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漏磁檢測技術(shù)在油田儲罐中的應(yīng)用及影響因素分析

文檔作者：夏玉紅王春煦文檔來源：淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2024年06月16日
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學(xué)術(shù)論壇數(shù)字技術(shù)
與應(yīng)用
181
油田儲罐是油田油品存儲的主要設(shè)備。油品中的腐蝕性物質(zhì)長
期與儲罐的內(nèi)壁相作用,特別是儲罐底部容易產(chǎn)生金屬損失,嚴(yán)重
時甚至?xí)?dǎo)致罐壁穿孔、油品泄露等事故。油品的泄露對環(huán)境和安
全都造成了極大的危害,世界各國已對罐底腐蝕引起了足夠的重
視,并采取了積極的措施進(jìn)行防范。目前常用的檢測法有漏磁法、渦
流法和超聲波法。超聲波測厚技術(shù)應(yīng)用較為成熟,但檢測效率低;渦
流檢測技術(shù)靈敏度高,但信號處理困難,傳感器結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜[1]。漏
磁檢測技術(shù)早在20世紀(jì)60年代就被歐洲國家的研究者提出來,到20
世紀(jì)80年代末,美國與歐洲相繼將漏磁檢測技術(shù)運(yùn)用到原油儲罐罐
底板檢測中[2]。隨著計算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的快速發(fā)展,漏磁檢測
技術(shù)水平也在不斷的提高,并被廣泛的應(yīng)用。
1 漏磁檢測的原理
由于不同物質(zhì)其磁導(dǎo)率不同,因此磁力線的環(huán)繞路徑也會不
同。若被測金屬材料磁化后,若材料內(nèi)部材質(zhì)連續(xù)、均勻,材料中的
磁力線會被約束在材料中,磁通平行于材料表面,被檢材料表面幾
乎沒有磁場,如圖1所示;若磁化金屬材料有缺陷,其缺陷部分的磁
導(dǎo)率很小、磁阻很大,使磁路中的磁通發(fā)生畸變,其磁力線會發(fā)生變
化,部分磁通直接通過缺陷或從材料內(nèi)部繞過缺陷,還有部分磁通
會泄露到材料表面的空間中,從而在材料表面缺陷處形成漏磁場[3],
如圖2所示。這部分漏磁場是進(jìn)行檢測的關(guān)鍵,利用霍爾傳感器來獲
取漏磁場信號,并應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)對信號進(jìn)行處理分析,最終達(dá)到檢
測的目的。
2 漏磁檢測在儲罐底板檢測中的應(yīng)用
2.1 漏磁檢測系統(tǒng)介紹
儲罐罐底漏磁檢測系統(tǒng)主要包括磁化機(jī)構(gòu)、信號接收模塊、數(shù)
據(jù)采集存儲與處理模塊及其他輔助機(jī)構(gòu)。
磁化機(jī)構(gòu),在滿足磁化強(qiáng)度的前提下降低裝置重量,不用外加
電源是首選。主要采用永久磁鐵。稀土永磁在矯頑力和剩磁以及最
大磁能積都優(yōu)于其他磁化材料,因此可以用更小的體積達(dá)到同一磁
化強(qiáng)度。
信號接收模塊主要是傳感器件。由于霍爾元件有體積小,適合
測量非均勻磁場;有較寬的響應(yīng)頻率,有較好的溫度適應(yīng)性,測量范
圍較大,滿足儲罐底板漏磁場條件?；魻栐梢愿鶕?jù)檢測需要,進(jìn)
行合理的排列放置,以達(dá)到最佳檢測效果。
數(shù)據(jù)采集存儲與處理模塊主要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。通過對檢測
到的信號進(jìn)行放大、濾波和干擾信號處理,最后通過軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)
分析,得到檢測結(jié)果。
2.2 儲罐底板漏磁檢測
(1)檢測的前期準(zhǔn)備。檢測的前期準(zhǔn)備包括資料審查和檢測條件
準(zhǔn)備。資料審查的目的是對儲罐的歷史資料進(jìn)行了解,以便為本次
的檢測和評價做參考。根據(jù)被檢查儲罐的形狀、材料、盛裝介質(zhì)、操
作溫度等進(jìn)行罐體內(nèi)的排污和清潔,做好檢測條件的準(zhǔn)備,同時根
據(jù)檢測靈敏度和精度的要求,調(diào)節(jié)傳感器探頭距離儲罐底板高度。
(2)檢測實(shí)施。首先要確定標(biāo)定值,標(biāo)定值是通過事先人為制定
