长输油气管线缺陷识别软件系统设计与实现

为了充分发挥金属磁记忆技术在管道缺陷检测中的优势,解决磁记忆信号本身不能判断缺陷类型的问题,建立了一种管道缺陷识别分类方法,设计并开发了一套基于C#和MATLAB混合编程的长输油气管线缺陷识别软件系统。该软件利用MATLAB对长输管线金属磁记忆数据进行数据处理、特征量计算及方法建模等工作,利用C#搭建面向用户的操作界面,使用户能够快速准确地对长输油气管道中的腐蚀缺陷、焊缝应力集中区域、弯管应力集中区域进行识别定位并加以区分。     

管道内腐蚀缺陷超声在线检测机器人设计

针对管道内腐蚀缺陷超声在线检测数据量大、灵敏度低的难题,采用超声反射单脉冲距离检测法,设计制造了一种新型长输管道缺陷检测机器人.设计了满足检测精度的探头阵列、机器人结构以及检测数据处理系统;进行了标准模拟缺陷检测实验,校准了阵列探头的性能.实验表明,所设计机器人检测数据量小,其检测灵敏度可达到检测10 mm×10 mm×1 mm(长×宽×深)的缺陷.     

聚乙烯管焊接接头相控阵超声检测的优化设计

在管道工程应用中,由于良好的耐腐蚀性和韧性,聚乙烯(PE)管与其他材料相比具有显着优势,已广泛地应用在核电、油气输送领域;PE管焊接过程中,焊接参数、人员操作和环境等因素会影响聚乙烯管道的焊接情况,可能致使焊接接头内部形成缺陷,影响管道安全运行,而相控阵超声检测技术能够实现聚乙烯管道焊接接头内部结构的无损检测及评估;因此开展PE管焊接接头的相控阵超声实际检测工作,研究了聚乙烯材料的声衰减规律及声频散效应,优化了焊接接头的超声相控阵检测工艺,基于CIVA仿真软件实现了聚乙烯管道相控阵超声检测的声场模拟和缺陷仿真,通过研究检测参数及声学参量变化对检测结果的影响,获得了PE管焊接接头的最优检测工艺;通过加工带有典型缺陷的聚乙烯热熔对接接头试样,对前期基于仿真结果设计的检测工艺以及针对焊接接头相控阵检测研发的楔形耦合组件进行可靠性测试和工艺试验;研究结果为PE管接头缺陷的超声相控阵检测提供了工艺设计的理论支持和可靠的研究方法。     

基于短栅区光纤光栅传感器的油气管线腐蚀在线监测系统研究

基于短栅区光纤光栅传感器设计了一种油气管线腐蚀在线监测系统。对应油气管线外表面周向非线性应变,该系统可以测量油气管线腐蚀缺陷,保障管线安全运行。通过对管线圆柱型腐蚀缺陷周向应变特性及光纤光栅应变传感模型的理论分析,设计了3mm短栅区光纤光栅的应变传感阵列,并在模拟油气管道上验证了测量圆柱型缺陷表面周向非线性应变的可行性。结合波分复用、时分复用技术及光纤光栅解调系统可以组成解调7×7个应变及1个温度补偿共计50个光纤光栅传感器的在线监测系统。该系统已应用于中海油渤南龙口天然气终端处理厂,监测结果表明该在线监测系统稳定可靠,是监测油气管线腐蚀状况,保障管线安全运行的一种有效可靠方法。     

Abaqus在西气东输管道穿越中的应用

针对大口径管道穿越过程中存在的问题,对钻杆在穿越过程中的受力状况进行理论分析;建立有限元模型,利用有限元法分析水平定向钻管在回拖过程中钻具的应力和应变等问题,讨论存在的问题并提出相应的改进技术.     

基于电磁超声导波的管道损伤定量评估

作为能源运输工具,管道在工作时会受到内部运输介质的冲刷和外部环境的腐蚀,导致强度下降并出现损伤。考虑不规则缺陷量化研究的局限性,并依据管道常见腐蚀缺陷类型,将腐蚀缺陷大致分为槽形、月牙形和圆形3种具有不同几何边界的类型。利用COMSOL软件建立电磁-力多物理场耦合的电磁超声L(0,2)模态导波管道缺陷检测3D模型,得到在不同类型缺陷作用下的超声波传播过程和接收信号特点。同时根据仿真结果,利用L(0,2)导波及其模态转换F(1,3)信号,拟合反射系数与缺陷几何参数间的定量关系,并通过实验加以验证。结果表明,缺陷形状为槽形、圆形、月牙形时,缺陷反射系数与截面损失率分别呈二次函数、对数、指数关系,各量化模型平均绝对百分比误差分别为2.67%、1.79%和7.91%。     

供热管网中计算机技术的有效应用

近些年来,由于我国城市集中供热事业迅速发展,从而带动了城市经济与社会发展。然而,部分供热管网存在腐蚀严重、管道老化、技术落后以及热能浪费等缺陷,不同程度地影响到了供热管网的正常工作。同时,因为计算机技术已经渗透到了各行各业并发挥重要的作用,在供热管网中不例外,本文主要是对计算机技术在我国供热管网中的应用情况进行分析探讨。     

