地下管线接口频率域电磁法探测研究.doc

地下管线接口频率域电磁法探测研究 　　摘要：利用频率域中感应法探测金属管线的二次磁场分布，研究感应电流形成原理和传导特征，探讨因件深度变化引发的异常规律。经过分析研究证明，应用频率域电磁法探测地下金属管线时，因为信号受金属管件内部电流线场的干扰，线接口处的非金属物质会导致观察信号变弱。针对这一现象运用比值参数有效地区分这两种不一样的现象。 关键词：管线接口 电磁法探测 地下管线 中图分类号：TU990.3 文献标识码：A 文章编号： 前言 当今社会，无论工业生产还是日常生活，人们对油、气和水的需求越来越多，我们想用到这些能源，就要通过辅设地下管线来完成油、气和水的输送。于是，地下管线辅设规划就显的特别重要。首先要探测地下管线的空间位置分布、辅设方向以及所埋深度，其次，对地下管线的安全措施以及发生突发事件时，能够做出正确的判断并能做出相应的应对措施也要重要的意义。最近国内外对地下管线的探测研究，不论在技术上还是探测手段上都有了显著提高。频率域电磁法成为了地下金属管线探测的重要方法，这一方法有较高的作业效率和探测精度，因此，被广泛应用于实际工作中。 1 地下管线辅设 随着城市建设不断发展，地下管道的辅设越来越多也越复杂，因此，对于管道的质量，承压强度等要求越来越高。目前城市中辅设的管线大都使用球显墨铸铁管，它不公耐腐蚀性好，且具有较高的机械强度和耐压强度。因而油、气和水的输送广泛采用球墨铸铁。地下管线是由许许多多铸铁管不间断相连而成的，每根管上都有承接口、插口和管体三部分。连接时一根管件的插口插入下一根管件的承口，如此循环组成了地下管线。现在的管线连接有刚性接口、机械接口和填塞接口，前两种接口主要借助法兰和金属螺栓连接，后一种结口连接主要用到水泥接口和石棉水泥接口，采用捻接相连，在承插口接缝处用橡胶垫密封，接头空腔填入水泥，前者的导电效果好于后者。此外铸管的接法为金属连接其导导磁性较好，相应导致的信号减弱并不严重，然而铸铁管的填塞连接法，会导致磁场水平线圈接受到的水平分量的最大值突然的骤减。但是恰巧的是这样的不正常的现象却和水平线圈到达变深点的特征几乎一样。因此这对我们以后的研究将会产生深远影响，特别是在分析电磁信号的传输规律对于判别异样特点和确定接口点位置时。 2二次场的特征 2.1感应电流产生原理 把回路大地-管线-大地等效为一个方向的电流线和把管线等效为两个方向的电流线这是在地下管探测中的两种电流分布。还有一种充电法电流分布，此方法可以给管线发出一次场信号，此时可以把它等效为一个方向的电流线，这样电流分布规律就可以明显看懂。 2.2感应电流传输特点 在实际情况中，我们往往忽略电感元件中的介质损耗，因此依据电流线场的原理，我们就可以把地下管线和大地看作是电阻元件和电感元件。也可以说将其等效为串联电路，此电路中产生的感应电流为 因此，对于管线中存在的非金属就可以等效成一个并联回路，此回路是由可变电阻和电感串联而成的。这个回路中包括两个支路，其中一个支路是在观察点范围内的管线和大地的复阻抗，另一个支路是所有管线和大地范围内的复阻抗。显而易见，后者的复阻抗要大于前者阻抗很多，所以后者所产生的电流就可以忽略不计。如果发射线圈中的每个参数和所处位置没有发生改变，那么我们就可以把移动接收线圈的位置看成电阻不同的电流值。 3实例具体分析 河北省某市的一个工厂在进行管线探测时发现，有一个工作区域的一个主道路下大约0.5m处有一个插口连接的两条管线。管线1是铸铁，管线2是向下垂直方向不断改变的管线，它从深度0.5m变到现在的1.5m。这两条管线的直径都是150mm。此管线的布置相对复杂，因为这两条管线的承插式接口和深度变化点离探测点比较远。 由于探测附近的信号不稳定，容易出现衰弱而且对其它管线比较敏感，我们选择频率域电磁法工作频率为8. 19 kHz。第一步我们要找到管线垂直断面上轴心在地面上的投影点，这样就可以找到管线中磁场强度水平分量的最大值点，我么所需要的探测线路就是有这些点构成的。分别在管线1和管线2的径向方向上设置侧线1和侧线2，找到第一个探测点，并以它为坐标原点，在距离测线1和测线2的-6m处放置发射线圈，让其位置和工作参数不发生改变获得侧线和比值参数曲线，由此来分析接收线圈位置的改变时的特点。如下图1和2 所示。 j 图1测线1的实测值和比值参数曲线 图2测线2的实测值和比值参数曲线 （1）测线1的磁异常特征如同图1。X距离在0到3.5 m的范围内，因为传输距离的影响接收信号慢慢变小；在3.5 -4. 25 m时，由于信号叠加效果使曲线趋于平稳，基本没有大的变化；在4. 5 -5. 25 m时，接收线圈靠近接口处,磁场