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能源行业数字化新动向 !3D扫描技术助力油气管道表面缺陷三维测量与评估

能源行业数字化新动向 !3D扫描技术助力油气管道表面缺陷三维测量与评估

1月 13, 2023

油气管道是国家经济建设的“生命线”,与国家能源安全息息相关。近些年来,国内外油气管道事故多发,不仅给国家造成了巨大的经济损失,还引起了人员伤亡事故。

 

因此如何快速、准确测量与评价油气管道缺陷从而有效降低管道安全风险是管道运营企业面临的一大难题。

 

针对油气管道的特有属性,融入3D扫描技术和智能模型算法,突破传统测量方法所面临的局限性,能够让管道表面缺陷的识别和度量过程更加精准、高效。

 

在这个案例中,我们将向您展示思看科技3D扫描仪如何助力油气管道表面缺陷的快速识别和精准度量。

 

01 案例背景

 

案例中的客户是浙江省白马湖实验室有限公司(简称“白马湖实验室”),是经浙江省政府批准,由浙江省能源集团有限公司牵头,联合浙江大学、西湖大学共建的新型研发机构,是浙江省第三批省实验室。

 

浙能研究院-白马湖实验室

 

本项目是思看科技联合白马湖实验室油气团队,利用各自技术和资源优势,实现产品开发与应用落地。

 

白马湖实验室油气团队在管道安全管控、状态评价和成果应用推广等方面具有丰富的实践经验和技术积累,结合思看科技先进的三维视觉测量解决方案,紧扣产业需求,开发出应对管道外表面缺陷(如腐蚀、凹陷、机械损伤等)的高效准确的测量和评价方案

 

该项目的成功开发为油气管道的抢修争取了宝贵的时间,也为管道的寿命评估打下更好的基础。

 

02 客户需求与痛点

 

1. 客户对管道缺陷测量精准度要求较高,并考虑管道椭圆度,要求测量准确性≥98%,缺陷模型还原率≥98%。

2. 管道检测一般在野外或管沟进行,受制于环境严苛,单次测量时长至少需要半天,尤其是缺陷数量较多的情况下,测量所需时间更长,希望借助3D扫描设备提高检测效率。

3. 传统测量方式是通过常规尺量网格法测量管道缺陷处的几何尺寸,并由专业人员依据相关评价规范对缺陷处进行定量计算和级别评定。

 

客户需求与痛点

 

传统测量方法存在以下缺点:

1. 缺陷处测量误差大、测量效率低、耗时长,难以保证评价结果的准确性。

2. 评价时间长、评价标准多,对评价人员专业要求高。

3. 数据管理能力落后且检测结果不直观,不便于后续建立管道检测历史模型库,并且进一步预测评估管道缺陷风险情况。

因此,客户亟需寻求一种更为快速、精确、智能化的管道外表面缺陷测量与评价手段。

 

03 三维测量的挑战

 

1. 管道尺寸较大,直径在100mm到1014mm范围内,对扫描面幅和扫描速率要求较高。

2. 管道多为钢质或PE材质,当激光投射在钢质高亮表面时会被反射到别处,导致扫描仪无法捕捉边缘细节,从而影响扫描精度。

3. 管道表面分布大量小尺寸缺陷,普通扫描仪很难扫描全面。

4. 作业现场多为野外、管沟等户外环境,往往不方便连接电源或携带电脑,需要可以满足无线测量场景的扫描方案。

5. 管道存在一定的椭圆度,管道模型和缺陷模型还原难度大,缺陷的测量准确性较难保证。

 

04 解决方案

 

为了更为高效精准地评价管道外表面缺陷,客户最终选择了思看科技KSCAN系列复合式3D扫描仪搭配AirGO Power无线测量模块

 

KSCAN系列是全球首款红外+蓝色激光计量级复合式三维激光扫描仪,内置全局摄影测量系统,轻松应对大尺寸管道的三维数据采集,标配多种工作模式,适用于各种复杂缺陷处的精密测量,极大简化了管道三维检测全流程。

 

解决方案

 

AirGO Power无线测量模块内置独立的运算和显示单元,自由搭配思看科技不同类型的手持式三维激光扫描仪,代替电脑对数据进行后处理与展示,满足客户对于户外、管沟等没有电源或不方便携带电脑场景下的无线测量需求。

 

AirGO Power无线测量模块

 

本次项目通过结合三维扫描设备和三维测量软件,实现管道缺陷的一站式测量、评价与存储管理,实时在线生成缺陷报告,清晰显示缺陷位置和属性。

 

05 方案优势

 

精密计量,极致细节

管道表面分布大量小尺寸缺陷,缺陷处的细小特征需要超高的点云分辨率才能精准采集,KSCAN系列扫描精度0.02mm,最小分辨率可达0.01mm,配备专攻黑色和高亮物体的扫描模式,即便管道表面材质光亮,也能清晰还原每一处缺陷细节。

 

精密计量,极致细节

 

高效畅快,无损检测

扫描面幅可达1440 mm x 860 mm,最高扫描速率1,650,000 次测量/秒,能快速获取管道表面所有缺陷处(如腐蚀、点蚀、机械损伤、褶皱等)的三维数据,数据采集全程只需20min,相比传统测量方案,大大缩短了时间成本。

 

高效畅快,无损检测

 

实时分析,可视化呈现

AirGO Power搭载KSCAN系列三维扫描仪,无需电脑就可以实时完成数据的采集、分析处理、存储和展示。

通过扫描管道缺陷部位,对采集到的缺陷处真实点云数据进行处理,精准获取管道表面缺陷处的特征数据以及管道周围环境参数

 

实时分析,可视化呈现

 

AirGO Power自带7英寸触控彩屏,实时呈现缺陷处的三维模型,不需要借助其它工具就可以获得不同类型管道表面损伤数据并现场生成完整详细的可视化报告,协助工程师快速地分析缺陷成因。

 

实时呈现缺陷处的三维模型

 

简易便携,轻松部署

KSCAN+AirGO Power无线测量模块的高度便携性使用户可以在野外、管沟等环境进行现场三维扫描,AirGO Power内置独立运算单元,外置双电池循环工作,轻松摆脱电源线和电脑束缚

 

简易便携,轻松部署

 

扫描过程只需要较少标记点就可以测量管道缺陷情况,操作门槛极低,单人就可以完成扫描-分析-报告全过程

 

全面数据采集,建立数字化档案

将管道缺陷处三维模型记录于管道检测历史模型库中,便于后续比对分析管道缺陷情况以及预测缺陷的发展演变趋势,从而更加精准地进行管道缺陷风险评价以及剩余寿命估算。

 

全面数据采集,建立数字化档案

 

06 客户评价

 

该项目设备已在浙江省天然气省网中得到应用,具有扫描死角少、测量精度高、评价结果快速准确的特点。能够降低管道外表面缺陷测量评价成本,减少了企业在人力、物力成本以及时间上的投入。

 

项目以其独创性、先进性和实用性,填补了国内在该领域的空白,推动了油气行业的进步,具备广泛的推广应用价值。

 

能源工程是一个国家国民经济和国防建设的支柱型产业,除了在油气管道检测方面的应用,思看科技的3D扫描解决方案还应用在太阳能、风能、水利工程等能源领域各个环节,包括设计研发、生产制造、质量检测、过程控制等,为能源行业提供高效精密的三维测量解决方案。