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内燃机与配件
地下金属管道电磁探测技术研究
陈泽辉;党瑞荣;谢荣勃
(西安石油大学,西安710065
摘要:我国对天然气能源的应用研究逐步深入,天然气在工业能源领城的应用将迎来一个全盛时期,人类社会对地下储气库的
需求将日盖増长。作为天然气上下游一体化应用系统中的关键部分,地下储气库的应用将有效解决季节性用气不平衡的河题,然而,
现有天然气管道检测多采用管道式爬行检刚系统,作业成本高,施工风险大,当检测系统在管道内遇阻时对整个管路会带来很大的风
险,甚至影响到输送通道的中断,排除上述故障的作业成本也很高。在上述情况下,开展非接触式地面检测系统的研究有其很大的优
越性,不存在作业风险,不会造成管道输送的中断,也不需要投捞等复杂的施工,本文针对地下金属管线电磁探测技术进行集中分析,
为提高天然气地下管线探测精度提供可靠的方法和依据。
关键词:电磁探测技术;地下金属管线;地下储气库群;探测方法
0引言
本文试图研究并建立
△B
种适合于地下管道探测
的理论和方法,包括管道直
径、管道电导率、磁导率、埋
深等对探测性的影响,开展
相关的理论研究和仿真。在
理念研究的基础上,在地面
上对地下管道的走向进行
探测,尤其是地面标识移动
()
或缺少标识的情况下,这种
(a)AHx极大值法(b)Hk极大值法
c)△Hz极小值法
探测可以为日常检修、维
图1管线探测定位示意图
护、故障排除等作业提供定
位依据,实现快速施工和作业。在理论研究的基础上,探讨术的整合使得电磁法仪器有了更广阔的应用前景,也使部
电磁探测技术用于识别管道包括管道斷裂、错位等严重缺分复杂的技术难题迎刃而解。但探地雷达在高导电性地区
陷的可行性,研究其探迥性能与电磁探测系统的相互关的探测深度、频率域测量的探测速度与效率、时间域测量
系,指导管道重大问题的探测和普查。
的解释精度与效果等,仍然是今后技术研究的重点。而基
1国内外研究现状
于电子科技与计算机信息技术来实现发射机、接收机等重
地下管线探测技术服务作为一个行业,在我国已有要元件的体积的最小化,使探测数据更加精准,仪器性能
十五年的发展历史。现如今,电磁探测技术作为地下管线更稳定,干扰噪声更小,也有待进一步研究。
探测的核心技术被沿用至今。这其中有两个因素起到了
2电磁探测技术原理
关键性的作用:一是电磁探测与现阶段技术发展条件相电磁法以地下金属管线与其周围介质的导电性、导磁
符,在地下管线探测领域以“仪器轻便、探测数据精确、设性的差异为主要物性基础,基于麦克斯韦电磁场理论、电
备经济”而占据着应用优势,它的出现一定程度上提高了磁感应原理对电磁场空间分布特点进行研究和总结,根据
探测服务行业的作业效率和经济性,促进了该行业可持探测结果锁定地下金属管线。发射线圈供以谐变电流,在
续发展。
其周围形成"一次场”:即谐变磁场。谐变磁场对地下金属
在国际社会中,电磁法仪器在工程领域和环境领域的管线有一个激励作用,能够使管线产生谐变电流,进而在
应用范围在逐步拓展,主要得益于电磁法仪器性能的持续管线周围形成"二次场”,即二次谐变磁场。二次场的大小
改进及其配套软件的不断创新。电子科技与计算机信息技与发射场源的形式、电流的大小、频率的高低、管线的物性
及几何形状、测点位置等因素有关。用电磁法探测地下金
作者简介:陈泽辉(199~-),男,陕西渭南人,硕士在读,研究方向属管线时,一般通过测定二次场的变化来探测管线。通过
为电子信息工程与智能化。
接收装置在一定距离外接收“二次场”信号,分析其分布特
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万方数据
Internal Combustion Engine Parts
图2水平園柱体二次场异常曲线图
征,从而达到寻找地下金属管线的目的(详见图1)
①按方法实验的相关要求,设定好一致性、最小最佳
当金属管管径较大,不能当作线性体时,把其看作无以及最大的收发距、最佳工作频率、最佳发射功率以及深
限长水平圆柱体。在一次场的作用下,二次场分布曲线如度修正系数等实验参数
图2所示。
②对影响探涸信号的因素进行分析,首先分析目标管
该曲线的基本特征:在水平园柱体正上方,即x=0线的特征,根据特征分析确定探测信号性能,比如根据管
处,水平分量Hx有极大值,而垂直分量Hx=0。根据电磁材判断管线的导电性、信号传输质量以及最大传输距离。
感应定律。感应电动势e的表达式为:e-j=NBS=根据管径大小判断探测信号的强弱和峰值宽以及传播距
离等。此外,埋深与长度也有很大的影响。其次,与管线比
NmHS式中,j为通过线圈截面的磁通量:N为线圈匝数;B较临近的其他管线和干扰物等都会对目标管线产生比较
为线中磁感应强度;S为线圈面积;m为磁芯的相对磁大的影响。再次输入的信号所具有的特征和烦率等,会产
导率。设H为一谐变磁场 Hsinwt,则:e=-9NnHS=-生二次场而干扰管线的效果。最后,与地电条件也有关,信
Nmswhocoswt可得e的振幅:eo= Nmswho。接收机即通计·号的强弱与土壊的导电性成正比。
测e的振幅e。的变化来探测地下金属管线。
3.3发射机放置方式的选择
其前提是必需满足以下地电条件:①)地下管线与周围
①被动源法。只需借助接收机即可完成被动源法的探
介质之间有明显的电性差异。②管线长度远大于管线理测任务,该方法包括工频法或者低频法。前者通过动力电
深。在此前提下,无论采用充电法或感应法,都会探测到缆等的使用以达到在金属管线中产生一次或二次磁场的
地下管线所引起的异常。从原理上讲,在感应激发条件下,效果。目的就是对通信电缆进行初步的探查,并找出电缆
管线本身及导电介质均会产生涡流。由于金属管线的导电或者金属管线所在的位置。后者通过甚低频无线发射台所
性远大于周围介质的导电性,所以管线内及其附近的电流产生的电磁场以使得金属管线在感应之后产生二次电磁
密度就比周围介质的电流密度大。这就好像在管线处存在场,在一定条件下,能够对电缆和金属管线进行搜索。
条单独的线电流。
②主动源法,包括感应、直连与夹钳三种方法。感应法
3电磁法管线探测技术在地下储气库群中的应用的原理,即通过感应线圈来感应电磁场,根据金属管线中
3.1仪器的选用
的二次电磁场进行管线定位。而直连法是在金属管线的
选择使用地下管线探测仪器,它是由英国留迪公司生侧接上发电机,另一端要接在地上,然后根据金属管线上
产的现阶段最先进的仪器,型号是RD80PDL。能够用蓝的信号进行管线定位。灾钳法是在金属管上套上钳套,通
牙进行连接,还具有深慶现实以及动态过载保护和罗盘等过夹钳的感应线圈,直接将信号输入金属管线,应用在
多各方面的功能,同时还具有电力和无线电以及 CA