薄化检测系统和薄化检测方法技术方案

本申请提出了一种薄化检测系统，包括：电流施加设备，其配置为向安装在作为监测对象的金属装置上的电极施加交流电流；磁场测量设备，其包括被配置为测量金属装置的表面侧的磁场分布的磁传感器阵列；以及测量管理设备，其配置为基于磁场分布差来估计金属装置的薄化分布，所述磁场分布差是在金属装置中还没有发生薄化的情况下获得的参考磁场分布与作为实际测量结果的测量磁场分布之间的差。测量管理设备根据磁场分布差计算金属装置的虚拟电流分布，并且基于由虚拟电流分布表示的虚拟涡电流来估计金属装置的薄化分布。

【技术实现步骤摘要】
薄化检测系统和薄化检测方法
本专利技术涉及一种用于检测可归因于腐蚀等的金属装置的薄化的系统和方法。
技术介绍
在诸如石油工厂和石油化工厂等工厂中，如果诸如金属管道、反应设备、蒸馏塔等装置发生腐蚀，特别是局部腐蚀，则该腐蚀会导致装置薄化，造成泄漏和生产效率的降低。为此，在整个工厂中延伸的诸如金属管道和大型反应设备等装置发生局部腐蚀等导致薄化的情况下，需要及早对薄化进行检测。然而，在管道内部、金属板的后表面等处发生薄化的情况下，难以通过目视发现薄化。为此，已经开发了用于对在不可直接观察到的部位处的薄化的发生进行检测的技术。例如，日本专利申请公开No.2015-137930公开了一种用于通过向检查对象金属施加参考电流并通过磁传感器检测由该参考电流引起的磁通密度来进行薄化检查的技术。该技术基于这样的一个原理：在发生薄化的部位处，由于电阻增大，电流密度分布发生变化，因此由磁传感器检测到的磁场分布(磁通密度分布)也发生变化。可以基于在检查期间检测到的磁场分布与通过将参考电流施加到未薄化的金属而获得的参考磁场分布之间的差异来获得磁场分布的变化。由于磁传感器可以在不接触检查对象金属的情况下测量磁通密度，所以根据上述技术，可以防止检查对象金属与不同金属件相接触而受到不利影响。此外，即使在检查对象金属被诸如绝热材料或涂层的保护材料覆盖的情况下，也可以在不去除保护材料的情况下进行薄化检查。专利文献1：日本专利申请公开No.2015-137930根据用于基于例如某一部位处的磁场分布的变化来检测薄化的技术，如果磁场分布已经改变，则可以估计薄化已经发生。然而，不可能根据磁场分布的变化立即获得薄化的形状和深度。为了根据磁场分布的变化来获得薄化的形状和深度，例如可以考虑使用模式匹配技术。由于通过仿真已经发现，即使各部位在薄化深度上相同，但是如果它们在薄化形状上不同，则它们在磁场分布的变化方面也是显著不同的，在预先对具有不同形状的多个薄化模式中的每一个执行模式匹配方案的情况下，通过实验、仿真等计算不同深度处的磁场分布的改变。此后，如果对磁场分布的变化进行了测量，则通过搜索与同所测量的变化最相似的磁场分布的变化相关联的薄化模式来估计薄化的形状和深度。模式匹配方案具有以下特征：对于与所准备的薄化模式中的任一个相匹配的薄化，可以期望高估计准确度；而对于与所准备的薄化模式中的任何一个都不匹配的薄化，估计准确度显著降低。实际发生在金属装置中的薄化的形状是多种多样的，因此，针对每个薄化模式来准备磁场分布的变化是不现实的。为此，期望开发一种应对各种薄化形状的薄化估计技术。
技术实现思路
本专利技术的示例性实施例提供了一种用于执行应对各种薄化形状的薄化估计的薄化检测系统和方法。一种根据示例性实施例的薄化检测系统，包括：电流施加设备，其配置为向安装在作为监测对象的金属装置上的电极施加交流(AC)电流；磁场测量设备，其包括被配置为测量金属装置的表面侧的磁场分布的磁传感器阵列；以及测量管理设备，其配置为基于磁场分布差来估计金属装置的薄化分布，所述磁场分布差是在金属装置中还没有发生薄化的情况下获得的参考磁场分布与作为实际测量结果的测量磁场分布之间的差，其中，测量管理设备根据磁场分布差计算金属装置的虚拟电流分布，并且基于由虚拟电流分布表示的虚拟涡电流来估计金属装置的薄化分布。所述测量管理设备可以配置为：基于所述虚拟涡电流的螺旋形状来估计薄化形状；并且基于所述虚拟涡电流的密度来估计薄化深度。所述测量管理设备可以配置为：通过定向正方形栅格来对金属装置的电流路径进行近似；并且通过求解二次规划问题来计算所述虚拟电流分布，所述二次规划问题用于在作为定向正方形栅格的每个节点的电流守恒定律的约束条件下使得所述磁场分布差与由所述虚拟电流分布引起的每个磁传感器上的磁通密度分布之间的距离最小化。所述测量管理设备配置为基于所述磁传感器和所述金属装置的位置来校正测量磁场分布。针对某个磁传感器，基于通过向所述金属装置施加的具有不同频率的交流电流而获得的磁通密度，所述测量管理设备配置为计算相应的磁传感器和所述金属装置的位置。所述测量管理设备可以配置为：基于由某个磁传感器测量的磁通密度、以及布置在金属设备与相应磁传感器的延长线上的辅助磁传感器测量的磁通密度，来计算相应的磁传感器和金属装置的位置。一种根据示例性实施例的薄化检测方法，包括步骤：对安装在作为监测对象的金属装置上的电极施加交流电流；通过磁传感器阵列测量金属装置的表面侧的磁场分布；以及基于磁场分布差来估计金属装置的薄化分布，所述磁场分布差是在金属装置中还没有发生薄化的情况下获得的参考磁场分布与作为实际测量结果的测量磁场分布之间的差，其中，薄化估计步骤根据磁场分布差计算金属装置的虚拟电流分布，并且基于由虚拟电流分布表示的虚拟涡电流来估计金属装置的薄化分布。根据本专利技术，可以提供一种用于执行应对各种薄化形状的薄化估计的薄化检测系统和方法。附图说明图1是示出根据实施例的薄化检测系统的配置的框图。图2是用于说明监测对象管道上的电流施加设备和磁场测量设备的功能的示图。图3是示出电流施加设备的配置示例的框图。图4是示出磁场测量设备的配置示例的框图。图5是示出测量管理设备的配置示例的框图。图6A至图6C是用于说明虚拟涡电流的示图。图7是示出在测量管理设备中形成的用于薄化分布估计功能的块的示图。图8是用于说明定向正方形栅格的示图。图9是用于说明在实际使用薄化检测系统前的准备阶段的流程图。图10是用于说明使用薄化检测系统时薄化检测系统的操作概要的流程图。图11是用于说明电流施加设备的操作的流程图。图12是用于说明磁场测量设备的操作的流程图。图13是用于说明噪声去除的示例的流程图。图14是用于说明测量管理设备的操作的流程图。图15是用于说明薄化分布计算处理的流程图。图16是示出三维映射的示例的示图。图17A和图17B是用于说明测量监测对象管道与磁性传感器之间的距离的方法的示图。图18是用于说明测量监测对象管道与磁传感器之间的距离的方法的示图。具体实施方式将参考附图描述本专利技术的实施例。图1是示出根据本实施例的薄化检测系统10的配置的框图。薄化检测系统10是用于对放置在工厂100中的金属管道(称为监测对象管道110)进行薄化检测的系统。在本实施例中，将金属管道描述为薄化检测对象的示例；然而，薄化检测系统10不限于金属管道，并且可以对诸如蒸馏塔或反应设备的金属装置上进行薄化检测。如图1所示，薄化检测系统10包括布置在工厂100的监测对象管道110附近的电流施加设备120和磁场测量设备130以及连接到控制网络200的测量管理设备210。电流施加设备120和磁场测量设备130具有无线通信功能。此外，测量管理设备210通过控制网络200连接到无线传感器网络网关220。以这种方式，测量管理设备210、电流施加设备120和磁场测量设备130配置为通过无线传感器网络280彼此进行无线通信。然而，这些设备可以彼此进行有线通信。无线传感器网络280可以使用诸如ISA100.11a或WirelessHART的工业无线传感器网络或诸如IEEE802.11或IEEE802.15.4的通用无线网络。如图2所示，在本实施例的薄化检测系统10中，电流施加设备120通过设置在监测对象管道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄化检测系统，包括：电流施加设备，其配置为向安装在作为监测对象的金属装置上的电极施加交流电流；磁场测量设备，其包括磁传感器阵列，所述磁传感器阵列配置为测量所述金属装置的表面侧的磁场分布；以及测量管理设备，其配置为基于磁场分布差来估计所述金属装置的薄化分布，所述磁场分布差是在所述金属装置中还没有发生薄化的情况下获得的参考磁场分布与作为实际测量结果的测量磁场分布之间的差，其中，所述测量管理设备根据所述磁场分布差计算所述金属装置的虚拟电流分布，并且基于由所述虚拟电流分布表示的虚拟涡电流来估计所述金属装置的薄化分布。

