阅读说明：本技术 一种核电站管道内衬胶层破损情况检测方法和系统 (Method and system for detecting damage condition of lining glue layer of pipeline of nuclear power station ) 是由 王文奎 何磊 田闯 姜祥 于 2019-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及管道探测技术领域,具体涉及一种核电站管道内衬胶层破损情况检测方法和系统,其中检测方法包括：在待测管道的管壁与管内的承载液之间施加检测电信号,获取管壁与管内承载液之间的电流值；根据检测电信号和电流值计算待测管道单位长度的绝缘电阻值,根据绝缘电阻值得到待测管道的破损等级。这样可以在不拆开管道的情况下获取管道内衬胶层的破损情况,和现有的拆开部分管道进行检测或者直接更换的方法相比,检测更加方便,同时节约了管道成本。采用该方法就无须定期更换管道,避免还可以继续使用的管道被更换,浪费了管道资源的情况,实现了节能减排绿色环保的目标。(The invention relates to the technical field of pipeline detection, in particular to a method and a system for detecting the damage condition of a lining glue layer of a pipeline of a nuclear power station, wherein the detection method comprises the following steps: applying a detection electric signal between the pipe wall of the pipeline to be detected and the carrying liquid in the pipe to obtain a current value between the pipe wall and the carrying liquid in the pipe; and calculating the insulation resistance value of the unit length of the pipeline to be detected according to the detection electric signal and the current value, and obtaining the damage grade of the pipeline to be detected according to the insulation resistance value. Can obtain the damaged condition of pipeline inside lining glue film like this under the condition of not taking apart the pipeline, compare with the current method of taking apart partial pipeline and detecting or directly changing, it is more convenient to detect, has practiced thrift the pipeline cost simultaneously. By adopting the method, the pipeline does not need to be replaced regularly, the condition that the pipeline which can be used continuously is replaced, the pipeline resource is wasted is avoided, and the aims of energy conservation, emission reduction and environmental protection are fulfilled.)

一种核电站管道内衬胶层破损情况检测方法和系统

技术领域

本发明涉及核电站管道探测技术领域，具体涉及一种核电站管道内衬胶层破损情况检测方法和系统。

背景技术

管道在工业生产中一般承担这液体运输的作用，例如在核电站、化工等领域运用衬胶管道输送有较强腐蚀性介质。在核电站工作时通常需要采用衬胶管道输送海水，海水中含有氯化钠等元素对管道内的衬胶层有腐蚀作用，因此需要不断检测管道的内衬胶层的破损情况。目前该类衬胶管道没有专门的探测手段，而影响衬胶管道使用寿命的主要因素在于内衬胶层的工作状态，如内衬胶层完好，外层钢管的使用寿命可几乎不受服役环境的影响。而衬胶层的工作状态由于物理隔绝的原因，无法直观观测或用简单的仪器实施探测，导致整个管道的运行状态无法受到掌控。目前在核电站领域对管道系统的运维策略往往是到设计寿命即更换；或拆开部分管道检查内衬胶层的情况；这些方法都无法预先对管道的内衬胶层的破损情况进行探测，直接更换管道或者拆开部分管道检查内衬胶层的情况都需要花费大量的成本，同时若内衬胶层已经破损严重却没有及时更换管道，这样也存在极大的安全隐患，影响核电站的海水运输，进而影响核电站正常。

发明内容

为了解决现有技术中管道的内衬胶层破损情况无法检测的技术问题，本申请提供一种核电站管道内衬胶层破损情况检测方法和系统。

一种管道内衬胶层破损情况检测方法,包括：

在待测管道的管壁与管内的承载液之间施加检测电信号，获取所述管壁与管内承载液之间的电流值；

根据所述检测电信号和电流值计算所述待测管道单位长度的绝缘电阻值，根据所述绝缘电阻值得到所述待测管道的破损等级。

其中，所述根据所述电流值计算所述待测管道单位长度的绝缘电阻值包括：

根据下述公式计算所述待测管道单位长度的绝缘电阻值F：

其中，ΔV为所述待测管道的管壁与管内承载液之间施加的检测电信号的电压，L为所述待测管道的长度，D为待测管道的内径，I为所述待测管道的管壁与管内承载液之间的电流值。