的缺陷試板測定的檢測參考值。在檢測過程中要保證標(biāo)定板與要檢
測的儲罐底板具有相同的材質(zhì)和厚度。標(biāo)定值的設(shè)定將直接影響檢
測結(jié)果的準(zhǔn)確性。
具體的檢測步驟:首先進(jìn)行底板編號。為了進(jìn)行全面的檢測,要
對儲罐底板進(jìn)行編號排版,以便快速無遺漏的進(jìn)行檢測。對于編號好
的儲罐底板要設(shè)定好檢測基準(zhǔn)點(diǎn),即檢測原點(diǎn)。檢測系統(tǒng)可以根據(jù)檢
測點(diǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)顯示缺陷的具體方位,這樣就可以測量出缺陷距原
點(diǎn)的具體位置。其次,按照預(yù)先設(shè)定好的掃描模式進(jìn)行掃描檢測。掃
描開始應(yīng)該從基準(zhǔn)點(diǎn)開始,掃描方向和掃描速度可以根據(jù)需要進(jìn)行
選擇。最后,當(dāng)掃描檢測結(jié)束,檢測系統(tǒng)會現(xiàn)場進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)存放
處理和分析,得出初步的罐底漏磁檢測結(jié)果。如果對檢測結(jié)果存在異
議可以對檢測距離和檢測速度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,進(jìn)行再次檢測掃描,
也可以輔助其他檢測方法,比如超聲波檢測進(jìn)行檢測驗證。
(3)檢測結(jié)果評價分析。最后對檢測結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析,
確定檢測結(jié)果并進(jìn)行評價。
3 漏磁檢測技術(shù)影響因素分析
3.1 檢測體鐵磁性雜質(zhì)
檢測體的鐵磁性雜質(zhì)對檢測準(zhǔn)確度會有影響。由于檢測體的雜
質(zhì),涂層和表面氧化,特別是儲罐底板被腐蝕后的產(chǎn)物、金屬顆粒雜
質(zhì)等問題會影響磁化的效果,容易干擾缺陷的檢測,從而影響檢測
效果。
3.2 磁化強(qiáng)度
磁化強(qiáng)度是保證進(jìn)行漏磁檢測的關(guān)鍵。如果磁化強(qiáng)度不夠,漏
漏磁檢測技術(shù)在油田
儲罐中的應(yīng)用及影響因素分析
夏玉紅 王春煦
(淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系 江蘇淮安 223000)
摘要:漏磁檢測技術(shù)在油田儲罐檢測中運(yùn)用的越來越廣泛。本文對漏磁檢測技術(shù)的實(shí)施過程進(jìn)行了介紹,并對影響漏磁檢測的因素進(jìn)行了分析,
以達(dá)到提高檢測效果的目的。漏磁檢測技術(shù)的應(yīng)用將對石化企業(yè)的石油儲罐檢測提供更好的服務(wù)。
關(guān)鍵詞:油田儲罐 漏磁檢測 泄漏
中圖分類號:TG115.284 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-9416(2014)10-0181-02
收稿日期:2014-10-15
作者簡介:夏玉紅(1978 —),女,遼寧丹東人,碩士,講師,研究方向:電氣自動化。
學(xué)術(shù)論壇數(shù)字技術(shù)
與應(yīng)用
182
磁場就偏小,缺陷處的漏磁信號就不明顯,影響檢測判斷。特別是對
有雜質(zhì)覆蓋的儲罐底板,要提高磁化強(qiáng)度,強(qiáng)化漏磁場,加強(qiáng)漏磁信
號。在一定范圍內(nèi),缺陷漏磁場的強(qiáng)度隨著磁化強(qiáng)度的增加會迅速
增大, 但當(dāng)鐵磁材料進(jìn)入磁飽和狀態(tài)時,外界磁化磁場強(qiáng)度的增大
對缺陷磁場強(qiáng)度的貢獻(xiàn)不大[4]。
3.3 缺陷特征
儲罐底板的缺陷特征,如位置、大小,也會對漏磁檢測產(chǎn)生影
響。對于缺陷的位置而言,位于儲罐底板表面時漏磁場最大,最容易
檢測。而隨著缺陷埋藏深度的增大,其漏磁場變小,當(dāng)埋藏深度足夠
大時,漏磁場將趨于零。缺陷大小主要體現(xiàn)在缺陷的的深度和寬度
上,當(dāng)缺陷深度較小時,隨著深度的增大漏磁場快速增加,當(dāng)深度增
大到一個定值,漏磁場突然緩慢增加。此外,漏磁信號的幅值與缺陷
寬度對應(yīng),缺陷長度對漏磁信號幾乎沒有任何影響。當(dāng)缺陷寬度相
同時,漏磁場隨著缺陷深度的增加而增大[1]。
3.4 檢測速度
