，因此，如何提高管道内部腐蚀监测的便利性，同时不影响管道正常工作，为管道维护人员提供可靠的管道异常反馈是非常具有积极现实意义的研究课题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种实施可靠、应用灵活且对管道工作无干扰，结果参考性佳的用于管道内部冲刷腐蚀监测的装置及其应用。
2
3、一种用于管道内部冲刷腐蚀监测的装置，用于铁磁性管道的冲刷腐蚀监测，所述装置包括：
4、永磁铁，用于贴附在管道的外表面，以使管道磁化，所述永磁铁贴附在管道外表面时，其产生的磁场范围覆盖管道的待监测部分，且磁场强度可穿透管道的待监测部分的管壁；
5、外壳，为壳体结构，其两端形成有相互独立的容置腔，两个容置腔相互远离的方向为敞开结构，其中一容置腔与所述永磁铁的轮廓相适应且将永磁铁容置其中；
6、柔性连接带，为一对，且设置在所述外壳容置有永磁铁的端部两侧，一对所述柔性连接带的一端与所述外壳固定连接，一对所述柔性连接带的另一端用于环绕管道的待监测部分，使所述外壳连同所述永磁铁被可拆卸固定于管道外表面；
7、二维磁传感器，为多个且布设在一对所述柔性连接带接近管道的端面上，所述二维磁传感器用于采集管道的待监测部分的漏磁数据；
8、监测主机，设置在外壳的另一容置腔内，且与多个所述二维磁传感器连接，以用于对所述二维磁传感器进行电能供应和漏磁数据采集。
9、作为一种可能的实施方式，进一步，本方案所述二维磁传感器用于对管道待监测部分的漏磁场的平行分量和垂直分量进行漏磁数据采集；
10、其中，位于同一所述柔性连接带上的二维磁传感器的敏感轴方向均相同；
11、一对所述柔性连接带上的二维磁传感器为相互对称设置，且其敏感轴对称。
12、作为一种可能的实施方式，进一步，本方案中，一对所述柔性连接带远离所述外壳的端部上设有相互配合连接的可拆卸机构，且通过可拆卸机构使所述外壳连同所述永磁铁、多个二维磁传感器被可拆卸固定于管道外表面。
13、基于上述，本专利技术还提供一种用于管道内部冲刷腐蚀监测的方法，其应用有上述所述的装置，所述装置被安装于管道的待监测部分；所述方法包括：
14、s01、按预设时间频率通过二维磁传感器采集管道的待检测部分的漏磁数据，然后将漏磁数据与二维磁传感器进行一一关联后，汇集生成漏磁数据集；
15、s02、按预设方式对漏磁数据集中的漏磁数据进行单独检测判断和/或对位置对称的二维磁传感器对应的漏磁数据进行组合判断，生成用于指向管道待检测部分是否存在异常的判断结果；
16、s03、获取判断结果，当其指向管道存在异常时，生成警告信息，且将对应漏磁传感器的位置信息与其关联，然后一并输出。
17、作为一种较优的实施选择，优选的，本方案s04中，多个二维磁传感器均具有唯一id编号，且多个二维磁传感器之间还形成有对称关系对照表；所述漏磁数据集表示如下：
18、
19、其中，ct为时间点t时所采集的漏磁数据集，cnx为编号为n的二维磁传感器在平行分量x上所采集到的漏磁数据，cny为编号为n的二维磁传感器在垂直分量y上所采集到的漏磁数据。
20、作为一种较优的实施选择，优选的，本方案s02中，按预设方式对漏磁数据集中的漏磁数据进行单独检测判断的方法为：
21、a01、构建磁场模型，假设在管道的待监测部分在没有腐蚀或损伤的情况下，由永磁铁引起的管道周围的磁场分布为如下公式：
22、
23、其中，b(r)为在距离永磁铁某一点r的磁通密度或磁场强度，μ0为真空的磁导率，其为常数，m永磁铁的磁矩，r从永磁铁到观察点的位置矢量，r3位置矢量的立方，其表示距离的影响；
24、a02、漏磁场模型的构建，基于所构建的磁场模型，预测由于管道内部腐蚀或损伤导致的磁场分布变化，即漏磁场，其数学模型简化表示如下：
25、