其中，根据所述绝缘电阻值得到所述待测管道的破损等级包括：

得到所述绝缘电阻值后，根据预设的绝缘电阻值与破损等级的对应关系，得到所述待测管道的破损等级。

其中，所述预设的绝缘电阻值与破损等级的对应关系通过管道测试模型得到，所述管道测试模型包括至少一段模拟管道以及设置在所述模拟管道管壁上以及管道空腔内的电极；

所述模拟管道的内衬胶层上预设有破损缺陷。

其中，所述预设的绝缘电阻值与破损等级的对应关系通过管道测试模型得到包括：

向所述管道测试模型中通入模拟液，通过所述电极向所述模拟管道的管壁和模拟液中施加检测电信号；

获取所述模拟管道管壁与模拟液之间的电流值，根据所述电流值计算所述模拟管道单位长度的绝缘电阻值；

获取所述破损缺陷与绝缘电阻值之间的对应关系；

改变所述破损缺陷，重复上述步骤获取多个不同程度的破损缺陷分别对应的绝缘电阻值；

根据破损程度将所述破损缺陷划分成多个破损等级，获取所述绝缘电阻值与破损等级的对应关系。

其中，所述检测电信号的电压为24-48V，其频率为3-16Hz。

一种核电站管道内衬胶层破损情况检测系统，包括：

电极，用于向所述待测管道的管壁以及管内的承载液之间施加检测电信号；

电流检测装置，用于获取所述管壁与管内承载液之间的电流值；

输入装置，用于输入所述待测管道的长度和内径；

处理器，用于根据所述电流值、待测管道的长度和内径、检测电信号的电压值计算出所述待测管道的绝缘电阻值，并根据该绝缘电阻值得到所述待测管道的破损等级；

显示装置，用于对检测出的破损等级进行显示。

其中，根据所述电流值、待测管道的长度和内径、检测电信号的电压值计算出所述待测管道的绝缘电阻值，并根据该绝缘电阻值得到所述待测管道的破损等级包括：

根据下述公式计算所述待测管道单位长度的绝缘电阻值F，并根据预设的绝缘电阻值和破损等级的对应关系得到所述待测管道的破损等级；

其中，ΔV为所述待测管道的管壁与管内承载液之间施加的检测电信号的电压，L为所述待测管道的长度，D为待测管道的内径，I为所述待测管道的管壁与管内承载液之间的电流值。

其中，所述电流检测装置为电流检测计或者毫安表。

其中，所述显示装置为显示屏。

依据上述实施例的核电站管道内衬胶层破损情况检测方法和系统，通过在待测管道的管壁与管内的承载液之间施加合适的检测电信号，获取管壁与管内承载液之间的电流值，然后通过该电流值计算出待测管道单位长度的绝缘电阻值，进而根据该绝缘电阻值得到待测管道的破损等级，这样可以在不拆开管道的情况下获取管道内衬胶层的破损情况，和现有的拆开部分管道进行检测或者直接更换的方法相比，检测更加方便，同时节约了管道成本。

