论文部分内容阅读
随着中国经济快速腾飞,石油、天然气消耗越来越大。管道运输作为油气运输的主要方式快速发展。由于大量管道穿越河流,因此水下管道安全性受到越来越多的重视。水下管道外壁涂上防腐层是主要的管道防腐措施。防腐层一旦破损,将会降低管道阴极保护效果,同时由于管道在水下,将加快管道腐蚀。管道一旦发生腐蚀,导致油气泄漏。油气泄漏将造成巨大的经济损失,并且造成严重的环境破坏。管道一旦爆炸将造成无法弥补的人身安全事故。鉴于此,水下管道防腐层检测技术十分重要。本文研究了国内外水下管道防腐层检测技术,并在此基础上采用多频管中电流法(PCM)设计了水下管道防腐层检测仪。具体设计工作有:1)发射机具体设计。首先进行硬件电路方案设计。本文根据油气管道电气特性选用以线性电源和开关电源结合的方案。设计过程中,进行了理论电路仿真,包括线性恒流源仿真和开关稳压源仿真。然后进行硬件电路设计、焊接、调试工作。发射机由数字电路和功率电路组成。数字电路主要实现交流基准信号的产生。功率电路主要实现电压电流转换以及功率扩大。2)接收机具体设计。接收机由管道探测器和磁场数据分析模块组成。管道探测器为一个特制高磁导率磁场感应线圈。磁场数据分析模块选用ARM和FPGA为主控芯片。FPGA主要功能是对磁场信号进行采样、数字滤波、传送给ARM。ARM负责将FPGA传过来的数据转换成管道信息显示和实时存储。磁场数据分析模块硬件电路主要由数字电路和模拟电路组成。模拟电路主要对磁场微弱信号进行仪表放大、射频滤波、工频干扰滤波(陷波器)、高频去干扰(低通滤波器)。数字电路主要实现对模拟电路输入的磁场信号进行采样、数字信息提取、将提取信息传给ARM、ARM将FPGA传送的信息转换成管道位置信息、埋深信息、管道电流信息、防腐层信息,并实时显示在LCD上和存储在U盘中。3)对水下管道防腐层检测仪实验室测试和现场测试,验证仪器工作的可靠性。