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基于涡流传感器的连续油管椭圆度在线检测技术研究
摘要
连续油管是石油钻探和开采过程中的重要设备之一，其椭圆度对于钻头的工作效率、石油开采效率和加工产品的质量影响极大。然而传统的离线检测方法存在检测周期过长、检测精度不足、难以适应现场条件等问题。因此，本研究基于涡流传感器原理，设计了一套连续油管椭圆度在线检测系统，并对其进行了实验验证。实验结果表明，该系统具有高精度、高灵敏度、实时性强等优点，可以满足现场连续油管椭圆度在线检测的需求。
关键词：连续油管，椭圆度，涡流传感器，在线检测
Abstract
Continuousoilpipeisoneoftheimportantequipmentinpetroleumdrillingandminingprocess.Itsellipticityhasagreatinfluenceontheworkefficiencyofdrillbit,theoilextractionefficiencyandthequalityofprocessedproducts.However,traditionalofflinedetectionmethodshaveproblemssuchaslongdetectioncycle,insufficientdetectionaccuracy,anddifficulttoadapttofieldconditions.Therefore,basedontheprincipleofeddycurrentsensor,thisstudydesignedacontinuousoilpipeellipticityonlinedetectionsystemandconductedexperimentalverification.Theexperimentalresultsshowthatthesystemhasadvantagesofhighprecision,highsensitivity,andstrongreal-timeperformance,whichcanmeettheneedsofonlinedetectionofellipticityofcontinuousoilpipesinthefield.
Keywords:Continuousoilpipe,Ellipticity,Eddycurrentsensor,Onlinedetection
1.引言
连续油管是石油勘探、开采和加工的重要配套设备，其质量直接影响着石油开采效率和加工产品的质量。然而，在实际生产过程中，连续油管的椭圆度往往是不可避免的，尤其是在长时间高强度的工作环境下，甚至会导致油管变形、断裂等安全事故。因此，连续油管的椭圆度监测和检测一直是许多生产单位关注的重点。传统的离线检测方法主要采用测量外径和内径两个参数来计算椭圆度，其周期较长，难以适应现场连续生产环境。因此，发展一种基于涡流传感器的连续油管椭圆度在线检测方法势在必行[1-3]。
2.涡流传感器原理
涡流传感器是一种非接触、无损伤、快速、准确测量金属导体及其表面性质的特殊传感器。涡流传感器的工作原理是通过物体与传感器之间的互动作用或物体的物理参数变化引起的交流信号的改变来检测和测量金属导体内部或表面参数。涡流传感器的测量技术有以下优点：
（1）应用范围广：涡流传感器可以被应用于铁、钢、铜、铝和不锈钢等金属导体的表面和内部检测。
（2）无损伤：涡流检测方法无需接触被检测物，不会损伤被检测物的表面以及内部组织。
（3）灵敏度高：涡流传感器的测量精度高，可以检测到微小的表面和内部缺陷，对颗粒尺寸和厚度均有优良的响应。
（4）速度快：涡流传感器测量速度很快，可以为在线检测提供技术保障。
（5）适用性好：涡流传感器检测体积较小，可以适应不同形状的框架结构或工件。
3.连续油管椭圆度在线检测系统设计
本研究针对现场连续生产的连续油管椭圆度检测需求，结合涡流传感器的原理，设计了一套连续油管椭圆度在线检测系统，如图1所示。
（1）系统参数设计
为了保证检测精度和检测速度，本研究选用了带有相移技术的涡流传感器和高速采样模块。涡流传感器可以检测到油管的绕线方向的变化，并转换成电信号输出；高速采样模块可以对涡流传感器输出的信号进行高速采样和数字化处理，确保实时性和准确性的要求。
（2）系统设计流程
本系统的椭圆度在线检测流程分为两个阶段，如图2所示。首先，通过涡流传感器检测油管的椭圆度信息，并输出相关的电信号；然后，通过高速采样模块将涡流传感器输出的原始信号进行高速采样和数字化处理，获取油管的椭圆度信息，进而分析其变化趋势和稳定性。
4.实验验证
本研究通过实验验证了基于涡流传感器的连续油管椭圆度在线检测系统的性能。实验的具体步骤如下：
（1）椭圆度仿真模型建