附图说明

图1为本申请实施例检测方法流程图；

图2为本申请实施例绝缘电阻值和破损等级对应关系获取方法流程图；

图3为本申请实施例管道测试模型结构示意图；

图4为本申请实施例待测管道上电极设置示意图；

图5为本申请实施例检测系统结构框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

在本发明实施例中，提供一种针对现有常用的带内衬胶层的管道破损情况检测方法，主要用于检测器内衬胶层的破损情况，而影响管道使用寿命的主要因素在于内衬胶层的工作状态，如内衬胶层完好，外层钢管的使用寿命可几乎不受服役环境的影响。而衬胶层的工作状态由于物理隔绝的原因无法直观观测或用简单的仪器实施探测，导致整个管道的运行状态无法受到掌控。对管道系统的运维策略往往是到设计寿命即更换；或拆开部分管道检查衬胶层的情况；或直接对外壁钢管进行超声波测厚，得到数据情况后再做相应处理，这些方法都无法直接掌握衬胶层状态，存在极大的安全隐患该管道在内管壁上设有一层衬胶层，因此管道内壁是绝缘的，为了在不拆开管道的情况下进行检测，本发明在待测管道的管壁与管内的承载液之间施加检测电信号，获取管壁与管内承载液之间的电流值，根据检测电信号和电流值计算待测管道单位长度的绝缘电阻值，根据绝缘电阻值得到待测管道的破损等级。这样和现有的拆开管道进行观察的方法相比，更加方便、节约了检测成本。

实施例一：

请参考图1，本实施例提供一种核电站管道内衬胶层破损情况检测方法，本实施例一电场运输海水的管道为例，对本方法进行说明，该运输海水的管道内壁上设有一层衬胶层，该管道由多段子管道通过法兰相互连通而成，法兰之间通过至少8组螺栓连接，这样可以降低法兰之间的电阻，该方法包括：

步骤101：在待测管道的管壁与管内的承载液之间施加检测电信号，获取管壁与管内承载液之间的电流值。其中，在现有技术中承载液为海水，含有的主要成分为氯化钠，海水会腐蚀管道的内衬胶层，使得管道的内衬胶层破损，管道在工作中一端设置在海水中，海水中一般设有过滤池以及水泵，水泵与管道连通，如图4，在对待测管道施加检测电信号时，可以将一个电极D施加到待测管道51的外管壁上，例如可以连接到管道一端用于连接法兰的螺栓上，另一个电极C施加到待测管道51内的海水中，例如可以将另一个电极C设置在过滤池中，由于海水的导电性，使得过滤池中的海水和管道内的海水电压相同。经过多次试验，施加的检测电信号为交流电压信号，一般检测信号的电压一般为24-48V，该检测电信号的频率选择3-16Hz时，该检测电信号稳定度较好，且能避免与现场其他用电设备形成干扰，且经过实验发现，待测管道的内表面积之和越大，应选择的频率越低。采用电流计或者毫安表测量外管壁与管内海水之间的电流值。由于海水腐蚀管道本体属于典型的电化学腐蚀，是管道本体与海水存在自由电子交换才能发生的，所以通过该方法测得的绝缘电阻值可以直接反应管道内衬胶层的破损情况，即可以直接判定该管道是否存在腐蚀。

步骤102：根据检测电信号和电流值计算待测管道单位长度的绝缘电阻值，根据绝缘电阻值得到待测管道的破损等级。其中，本实施例中通过获取待测管道单位长度的绝缘电阻值来得到待测管道的破损等级。具体的，通过以下公式计算待测管道单位长度的绝缘电阻值F：

其中，ΔV为待测管道的管壁与管内海水之间施加的检测电信号的电压，L为待测管道的长度，D为待测管道的内径，I为待测管道的管壁与管内海水之间的电流值。其中，为了使得测量结果更加准备，可以分别采用不同的电压和频率的检测电信号对其进行测量，并分别对应记录每次测量的检测电信号的电压以及电流值，通过上述公式计算得到多个绝缘电阻值，然后对得到的多个绝缘电阻值求取平均值，根据该平均值得到待测管道的破损等级。

其中，预先通过管道模型进行模拟实验得到管道的绝缘电阻值和破损等级的对应关系，当根据多个绝缘电阻值求取平均值，参照绝缘电阻值和破损等级的对应关系即可得到待测管到的破损等级。