基于神经网络的超声导波管道缺陷识别

在役石油管道的腐蚀是造成石油管线运输故障的重要原因,适时检测在役管道是否被腐蚀至关重要。研究了超声导波进行长距离在役管道检测技术,并利用人工神经网络进行管道缺陷的智能识别,通过超声导波设备进行了管道缺陷检测实验,从原始检测数据的信号处理结果中提取出了样本特征值,并建立和训练了一种用于实现管道缺陷识别的BP神经网络。实验表明:使用该网络可进行超声导波管道缺陷的自动识别。     

基于涡流阵列检测技术的奥氏体不锈钢压力管道缺陷判别方法研究

奥氏体不锈钢压力管道的检测由于现有检测手段的限制,难以保证其检测效果。本文针对工程应用中出现的问题,研究基于涡流阵列检测技术（ECA）的奥氏体不锈钢压力管道对接接头缺陷判别方法。根据提离信号、应力腐蚀开裂、圆形缺陷、条形缺陷的阻抗特征和C扫成像特征,通过缺陷C扫图谱形状及表面尺寸、阻抗图的阻抗幅值和阻抗相位,实现奥氏体不锈钢管道对接接头的表面开口缺陷和近表面缺陷的有效检出,并将所提方法应用于实际现场检测中。对比传统渗透检测方法,本文提出的方法有更好的缺陷检出率及缺陷判别率,试验结果验证了本文方法的可行性及有效性。     

The PDF shape control of the state variable for a class of stochastic systems

The shape control of probability density function (PDF) is an important subject in stochastic systems. The PDF-shaping control study has ranged from linear systems to non-linear systems. In this paper we present a PDF-shaping control technique which is useful for a class of non-linear stochastic systems. Controlling the PDF shape requires designing a controller to make the state PDF follow the goal PDF; it is actually to determine the gains of the controller. As we know, the stationary PDF of the state variable is equivalent to the solution of the Fokker–Planck–Kolmogorov (FPK) equation arising from the stochastic system driven with Gaussian white noise. After designing the controller, we derive the solution with some parameters to the corresponding FPK equation, and then solve out the parameters in the solution by the linear-least-squares method, therefore obtaining the gains of the controller. Finally, simulation experiments have been carried out to verify the effectiveness of the approach.     

基于有限元法的含凹陷油气管道应变分析

为对含凹陷的油气管道进行更合理的完整性评价,采用有限元法模拟管道在承受外部岩石挤压时的应变分布,讨论凹陷深度、管道壁厚和挤压体大小等参数对应变的影响.结果表明：在相同条件下,最大等效应变随凹陷深度增大而增大;在同样深度条件下,管壁较厚处的凹陷最大等效应变较大;挤压体半径越大,凹陷的轮廓越光滑,应变集中程度越小;管材等级对等效应变的影响很小.该方法和结论可用于改进凹陷评价方法和风险排序.     

非金属管道的微波无损检测技术综述

非金属(如玻璃钢、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等)管道因具有成本低、耐腐蚀性能强等优点，近年来在石油、化工、排水、核电、燃气输送等领域逐渐代替了金属管道。但是其在制造和使用过程中会不可避免地出现缺陷和损伤，因此及时有效地检测材料结构显得至关重要。与其他常规管道检测技术相比，微波技术具有无损、不需要耦合剂、低功耗、非接触、易于操作、无电离辐射等优势，可用于评估结构缺陷、损伤、材料电磁性能等，在评估管道结构完整性方面效果良好。介绍了微波检测技术的发展历程，总结了典型检测方法及应用，特别是近10年来在非金属管道缺陷检测方面的研究进展，最后，分析了现有微波检测非金属管道存在的问题，探讨了未来非金属管道检测技术的发展趋势。     

工件内部管道的工业CT虚拟内窥显示

许多工件内部含有管道,管道内窥显示可直观地显示管道内部结构和缺陷,对工业质量检测和无损探伤等具有重要意义。在工业CT断层图像序列的基础上,采用区域生长法对图像切片进行分割,然后对管道截面进行圆拟合,为了使得到的图像比较平滑,采用B样条对管道的轴心和半径进行插值拟合,并对管道进行三维显示和虚拟内窥显示。实验结果证实了该算法的有效性。     

Nonlinear stress analysis of offshore pipelines during pickup operations

This paper presents a method of analyzing the stresses in a submarine pipeline as it is picked up off the sea floor by barge davits. A nonlinear large-deflection analysis is used and the pipeline is modeled as a series of finite beam segments from the ocean bottom on up. The governing equations are derived and the pipeline configuration satisfying known boundary conditions is determined by an initial-value approach using an iterativetype technique. Boundary conditions at the mudline are identified by modeling the pipeline resting on the ocean bed as a semi-infinite tensioned beam on an elastic foundation. The effects of a nonlinear stress-strain curve for the pipe material are included and both Ramberg-Osgood and Hutchinson formulations are considered. With the technique suggested, any given pickup procedure can be analyzed or a reliable procedure can be developed based on a given allowable pipe stress level and any desired improvement in the final configuration and/or stress levels may be achieved by a variation of the parameters involved. A practical example is examined to demonstrate the applicability of the analysis presented, which should provide a useful tool in either judging or developing a pickup procedure.     