26、其中，bleak(x，y，z)为在位置(x，y，z)的漏磁场强度，b0为腐蚀区域未受影响时的磁场基线强度；α为衰减系数，d为腐蚀深度，e为自然对数的底数，e-αd用于描述磁场强度跟随腐蚀深度d的指数级衰减，为用于表示漏磁场随观察角度θ和的变化；
27、假设磁场的基线在未受腐蚀影响时，其分布已知，其表示为bbaseline(x，y，z)，其中，x，y，z为空间坐标；
28、当存在腐蚀或损伤时，实际测量的磁场分布bmeasured(x，y，z)将与基线不同，则漏磁场可以通过测量值和基线值的差异来估计，其公式如下：
29、bleak(x，y，z)＝bmeasured(x，y，z)-bbaseline(x，y，z)
30、对于采用二维磁传感器进行测量的情况时，漏磁场模型可以分解为两个方向上的份量，其分别为：
31、平行方向分量(x方向)：
32、bleak，x(x，y)＝bmeasured，x(x，y)-bbaseline，x(x，y)
33、垂直方向分量(y方向)：
34、bleak，y(x，y)＝bmeasured，y(x，y)-bbaseline，y(x，y)
35、其中，bmeasured，x、bmeasured，y分别是在x方向、y方向上实际测量到的磁场分量，而bbaseline，x、bbaseline，y分别是对于方向上的基线磁场分量；
36、a03、对二维传感器所采集的数据进行预处理和提取，然后按预设方式对所提取的数据进行分析，以识别漏磁场特征，然后得出管道的待监测区域是否具有腐蚀或损伤的判断结果。
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【技术保护点】
1.一种用于管道内部冲刷腐蚀监测的装置，用于铁磁性管道的冲刷腐蚀监测，其特征在于，所述装置包括：
2.如权利要求1所述的用于管道内部冲刷腐蚀监测的装置，其特征在于，所述二维磁传感器用于对管道待监测部分的漏磁场的平行分量和垂直分量进行漏磁数据采集；
3.如权利要求1或2所述的用于管道内部冲刷腐蚀监测的装置，其特征在于，一对所述柔性连接带远离所述外壳的端部上设有相互配合连接的可拆卸机构，且通过可拆卸机构使所述外壳连同所述永磁铁、多个二维磁传感器被可拆卸固定于管道外表面。
4.一种用于管道内部冲刷腐蚀监测的方法，其特征在于，其应用有权利要求1至3之一所述的装置，所述装置被安装于管道的待监测部分；所述方法包括：
5.如权利要求4所述的用于管道内部冲刷腐蚀监测的方法，其特征在于，S04中，多个二维磁传感器均具有唯一ID编号，且多个二维磁传感器之间还形成有对称关系对照表；所述漏磁数据集表示如下：
6.如权利要求5所述的用于管道内部冲刷腐蚀监测的方法，其特征在于，S02中，按预设方式对漏磁数据集中的漏磁数据进行单独检测判断的方法为：<...
【技术特征摘要】
1.一种用于管道内部冲刷腐蚀监测的装置，用于铁磁性管道的冲刷腐蚀监测，其特征在于，所述装置包括：
2.如权利要求1所述的用于管道内部冲刷腐蚀监测的装置，其特征在于，所述二维磁传感器用于对管道待监测部分的漏磁场的平行分量和垂直分量进行漏磁数据采集；
3.如权利要求1或2所述的用于管道内部冲刷腐蚀监测的装置，其特征在于，一对所述柔性连接带远离所述外壳的端部上设有相互配合连接的可拆卸机构，且通过可拆卸机构使所述外壳连同所述永磁铁、多个二维磁传感器被可拆卸固定于管道外表面。
4.一种用于管道内部冲刷腐蚀监测的方法，其特征在于，其应用有权利要求1至3之一所述的装置，所述装置被安装于管道的待监测部分；所述方法包括：
5.如权利要求4所述的用于管道内部冲刷腐蚀监测的方法，其特征在于，s04中，多个二维磁传感器均具有唯一id编号，且多个二维磁...
【专利技术属性】
技术研发人员：盛林，沈峰，何浩，柳杰，
申请(专利权)人：江苏省特种设备安全监督检验研究院，
类型：发明
国别省市：
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