本实施例中管道的绝缘电阻值与破损等级的对应关系通过管道测试模型得到。其中，如图3，管道测试模型包括多段模拟管道42，多段模拟管道42通过第一法兰43连接，该模型还包括设置在模拟管道42外管壁上的电极A以及管道空腔内的电极B，在模拟管道42一端还设有水泵，用于模拟液的抽取，模拟管道42的内衬胶层上预设有破损缺陷，破损缺陷的大小(破损程度)以破损面积衡量，破损面积越大表示破损程度越严重。模拟管道42的管径、长度以及管道间距都根据实际待测管道按照一定的比例制成，例如，模拟管道42的管径为实际带测量管道管径的一半或者三分之一等，模拟管道42的管道长度(也可以认为是两个法兰间距)为实际带测量管道长度的二分之一或者三分之一，本实施例中设计的管道测试模型具体参数如下，每个管道内壁的内衬胶层上预设有相同面积的人工缺陷。

表1

如图2，通过上述管道测试模型获取绝缘电阻值与破损等级的对应关系的方法包括：

步骤201：向管道测试模型中通入模拟液，通过电极向模拟管道42的管壁和模拟液中施加检测电信号；其中本实施例中为了模拟海水通入的模拟液为4％的NaC l溶液，如图3，将模拟管道42的一端与溶液储槽41连通，通过模拟管道42上的水泵将溶液储槽41中的4％的NaCl溶液通入到模拟管道42中，并形成循环回路。通过设置在模拟管道42外管壁上以及管道空腔内的电极给上表中的9组测试模型的模拟管道施加检测电信号，具体的可将电极A连接在第一法兰43的螺栓上，将电极B设置溶液储槽41中靠近模拟管道42的位置处，选择电压为24V，频率为3HZ，16HZ，512HZ的检测电信号分别接入。

步骤202：获取模拟管道42管壁与模拟液之间的电流值，根据所述电流值计算模拟管道42单位长度的绝缘电阻值；其中，分别测得管壁与模拟液之间的电流，并根据该规格的管道测试模型对应的电流值换算倍数计算对应的电流，根据施加的多组检测电信号的电压值和换算得到的对应电流值计算处模拟管道42的绝缘电阻值，对得到多个绝缘电阻值求平均值得到。

步骤203：获取破损缺陷与绝缘电阻值之间的对应关系；获取通过求平均得到的绝缘电阻值与预设的破损缺陷之间的对应关系。

步骤204：改变破损缺陷，重复上述步骤获取多个不同程度的破损缺陷分别对应的绝缘电阻值；即改变模拟管道42内衬胶层的破损面积，通过上述方法得到破损面积对应的绝缘电阻值，这样得到不同破损程度分别对应的绝缘电阻值。

步骤205：根据破损程度将破损缺陷划分成多个破损等级，获取绝缘电阻值与破损等级的对应关系；本实施例中根据常见的破损程度将破损缺陷划分为五个等级，分别获取每个破损等级对应的绝缘电阻，如下表2：

表2

其中，绝缘电阻值越小对应的破损等级越高，说明破损程度越严重，具体的，当检测到的破损等级为1级时则说明衬胶层破损程度较轻，可以继续使用，当检测到的破损等级为2级时则说明衬胶层有一定的破损，可以在监控的情况下使用，例如每周检测一次其内衬层的破损情况，进行定期监控；当检测到的破损等级为3级时则说明衬胶层破损程度已经达到了需要维修的临界点，需要规划维修时间进行维修；当检测到的破损等级为4级时则说明衬胶层破损程度严重，需要立即维修；检测到的破损等级为5级时则说明衬胶层破损程度已经达到了报废的程度，需要立即更换。

通过以上方法得到破损等级与绝缘电阻之间的对应关系，在实际检测时得到待测管道的绝缘电阻后根据对应关系得到待测管道的破损等级，工作人员再根据破损等级确认是否需要更换管道。通过本实施例的检测方法，可以在不拆开管道且无须停机停车的情况下获取待测管道内衬胶层的破损情况，检测效率更高且成本更小，根据检测得到的破损程度决定是否需要更换管道，这样可以充分利用管道的寿命，和现有的达到设定年限即全部更换的方式相比，避免造成浪费，更加节约成本，同时避免由于管道破损引起的安全隐患。

