基于CNG地下儲(chǔ)氣井檢測(cè)用的自動(dòng)懸浮式超聲波探頭設(shè)計(jì)

摘要：提出一種CNG地下儲(chǔ)氣井檢測(cè)成像用的自動(dòng)懸浮式超聲波探頭系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用閉環(huán)反饋控制方法，能自動(dòng)保持超聲波探頭與管壁之間為較小的恒定距離，使轉(zhuǎn)動(dòng)的探頭與壁之間有恒定厚度的一層耦合液，解決了空氣與鋼管的聲阻抗相差太大，超聲波不能進(jìn)入鋼管內(nèi)部的難題，并保證旋轉(zhuǎn)探頭不被磨損。設(shè)計(jì)一種慣性離心力開關(guān)，能自動(dòng)地提供所需的耦合液。這種自動(dòng)懸浮式超聲波探頭系統(tǒng)在采樣頻率不太高時(shí)，能較準(zhǔn)確地保持探頭與壁之間有均勻的耦合液。使CNG地下儲(chǔ)氣井超聲波檢測(cè)成像的基本問題得到較好的解決。
關(guān)鍵詞：CNG地下儲(chǔ)氣井；超聲波；懸浮式；反饋控制

0 引言
隨著國(guó)際原油價(jià)格的不斷飆升，車用天然氣量也猛增，由此帶動(dòng)CNG加氣站大量建設(shè)和運(yùn)營(yíng)。我國(guó)目前建有700座CNG加氣站，擁有40多萬倆CNG汽車。CNG地下儲(chǔ)氣井建造成本低，占地面積小，安全性能高，現(xiàn)已成為國(guó)內(nèi)CNG加氣站首選儲(chǔ)氣方式。國(guó)外也有50多個(gè)國(guó)家使用天然氣汽車。儲(chǔ)氣井是埋地壓力容器，SY／T 6535-2002規(guī)定地下儲(chǔ)氣井使用壽命是25年。標(biāo)準(zhǔn)也規(guī)定儲(chǔ)氣井的全面檢測(cè)周期為6年，必須定期進(jìn)行井管的無損檢測(cè)和測(cè)厚檢測(cè)，但這方面尚無完善的檢測(cè)手段。由于天然氣中含有較多的硫，易形成對(duì)金屬有很強(qiáng)腐蝕能力的腐蝕液，且長(zhǎng)期運(yùn)行于25 MPa的高壓下，在這種惡劣條件下儲(chǔ)氣井難免會(huì)出現(xiàn)安全問題。
國(guó)內(nèi)外比較成熟的油氣井檢測(cè)已發(fā)展到超聲波成像檢測(cè)，但這種檢測(cè)技術(shù)只能對(duì)井中有油，水或泥漿介質(zhì)的油氣井進(jìn)行檢測(cè)，而不能直接應(yīng)用于CNG地下儲(chǔ)氣井的檢測(cè)。這里設(shè)計(jì)的自動(dòng)懸浮式超聲波探頭系統(tǒng)可直接用于CNG地下儲(chǔ)氣井的超聲波探傷成像檢測(cè)。

1 探頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理
1．1 探頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
圖1是探頭系統(tǒng)俯視圖，圖2是探頭系統(tǒng)側(cè)視圖。