【技术特征摘要】
2016.04.22 JP 2016-0859161.一种薄化检测系统，包括：电流施加设备，其配置为向安装在作为监测对象的金属装置上的电极施加交流电流；磁场测量设备，其包括磁传感器阵列，所述磁传感器阵列配置为测量所述金属装置的表面侧的磁场分布；以及测量管理设备，其配置为基于磁场分布差来估计所述金属装置的薄化分布，所述磁场分布差是在所述金属装置中还没有发生薄化的情况下获得的参考磁场分布与作为实际测量结果的测量磁场分布之间的差，其中，所述测量管理设备根据所述磁场分布差计算所述金属装置的虚拟电流分布，并且基于由所述虚拟电流分布表示的虚拟涡电流来估计所述金属装置的薄化分布。2.根据权利要求1所述的薄化检测系统，其中：所述测量管理设备配置为：基于所述虚拟涡电流的螺旋形状来估计薄化形状；并且基于所述虚拟涡电流的密度来估计薄化深度。3.根据权利要求1或2所述的薄化检测系统，其中：所述测量管理设备配置为：通过定向正方形栅格来对所述金属装置的电流路径进行近似；并且通过求解二次规划问题来计算所述虚拟电流分布，所述二次规划问题用于在作为定向正方形栅格的每个节点的电流守恒定律的约束条件下使得所述磁场分布差...

【专利技术属性】
技术研发人员：石川彻也，三户慎也，
申请(专利权)人：横河电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP