大型储罐罐底腐蚀检测系统及其检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种大型储罐罐底腐蚀检测系统，其特征在于：包括多个声发射信号采集器和用于对多个声发射信号采集器进行时钟同步的母钟，每个声发射信号采集器有两个采集通道，分别连接一个声发射传感器。另外，本发明专利技术还公开了上述检测系统用于大型储罐罐底腐蚀检测时的检测方法。本发明专利技术的有益效果是：每台声发射信号采集器在传感器旁边放置，减少了传感器到仪器之间的距离，进而减少了信号在电缆上传输所造成的衰减和干扰；布置传感器的操作更简便；采用电池供电减少了外接电源所引入的噪声；每台仪器可以独立使用，维护方便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及腐蚀检测装置，特别是涉及一种基于声发射的大型储罐罐底 腐蚀检测系统及其检测方法。
技术介绍
随着我国能源结构的变革和对能源需求的不断增加，石油、天然气在我 国能源需求中的比例逐年加大。近年来不仅储罐数量激增，而且储油罐的设 计及施工也朝着大型化的方向发展。目前，基地内单台储罐的容积一般都在5 15万立方米，10万立方米储罐已经成为我国石油化工行业原油储罐建设 的主要结构。储罐大型化具有很多优点，但大型储罐容积大、分布集中，且 多用来储存易燃、易爆、有毒介质， 一旦发生泄漏或爆炸事故，往往会造成 灾难性的后果及严重的环境污染，给社会带来巨大损失和危害。储罐事故主要是由罐底腐蚀和泄漏引起的，由于其破坏的严重性，世界 各国均以法律的形式要求必须定期对储罐罐底的腐蚀及泄漏情况进行检测。 在我国，按照国务院颁布的《危险品化学安全管理条例》的要求，必须对化 学危险品储罐进行定期检验，但目前具体年限和检验规则还没有明确的要 求；SY/T 592标准规定，新建储罐第一次检测修理期限不大于10年，以后 的检验周期为5 7年。为保障储罐安全，目前已经开发出多种检测方法对储 罐罐底进行检测，罐底超声波测厚技术、罐底涡流检测技术、漏磁检测技术 和声发射检测。其中前三种检测技术均需要先清罐，然后工作人员进入到罐 中进行检测，这样不仅成本高，而且对工作人员的身心健康都会造成不良影 响。而声发射检测是一种在线检测方法，可以在不停产的情况下对储罐罐底 进行评估，以延长"好罐"的检测周期，减少和避免因清罐造成的环境污 染，使用户获得直接和潜在的经济效益，同时也可以及时发现和维修"坏 罐"，避免其引发事故所造成的损失。在声发射检测过程中必须使用声发射 仪，目前所使用的声发射仪进行罐底腐蚀检测的基本检测原理如图1所示， 将多个声发射传感器2均匀分布于储罐1的罐壁外表面，声发射传感器2所 接收的信号经前置放大器(图中为传感器内置前放)放大后再由导线3传输 给声发射仪4。这种声发射仪的检测方法是一种集中采集方法，即一台声发 射仪上有多个通道，所有声发射传感器都通过导线连接到各个通道。但是，这种声发射仪对于大型储罐的声发射检测来说有以下不足1、有 些导线长度需达上百米，而声发射信号是一种微弱信号，经过长距离传输后 容易衰减，使信噪比降低；2、长距离的导线使信号在传输过程中被干扰的 可能性加大；3、由于导线很长，其体积和质量都很大，在布置和回收传感 器过程中给实施检测的工作人员造成不便。4、仪器需要采用电缆供电，在 大型油库中，必须严格按照规定进行电缆的架设方可使用，降低了检测操作 的效率，并需要投入一定的人力和物力。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种信号传输距离短、使用 方便的大型储罐罐底腐蚀检测系统。本专利技术要解决的另一个目的在于提供一种采用电池供电、提高检测效率 的大型储罐罐底腐蚀检测系统。另外，本专利技术还提供了一种使用本专利技术的声发射检测系统进行大型储罐 罐底腐蚀的检测方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的 一种大型储罐罐底腐蚀检测 系统，其特征在于包括多个声发射信号采集器和用于对多个声发射信号采 集器进行时钟同步的母钟，每个声发射信号采集器有两个采集通道，分别连 接一个声发射传感器。所述的声发射信号采集器包括连接声发射传感器并对声发射传感器接收 的信号进行放大的放大器；连接放大器的带通滤波器；与带通滤波器的输出 端连接的A/D转换器；用于控制A/D转换器的FPGA芯片；与FPGA芯片连接 的EEPR0M;与FPGA芯片连接、用于存储信号的缓存RAM和高速存储器；用于 与母钟连接的通讯接口、为所述的声发射信号采集器提供时钟的温补晶振以 及在存储数据时点亮的声发射信号接收指示灯。所述的通讯接口由时钟同步 触发脉冲通道和数据通讯接口组成。所述的母钟包括主控制芯片、存储器、温补晶振、与PC机连接的接口、 与声发射信号采集器连接的通讯接口以及电源。所述的电源为8V锂电池组， 锂电池组的容量》3Ah。所述的检测系统中，传感器的谐振频率为30kHz，灵敏度>-70dB;带通 滤波器的通带频率范围为20k至400kHz;导线为长1至2m的50欧姆同轴线 缆。所述的声发射信号采集器的电源为12v锂电池，锂电池组的容量^3Ah。 一种用上述检测系统进行罐底腐蚀检测的方法，包括以下步骤1) 用母钟对所有声发射信号采集器进行时钟同步和参数设置；2) 通过导线将每个声发射信号采集器分别与2个声发射传感器连接，用耦合剂和传感器紧固件将声发射传感器固定在大型储罐的罐壁上，使声发射 传感器的感应表面紧贴于已经打磨光滑的储罐罐壁上，与每个声发射信号采 集器连接的两个声发射传感器位于同一垂线上且垂直间距为0. 4 0. 6m;3) 启动声发射信号采集器开始采集信号，将采集到的数据先存储到缓存 RAM中，再转存到高速存储器中；4) 检测完毕后，将声发射信号采集器回收并将高速存储器中存储的数据 传输到PC机中，在PC机中进行数据合并和处理。本专利技术具有的有益效果1、每一台声发射信号采集器在传感器旁边放 置，减少了传感器到仪器之间的距离，进而减少了信号在电缆上传输所造成 的衰减和干扰，并且使布置传感器的操作更简便，降低了仪器成本；2、采 用电池供电减少了外接电源所引入的噪声；3、声发射信号采集器的设计指 标以满足罐底腐蚀检测需要为准，从而降低了成本；采用闪存卡作为存储 器，降低了功耗；4、每台仪器可以独立使用，维护方便。附图说明图1为传统声发射储罐罐底腐蚀检测原理图； 图2为本专利技术的大型储罐罐底腐蚀检测原理图3为本专利技术的大型储罐罐底腐蚀检测系统中声发射信号采集器的结构 框图4为本专利技术的大型储罐罐底腐蚀检测系统中母钟的电路结构框图。 具体实施例方式下面结合附图和具体实例对本专利技术的大型储罐罐底腐蚀检测装置进行详 细说明。如图2所示，本专利技术的大型储罐罐底腐蚀检测系统，包括多个声发射信 号采集器5，每个声发射信号采集器5分别连接两根导线7，这两根导线分别 各连接一个声发射传感器6。另外，虽然图中未示，本检测系统还包括一个用 于对多个声发射信号采集器进行时钟同步的母钟，母钟负责对所有需要工作 的声发射信号采集器进行时钟同步，并为声发射信号采集器设置采集参数， 回收各采集器所记录的信号。可以用母钟同时对多个声发射信号采集器同时 进行同步，也可以用母钟逐个对声发射信号采集器进行同步。连接声发射信 号采集器3和声发射传感器6的导线7优选采用50欧姆同轴线缆。声发射传感器6的谐振频率优选为30kHz，灵敏度应^-70dB(参考单位lv/uBar)。图3为本专利技术的检测系统中声发射信号采集器的结构框图。如图所示， 声发射信号采集器5包括连接传感器并对传感器接收的信号迸行放大的放 大器8;连接放大器8的带通滤波器9;与带通滤波器9的输出端连接的A/D 转换器10;用于控制A/D转换器10的FPGA (现场可编程门阵列)芯片11; 与FPGA芯片11连接的EEPROM (可擦除可编程只读存储器)12;与FPGA芯片 ll连接、用于存储信号的缓存RAM (随机存储器)17和高速存储器15;用于 与母钟连接的通讯接口 13以及为所述的声发射信号采集器提供时钟的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型储罐罐底腐蚀检测系统，其特征在于：包括多个声发射信号采集器和用于对多个声发射信号采集器进行时钟同步的母钟，每个声发射信号采集器有两个采集通道，分别连接一个声发射传感器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟魁，李一博，曾周末，靳世久，杜刚，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]