地下金属管道电磁探测技术研究.pdf

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1、·138·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域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益增长。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问题。然而，现有天然气管道检测多采用管道式爬行检测系统，作业成本高，施工风险大，当检测系统在管道内遏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

2、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一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，这种探测可以为日常检修、维护、故障排除等作业提供定3Ⅳl～G6t·》酾《蠢，—口4个l一·一卜二(a)AHx

3、极大值法(b)Hx极大值法(C)AHz极小值法图l管线探测定位示意图位依据，实现快速施工和作业。在理论研究的基础上，探讨电磁探测技术用于识别管道包括管道断裂、错位等严重缺陷的可行性，研究其探测性能与电磁探测系统的相互关系，指导管道重大问题的探测和普查。1国内外研究现状地下管线探测技术服务作为一个行业，在我国已有十五年的发展历史。现如今，电磁探测技术作为地下管线探测的核心技术被沿用至今。这其中有两个因素起到了关键性的作用：一是电磁探测与现阶段技术发展条件相符，在地下管线探测领域以“仪器轻便、探测数据精确、设备经济”而占据着应用优势，它的出现一定程度上提高了探测服

4、务行业的作业效率和经济性，促进了该行业可持续发展。在国际社会中，电磁法仪器在工程领域和环境领域的应用范围在逐步拓展，主要得益于电磁法仪器性能的持续改进及其配套软件的不断创新。电子科技与计算机信息技作者简介：陈泽辉(1991一)，男，陕西渭南人，硕士在读，研究方向为电子信息工程与智能化。《f≥术的整合使得电磁法仪器有了更广阔的应用前景，也使部分复杂的技术难题迎刃而解。但探地雷达在高导电性地区的探测深度、频率域测量的探测速度与效率、时间域测量的解释精度与效果等，仍然是今后技术研究的重点。而基于电子科技与计算机信息技术来实现发射机、接收机等重要元件的体积的最小化，使

5、探测数据更加精准，仪器性能更稳定，干扰噪声更小，也有待进一步研究。2电磁探测技术原理电磁法以地下金属管线与其周围介质的导电性、导磁性的差异为主要物性基础，基于麦克斯韦电磁场理论、电磁感应原理对电磁场空间分布特点进行研究和总结，根据探测结果锁定地下金属管线。发射线圈供以谐变电流，在其周围形成“一次场”，即谐变磁场。谐变磁场对地下金属管线有一个激励作用，能够使管线产生谐变电流，进而在管线周围形成“二次场”，即二次谐变磁场。二次场的大小与发射场源的形式、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属管线时，一般通过测定二次场的

6、变化来探测管线。通过接收装置在一定距离外接收“二次场”信号，分析其分布特[2】杨理践，曹鸿威，高松巍．基于交变电磁场的钢板表面裂纹检测方法[J】．仪表技术与传感器，2015(2)：4—5．【3]RIJ；泽，卢迎飞，孙秀芳．电磁钢轨探伤提离补偿方法研究【J】．北京理工大学学报，2015(6)：61—62．【4】吴国祥，魏冬，王志坚，宋国华，倪琪．电雷管无损检测技术简介叨．五邑大学学报，2011(4)：7—8．[5】侯维娜，屈双惠埚流检测的现状及新进展[J】．重庆工学院学报，2010(4)：90—91．【6】余玲，周庆成，周程丽．基于磁学原理的管道表面缺陷检测专利

7、技术综述叨．科技创新与应用，2014(6)：23—24．InternalCombustionEngine&Parts·139·、H／＼＼112x。、＼≮t，一’一气、、、、t-t2x／／t／＼、、～⋯X／h，／一1’／／01＼＼7、、～、～～～～／／、、～一，，X、图2水平圆柱体二次场异常监线图征，从而达到寻找地下金属管线的目的(详见图1o当金属管管径较大，不能当作线性体时，把其看作无限长水平圆柱体。在一次场的作用下，二次场分布曲线如图2所示。该曲线的基本特征：在水平圆柱体正上方，即x=O处，水平分量H2x有极大值，而垂直分量H2z=0。根据电磁l-感应定律，

8、感应电动势e的表达式为：e=一粤，j=