基于超声导波微传感技术的油气管道在线监测技术



基于超声导波微传感技术的油气管道在线监测技术

超声导波技术较传统的管道泄漏监测技术来说，可提供连续监测，且精度高、定位准，可监测管壁内部的腐蚀及裂缝等，漏警和虚警概率低，土方作业量小。目前超声导波管道产品的供应商，国外的有TW1公司旗下的Planet Integrity公司、Guided Ultrasonics公司、富士重工、韩国MKC公司等。这些产品基本都由探头套环和主机两部分组成，产品体积较大，功耗较高，而且价格为几十万美元。因此产品的定位为在线无损探伤检测设备，不适于永久固定在管道上。虽然Guided Ultrasonics公司的GPIMS定位为永久固定的监测产品，但其价格等因素导致其应用受限。因此，该技术还需要在增加监测有效距离、提高灵敏度、增强可编程度、微化设备、降低功耗和成本等方面加以提升，使其适于永久固定以便实现连续在线监测。

根据以上情况，美国斯坦福大学Alex Guo博士提出了超声导波微传感技术，即利用芯片技术将超声导波设备高度集成，并将传感器和远程数据处理相结合，从而满足永久固定和连续实时在线监测的需求。

应用超声导波微传感技术时，在被监测的管道关键段安装环状传感贴片，每个贴片上由一个专用芯片完成超声波的发送、接收、数据处理和控制等功能。芯片将数据传至一个无线接入点，并由无线接入点上传至云端集中处理。无线接入点还会为系统提供电源、时钟和控制信号。对于地下管道，将无线接入点置于地表，以实现无线传输，并易于维护。这样就实现了对管道关键段的结构监测。这种系统设计最大限度地减少了监测系统对外的有线连接，使得整个系统便于安装，也更加可靠。

超声导波微传感技术利用芯片技术带动超声导波管道监测设备的技术升级，使其在提升性能的同时，做到体积小、低功耗、低成本，以适于永久固定和连续实时在线监测的需求，并满足能源行业安全与环保的要求。该项新技术有可能成为未来油气管道监测最有效的解决方案。

高山卜 编辑自《天然气工业》2015年10期“基于超声导波微传感技术的油气管道在线监测技术”（原作者Alex Guo、韩钊）