输油管道中缺陷快速定位的应力波技术

为解决输油管道中裂纹缺陷难于快速定位的问题,基于应力波的特性研究应力波无损检测技术在管道缺陷检测中的应用。借助ANSYS AUTODYN建立多组动态仿真模型,计算并分析仿真结果数据,对比光滑无裂纹缺陷的管道与含有裂纹缺陷管道的应力波传播规律。经过分析应力波的传播变化过程,得出管道裂纹对应力波的干扰规律,进而得到2种利用应力波进行无损检测的方法：一是沿着管道轴向布置测点的检测方法;二是在管道截面布置测点的检测方法。     

一类仿射非线性系统的概率密度函数形状控制

针对一类仿射非线性有界动态随机系统,提出一种最优概率密度函数（PDF）跟踪控制算法,使得系统的输出PDF跟踪给定的PDF．首先利用线性B样条解耦得到仿射非线性状态方程和PDF逼近方程,使PDF跟踪转化为状态方程输出权值的跟踪;然后采用线性时变序列逼近方法将非线性系统转化为线性时变系统,通过对线性系统的迭代运算得到非线性系统的最优跟踪控制器,从而实现最优PDF跟踪．理论分析和仿真实验均表明了所提出算法的有效性．     

基于改进经验小波变换模型的供能管道移动GIS综合智慧巡检策略

当前供能管道巡检策略由于对管道的缺陷特征提取不够纯净,导致缺陷定位准确度差,因此,提出了基于改进经验小波变换模型的供能管道移动GIS综合智慧巡检策略。利用移动GIS技术采集管道数据,根据管道数据采用改进经验小波变换模型对管道缺陷特征进行提取,其树状结构的子频带自分解能够准确分辨出缺陷源信号与其他干扰信号,提取到更加纯净的缺陷特征,并对缺陷特征向量特征集进行滤波,从而计算出管道缺陷的具体位置。在实验论证中,对提出的策略的定位准确性进行了验证,结果表明,提出的策略应用于供能管道巡检中,对管道缺陷定位的准确性较高。     

基于MGC法的非线性随机系统PDF控制

对于非线性随机系统,以均值、方差等低阶统计特征作为研究目标往往难以满足实际的控制要求,需要考虑更高阶的统计特征.概率密度函数(Probability density function,PDF)包含了完全统计特征,因此PDF控制能够实现各阶矩的有效控制.针对受高斯白噪声激励的非线性随机系统,将福克-普朗克-柯尔莫哥洛夫(Fokker-Planck-Kolmogrov,FPK)方程作为研究工具,提出一种基于多高斯闭合法(MGC)的PDF控制方法.首先,根据目标PDF的形状构造一个由多个高斯型PDF相叠加的PDF;然后,构造一个优化问题,使得该PDF逼近目标PDF;进一步,通过求解FPK方程得到被控系统的状态方程;最后,结合原始状态方程求得控制函数,实现对目标PDF的追踪控制.针对不同类型目标PDF进行的仿真结果表明了所提出方法的可行性和有效性.     

Classification of underground pipe scanned images using featureextraction and neuro-fuzzy algorithm

Pipeline surface defects such as holes and cracks cause major problems for utility managers, particularly when the pipeline is buried under the ground. Manual inspection for surface defects in the pipeline has a number of drawbacks, including subjectivity, varying standards, and high costs. Automatic inspection system using image processing and artificial intelligence techniques can overcome many of these disadvantages and offer utility managers an opportunity to significantly improve quality and reduce costs. A recognition and classification of pipe cracks using images analysis and neuro-fuzzy algorithm is proposed. In the preprocessing step the scanned images of pipe are analyzed and crack features are extracted. In the classification step the neuro-fuzzy algorithm is developed that employs a fuzzy membership function and error backpropagation algorithm. The idea behind the proposed approach is that the fuzzy membership function will absorb variation of feature values and the backpropagation network, with its learning ability, will show good classification efficiency.     

温度冲击下星孔药柱应力应变场数值仿真

基于固体推进剂材料特性与温度和时间相关的热粘弹性理论,为提高发动机的安全性,建立了二维星孔装药的模型。利用有限元方法分析了星孔装药在温度冲击过程中的温度、应力、应变的变化过程,得到星孔药柱在温度冲击过程中所存在的危险点。着重得出了不同星尖圆弧半径、不同的星根半角对星尖处应力和应变的影响情况:当星根半角一定时,星尖处的应力值和应变值随星尖圆弧半径减小而增大,半径越小增大的速率越大;当星尖圆弧半径一定时星尖处应力应变随着星根半角的增大直线增大。