实施例2

本实施例提供一种管道内衬胶层破损情况检测系统，该系统主要用于检测包含有内衬胶层的管道其内衬胶层的破损情况，该系统包括电极303、电流检测装置306、输入装置307、显示装置304和处理器301，其中，电极303与供电设备302连接，用于向待测管道的管壁以及管内的承载液之间施加检测电信号，处理器301与供电设备连接，以通过控制供电设备302调节施加的检测电信信号的电压和频率；测量时，电极303一端设置在用于连通待测管道的法兰的螺栓上，另一端设置在待测管道的空腔内与空腔内流通的液体电连接，使得两个电极通过管道形成电回路。电流检测装置306用于获取待测管道的管壁与管内承载液之间的电流值，并将获取的电流值发送给处理器301；输入装置307与处理器301连接，用于输入待测管道的长度和内径信息；处理器301用于根据电流值、待测管道的长度和内径、检测电信号的电压值计算出待测管道的绝缘电阻值，并根据该绝缘电阻值得到待测管道的破损等级；显示装置304与处理器301连接，用于对处理器301检测出的破损等级进行实时显示。

进一步的，在其他实施例中，该系统还包括存储模块305，该存储模块305中预先存储有绝缘电阻值和管道破损等级之间的对应关系，处理器301计算出待测管道的绝缘电阻值后，调取存储模块305中预存的对应关系进行对照查询即可得到待测管道的破损等级。

其中，绝缘电阻值和管道破损等级之间的对应关系通过管道测试模型得到，该管道测试模型包括至少一段模拟管道以及设置在模拟管道外管壁上以及管道空腔内的电极，在模拟管道一端还设有水泵，用于模拟液的抽取，模拟管道的内衬胶层上预设有破损缺陷，破损缺陷的大小(破损程度)以破损面积衡量，破损面积越大表示破损程度越严重。模拟管道的管径、长度以及管道间距都根据实际待测管道按照一定的比例制成。通过该管道测试模型获取绝缘电阻值和管道破损等级对应关系的具体方法和实施例1中相同，此处不再赘述。

其中，处理器301根据电流值、待测管道的长度和内径、检测电信号的电压值计算出待测管道的绝缘电阻值，并根据该绝缘电阻值得到待测管道的破损等级包括：

处理器301根据下述公式计算待测管道单位长度的绝缘电阻值F，并根据存储模块中预设的绝缘电阻值和破损等级的对应关系得到待测管道的破损等级；

其中，ΔV为待测管道的管壁与管内承载液之间施加的检测电信号的电压，L为待测管道的长度，D为待测管道的内径，I为待测管道的管壁与管内承载液之间的电流值。

存储模块305可以选用存储卡或者硬盘等，其中预存有如实施例1表2中所示的绝缘电阻值和管道破损等级对应关系，处理器301根据计算出的绝缘电阻值参考该对应关系，即可得的待测管道的破损等级，并通过显示装置304实时显示出来。

其中，该系统中的电流检测装置306可以选用电流检测计或者毫安表，显示装置304选用工业液晶显示屏，例如OLED显示屏；输入装置307可以选用数字键盘。或者选用本身具有可触屏输入的功能的显示屏，配合手写笔即可手动输入待测管道的长度和内径参数。

进一步的，还可以将上述检测系统长时间布置在待测管道上，将处理器检测出的破损等级信息通过线缆或者无线网络发送给远程的监控室，这样可以实现对管道的远程实时在线监控，随时掌握管道的破损情况，及时更换，避免引起泄露事故。采用该系统，工人人员无须拆开管道进行检测，减小工作难度，且检测成本降低了很多，采用该方法就无须定期更换管道，避免还可以继续使用的管道被更换，浪费了管道资源的情况，实现了节能减排绿色环保的目标。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。