CN104931649A - 海底管道陆地模拟试验平台及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海底管道陆地模拟试验平台及试验方法，属于模拟测试领域，为解决现在缺少专用的海底管道陆地模拟试验平台的缺陷而设计。本发明海底管道陆地模拟试验平台包括中空的管壁上预设有缺陷样品的管道和动力***；动力***包括牵引自动控制装置、工况模拟装置、电气供电装置和仪控装置；其中，工况模拟装置为纯液工况模拟装置和/或纯气工况模拟装置。本发明海底管道陆地模拟试验平台和试验方法可以模拟内检测器的不同介质(纯液、纯气)条件下的运行工况，验证内检测器的通过能力，验证内检测器进行缺陷检测的精度、定位的精度、缺陷的形状和大小等，并且可以测试内检测器在海水中的定位能力从而降低了在海上测试时出现故障的几率。

Description

海底管道陆地模拟试验平台及试验方法

技术领域

本发明涉及模拟测试领域，尤其涉及一种海底管道陆地模拟试验平台以及使用该海底管道陆地模拟试验平台进行的试验方法。

背景技术

海底管道(尤其是用于输送油气的管道)工作环境恶劣，一旦管壁上产生过大的缺陷则有可能导致管道的破损、泄漏，后果严重。为了避免这一情况的发生，需要定期不定期地对管道进行检测，以期尽早地发现缺陷、及时修补或更换缺陷管道。

管道检测方法是在管道中放置内检测仪，内检测仪借助输送介质的动力在管道中运行，实现对管道的在线检测。内检测仪在设计、加工完成后还不能直接用于管道的检测，而是需要对仪器的可靠性进行试验，还需要对漏磁检测***进行缺陷检测精度、定位精度、缺陷形状和大小等进行试验验证。

目前没有专门的能用于内检测仪测试的海底管道陆地模拟试验平台，导致内检测仪投入使用后的稳定性、缺陷检测精确性和定位精度都不够高。

发明内容

本发明的一个目的是提出一种可以模拟内检测器在不同介质条件下运行工况的海底管道陆地模拟试验平台。

本发明的另一个目的是提出一种令内检测器试验结构更加真实准确的海底管道陆地模拟试验方法。

为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案：

一种海底管道陆地模拟试验平台，所述试验平台包括中空的管壁上预设有缺陷样品的管道和动力***；所述动力***包括牵引自动控制装置、工况模拟装置、电气供电装置和仪控装置；牵引自动控制装置，为内检测器提供牵引力；工况模拟装置，在所述管道内充入液体或气体，模拟海底管道工作状态；电气供电装置，为所述试验平台内的装置供电；仪控装置，包括控制器、分别与所述控制器连接的多个现场工作仪器，所述现场工作仪器用于检测所述试验平台中各装置的性能参数或装置；其中，所述工况模拟装置为纯液工况模拟装置和/或纯气工况模拟装置。

特别是，所述管道包括固定管和替换管；所述缺陷样品至少设置在所述替换管的管壁上。

特别是，所述纯液工况模拟装置包括增压泵、第一发球筒、第一收球筒和缓冲水罐；其中，所述第一发球筒和第一收球筒分别连接在所述管道的两端；所述增压泵设置在所述第一发球筒的外端，所述缓冲水罐设置在所述第一收球筒的外端。

特别是，所述纯气工况模拟装置包括空气压缩机、第二发球筒、第二收球筒、空气缓冲罐和冷却水泵；其中，所述第二发球筒和第二收球筒分别连接在所述管道的两端；所述空气压缩机设置在所述第二发球筒的外端，所述空气缓冲罐设置在所述空气压缩机和第二发球筒之间。

进一步，在所述空气缓冲罐的出口处设置有流量调节阀。

特别是，所述牵引自动控制装置包括卷扬机，所述卷扬机为内检测器提供牵引力。

特别是，所述管道的管壁外侧涂覆有防腐层。

特别是，所述现场工作仪器包括设置在所述工况模拟装置上的压力表和安全阀、以及设置在所述管道上的调节阀和通球指示仪。

另一方面，本发明采用以下技术方案：

一种使用上述海底管道陆地模拟试验平台的试验方法，当模拟纯液工况时，使用水作为实验介质，水被增压泵增压后经第一发球筒进入管道、流通所述管道，在所述管道末端经缓冲水罐的缓冲后回到所述增压泵，以供循环利用；当模拟纯气工况时，使用空气作为实验介质，空气被压缩机增压后被空气缓冲罐缓冲，被缓冲后的空气通过第二发球筒进入所述管道、流通所述管道，在所述管道末端经降压后排入指定位置。

特别是，当模拟纯气工况时，在试验开始前在所述空气缓冲罐中预存一定量的空气，然后再进行通球检测操作。

本发明海底管道陆地模拟试验平台包括中空的管壁上预设有缺陷样品的管道和动力***、动力***能牵引内检测器在管道内运动，可以模拟内检测器的不同介质(纯液、纯气)条件下的运行工况，验证内检测器的通过能力，验证内检测器进行缺陷检测的精度、定位的精度、缺陷的形状和大小等，并且可以测试内检测器在海水中的定位能力从而降低了在海上测试时出现故障的几率。通过更换不同的替换管可以选择不同的缺陷用于测试，满足各种内检测器的使用需求。