因為漏磁檢測需要磁化時間,檢測速度的不同也會影響檢測效
果。在檢測過程中,要保持勻速,速度過快不會影響檢測的定性分
析,但是對缺陷檢測的具體量化結(jié)果會有影響。
3.5 檢測體的平整度
儲罐底板不會是完全平整的,因此底板的平整程度對漏磁檢測
的可靠性有著顯著的影響。當(dāng)?shù)装宓那首兓鹛犭x值的增加,
漏磁檢測的靈敏度就會顯著變化。這種影響通?？梢酝ㄟ^從多個方
向進(jìn)行掃描來克服。實(shí)際上,底板的彎曲使得對靠近搭接處或罐壁
區(qū)域的可靠掃描是難以實(shí)現(xiàn)的。通常情況下,盡量使用較小的掃描
裝置以將這種影響減少到最低[5]。
3.6 掃描覆蓋率
在檢測掃描過程中,雖然設(shè)計的掃描面是全覆蓋,但是由于儲
罐形狀和檢測設(shè)備形狀等原因,不容易達(dá)到全面掃面,易發(fā)生遺漏
缺陷。在實(shí)際檢測中,要根據(jù)實(shí)際的檢測情況,盡量選擇較小的檢測
探頭,掃描的速度并做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
3.7 操作人員
整個檢測過程是由操作人員來完成的,其檢測結(jié)果也存在很大
的個體差異。因此,要求操作人員要具備良好的職業(yè)技能和職業(yè)素
養(yǎng)。應(yīng)該對操作人員就設(shè)備運(yùn)行和操作進(jìn)行相關(guān)的培訓(xùn)。
4 結(jié)語
漏磁檢測技術(shù)在油田儲罐檢測中運(yùn)用的越來越多,作為無損檢
測技術(shù)有著非常好的發(fā)展前景。漏磁檢測的使用提高了工作效率
高,增加了檢測結(jié)果準(zhǔn)確可靠性。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和運(yùn)用,可
視化的漏磁檢測與分析已成為發(fā)展趨勢,將進(jìn)一步提高檢測的速度
和精度,滿足石化企業(yè)石油儲罐的檢測要求。
參考文獻(xiàn)
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3.2.3 標(biāo)準(zhǔn)互感器誤差化整引入的不確定度分量
3 u 為標(biāo)準(zhǔn)互感器誤差化整引入的不確定度分量,根據(jù)文獻(xiàn)[3]的
要求,對互感器的誤差化整的間距為被檢表準(zhǔn)確度等級的1/10,則
修約可能引起的最大誤差為被檢互感器準(zhǔn)確度等級的±1/20。假設(shè)
該分量服從均勻分布,按⑵式計算出不確定度分量為:
0.2/ 20/ 3 0.00577(%) 3 u ? ?
將不確定度分量匯總,見表2:
4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度
標(biāo)準(zhǔn)不確定度按下式計算:
? ?
m
i
uB uici ( )2 [2] (3)
式中: B u --標(biāo)準(zhǔn)不確定度;
ci--不確定度分量的靈敏系數(shù)。
? 0.003332 ? 0.001152 ? 0.005572 B u =0.0065(%)
5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度[2]評定
u為合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度,由A類不確定度uA和B類不確定度uB的
方和根合成而成。
? 2 ? 2 ? 0.001772 ? 0.00652 ? 0.0067% u uA uB (4)
6 擴(kuò)展不確定度[2]U
擴(kuò)展不確定度是確定測量結(jié)果區(qū)間的量,它與一定得置信概率
相關(guān)。對于正態(tài)分布,合成不確定度的置信概率為68.27%。實(shí)際應(yīng)用
中,希望置信概率能大一些。
擴(kuò)展不確定度按下式計算:
U=ku[2] ⑸
k為包含因子,一般取k=2,則
U=ku=2×0.0067%=0.0134%
7 結(jié)語
本文主要對電流互感器標(biāo)準(zhǔn)裝置展開不確定度評定,首先對電
流互感器檢定裝置的不確定度進(jìn)行簡要的探討,然后對各分量對測
量結(jié)果不確定度的影響展開了進(jìn)一步的分析,在以上兩方面的闡述
過程中,均通過不同的情況對電流互感器準(zhǔn)確度評定展開了詳細(xì)的
論證,希望本文的研究可以為相關(guān)研究提供一些借鑒。
參考文獻(xiàn)
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