本发明海底管道陆地模拟试验方法包括模拟纯液工况和模拟纯气工况，通过改变实验介质来改变管道内的工作环境，令内检测器的试验结果更加真实准确。

附图说明

图1是本发明优选实施例一提供的海底管道陆地模拟试验平台的结构示意图；

图2是本发明优选实施例一提供的金属损失缺陷分类图。

图中标记为：

1、缺陷样品；2、管道；3、牵引自动控制装置。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

优选实施例一：

本优选实施例提供一种海底管道陆地模拟试验平台。如图1所示，试验平台包括中空的管壁上预设有缺陷样品1的管道2和动力***，管道2的管壁外侧涂覆有防腐层。动力***包括牵引自动控制装置3、工况模拟装置、电气供电装置和仪控装置。

其中，牵引自动控制装置3为内检测器提供牵引力，优选的，牵引自动控制装置3包括卷扬机，卷扬机为内检测器提供牵引力；工况模拟装置在管道内充入液体或气体，模拟海底管道内的工作环境；电气供电装置为试验平台内的装置供电；仪控装置包括控制器、分别与控制器连接的多个现场工作仪器，现场工作仪器用于检测试验平台中各装置的性能参数或装置。

具体的，工况模拟装置为纯液工况模拟装置和/或纯气工况模拟装置。纯液工况模拟装置包括增压泵、第一发球筒、第一收球筒和缓冲水罐；其中，第一发球筒和第一收球筒分别连接在管道2的两端；增压泵设置在第一发球筒的外端，缓冲水罐设置在第一收球筒的外端。纯气工况模拟装置包括空气压缩机、第二发球筒、第二收球筒、空气缓冲罐和冷却水泵；其中，第二发球筒和第二收球筒分别连接在管道2的两端；空气压缩机设置在第二发球筒的外端，空气缓冲罐设置在空气压缩机和第二发球筒之间。在空气缓冲罐的出口处设置有流量调节阀。

管道2包括固定管和替换管，缺陷样品1设置在替换管的管壁上或同时设置在固定管和替换管的管壁上。固定管和替换管之间为可拆卸连接，可以通过更换替换管来改变缺陷样品1的种类，以适应不同内检测器的测试需求。

现场工作仪器包括设置在增压泵和空气压缩机进出口处的压力表和安全阀、设置在第一发球筒、第一收球筒、第二发球筒和第二收球筒上的压力表和安全阀、设置在管道2上的调节阀、以及通球指示仪。

缺陷样品1主要包括三种：凹陷类控制缺陷、凸出类控制缺陷和随机缺陷。所谓控制缺陷是指人工制造出的瑕疵，这些瑕疵是通过研究实际管道缺陷、找出这些缺陷的特性并进行归类总结而得到的，能够代表那些实际缺陷。控制缺陷是人工设计和制作出来的，因此它们的尺寸以及参数都是已知的，这为判断内检测器的缺陷检测准确率、定位精度、对缺陷形状和大小的检测结果是否正确提供了参考依据。

在设计和制作控制缺陷的过程中有可能会产生一些未知参数的缺陷，即随机缺陷。这些缺陷相对控制缺陷更加复杂，但是更接近真实的管道缺陷，可以达到对内检测器的检测效果进行进一步的测试的目的。

凹陷类控制缺陷包括几何形状异常(凹陷、椭圆变形、位移等)、金属损失(腐蚀、划伤等)、裂纹(疲劳裂纹、应力腐蚀开裂等)。凸出类控制缺陷包括焊缝和焊点等。

图2是根据缺陷的尺寸(长宽高)得到的金属损失缺陷分类图。图中的几何参数A按照下列方式进行取值：当t<10mm时A＝10mm，当t≥10mm时A＝t，其中，t为壁厚。

在管壁上制作多少缺陷、所制造缺陷的种类、所制造缺陷的尺寸和数量、以及缺陷的设置位置等都不限，根据使用需求而定。

基于上述海底管道陆地模拟试验平台的试验方法，当模拟纯液工况时，使用水作为实验介质，水被增压泵增压后经第一发球筒进入管道2、流通管道2，在管道2末端经缓冲水罐的缓冲后回到增压泵，以供循环利用；

当模拟纯气工况时，使用空气作为实验介质，空气被压缩机增压后被空气缓冲罐缓冲，被缓冲后的空气通过第二发球筒进入管道2、流通管道2，在管道2末端经降压后排入指定位置。考虑到经济性，采用低排量的压缩机(排量为3600Sm³/h)+空气缓冲罐的形式，即在试验开始前在空气缓冲罐中预存一定量的空气，然后再进行通球检测操作。

优选实施例二：

本优选实施例提供一种海底管道陆地模拟试验平台，其结构与优选实施例一基本相同。试验平台包括中空的管壁上预设有缺陷样品的管道和动力***；动力***包括牵引自动控制装置、工况模拟装置、电气供电装置和仪控装置。其中，牵引自动控制装置为内检测器提供牵引力；工况模拟装置在管道内充入液体或气体，模拟海底管道工作状态；电气供电装置为试验平台内的装置供电；仪控装置包括控制器、分别与控制器连接的多个现场工作仪器，现场工作仪器用于检测试验平台中各装置的性能参数或装置。具体的，工况模拟装置为纯液工况模拟装置和/或纯气工况模拟装置。

不同之处在于：管道为一整段直管，各种所需的缺陷样品都设置在管壁上，适用于各种内检测器的试验；纯液工况模拟装置和/或纯气工况模拟装置的具体结构不限，能够模拟海底管道(尤其是油气管道)工作状态即可；牵引自动控制装置不限于包括卷扬机，能够为内检测器提供牵引力的装置均可；

现场工作仪器不局限于设置在增压泵进出口、空气压缩机进出口、以及收发球筒上的压力表和安全阀、设置在管道上的调节阀、以及通球指示仪，还可以包括其它的能检测现场工作仪器工作状态的仪器仪表。

采用纯液工况模拟时，基于上述海底管道陆地模拟试验平台的试验方法与优选实施例一相同。

采用纯气工况模拟时，空气被压缩机增压后被空气缓冲罐缓冲，被缓冲后的空气通过第二发球筒进入管道、流通管道，在管道末端经降压后排入指定位置。不同之处在于，在试验开始前不会在空气缓冲罐中预存空气。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种海底管道陆地模拟试验平台，其特征在于，所述试验平台包括中空的管壁上预设有缺陷样品(1)的管道(2)和动力***；所述动力***包括牵引自动控制装置(3)、工况模拟装置、电气供电装置和仪控装置；

牵引自动控制装置(3)，为内检测器提供牵引力；

工况模拟装置，在所述管道内充入液体或气体，模拟海底管道工作状态；

电气供电装置，为所述试验平台内的装置供电；

仪控装置，包括控制器、分别与所述控制器连接的多个现场工作仪器，所述现场工作仪器用于检测所述试验平台中各装置的性能参数或装置；

其中，所述工况模拟装置为纯液工况模拟装置和/或纯气工况模拟装置。

2.根据权项1所述的海底管道陆地模拟试验平台，其特征在于，所述管道(2)包括固定管和替换管；所述缺陷样品(1)至少设置在所述替换管的管壁上。

3.根据权项1所述的海底管道陆地模拟试验平台，其特征在于，所述纯液工况模拟装置包括增压泵、第一发球筒、第一收球筒和缓冲水罐；其中，所述第一发球筒和第一收球筒分别连接在所述管道(2)的两端；所述增压泵设置在所述第一发球筒的外端，所述缓冲水罐设置在所述第一收球筒的外端。

4.根据权项1所述的海底管道陆地模拟试验平台，其特征在于，所述纯气工况模拟装置包括空气压缩机、第二发球筒、第二收球筒、空气缓冲罐和冷却水泵；其中，所述第二发球筒和第二收球筒分别连接在所述管道(2)的两端；所述空气压缩机设置在所述第二发球筒的外端，所述空气缓冲罐设置在所述空气压缩机和第二发球筒之间。

5.根据权项4所述的海底管道陆地模拟试验平台，其特征在于，在所述空气缓冲罐的出口处设置有流量调节阀。

6.根据权项1至5任一所述的海底管道陆地模拟试验平台，其特征在于，所述牵引自动控制装置(3)包括卷扬机，所述卷扬机为内检测器提供牵引力。

7.根据权项1至5任一所述的海底管道陆地模拟试验平台，其特征在于，所述管道(2)的管壁外侧涂覆有防腐层。

8.根据权项1至5任一所述的海底管道陆地模拟试验平台，其特征在于，所述现场工作仪器包括设置在所述工况模拟装置上的压力表和安全阀、以及设置在所述管道上的调节阀和通球指示仪。

9.一种使用权项3至8任一所述海底管道陆地模拟试验平台的试验方法，其特征在于，当模拟纯液工况时，使用水作为实验介质，水被增压泵增压后经第一发球筒进入管道(2)、流通所述管道(2)，在所述管道(2)末端经缓冲水罐的缓冲后回到所述增压泵，以供循环利用；

当模拟纯气工况时，使用空气作为实验介质，空气被压缩机增压后被空气缓冲罐缓冲，被缓冲后的空气通过第二发球筒进入所述管道(2)、流通所述管道(2)，在所述管道(2)末端经降压后排入指定位置。

10.根据权项9所述的海底管道陆地模拟试验方法，其特征在于，当模拟纯气工况时，在试验开始前在所述空气缓冲罐中预存一定量的空气，然后再进行通球检测操作。