基于ZYNQ的阵列涡流无损检测系统

圆柱形金属试件的阵列涡流检测可以通过几个围绕试件布局的阵列线圈组成的探头来完成，阵列涡流探头由完全相同的8个线圈组成并在一定的空间结构下完成对金属试件的探测。设计1个基于Zynq-7020的阵列涡流检测系统，该系统借助激励通道的8个模拟开关可以对一个或多个线圈进行激励，借助一个8选1模拟开关可以对8个阵列线圈进行分时采集，通过数字相敏检波算法完成对信号的提取。试验结果表明，此系统可以保存、传输、处理阵列探头的激励信号和感应信号，并完成测量阵列探头灵敏度的试验任务。     

脉冲涡流TR探头解析模型的快速求解方法

作为分析脉冲涡流响应的常用工具,解析模型因具有物理意义明确、精度高、计算速度快等优点而得到了广泛关注;近年来,随着脉冲涡流阵列探头的应用,对其阵列单元--即激励和接收线圈非同轴的Transmitter-Receiver阵列单元(以下简称TR探头)的解析分析需求迫切;而当前关于TR探头的解析模型大多数将试件缺陷等效为大面积壁厚减薄缺陷,模型精度较低;为提高TR传感器解析模型的求解精度,将构件缺陷等效为平底盲孔缺陷,建立了含平底盲孔构件脉冲涡流TR探头的解析模型,且提出了一种快速求解该模型解析解的方法:首先,通过分析典型模型解析解的形式,发现其由广义反射系数、线圈系数等乘积组成,且广义反射系数仅与构件结构有关,线圈系数仅与探头有关;然后,参考已有的含平底盲孔构件同轴式探头检测模型和均匀壁厚减薄缺陷的TR探头模型,分别获取广义反射系数和线圈系数解析表达式;最后,将其组合得到含平底盲孔构件脉冲涡流TR探头的解析解;通过和实验数据做比较验证了上述解析解的正确性;所提出的方法可应用到其他脉冲涡流解析模型的快速求解中,降低解析模型的求解难度。     

双层异质金属套管缺陷的脉冲涡流检测研究

双层异质金属套管因其结构集成了内管与外管的优良机械力学性能,在工程领域中得到了广泛应用。在制备和服役过程中,双层异质金属套管会出现诸如壁厚减薄等结构缺陷,影响套管完整性及运行安全性。鉴于此,针对双层异质金属套管,系统探究基于脉冲涡流检测的壁厚减薄缺陷分类识别及定量评估方法。建立了快速有限元仿真模型,通过系列仿真分析,提出检测信号特征,构建其与壁厚减薄量间的映射关系,并以此为依据,提出了缺陷识别与定量评估手段。同时,搭建了脉冲涡流检测实验系统,通过实验研究,验证了所提出的双层异质金属套管壁厚减薄缺陷分类识别及定量评估方法的有效性。     

相控阵超声检测DDF优化方法的研究

针对超声相控阵线性阵列在动态深度聚焦(DDF)扫查过程中,发射声场影响深度方向上检测灵敏度的问题,提出一种利用阵列探头相控延时原理形成多焦点聚焦声场的方法,改变发射声场声束轴线方向上的声压分布,改善DDF扫查中深度方向上检测灵敏度的均匀性,实现DDF检测的优化。介绍动态深度聚焦的原理和应用,分析改善深度方向上检测灵敏度均匀性的必要性;阐述多焦点聚焦发射声场的方法;利用声学理论和Matlab工具对线性阵列聚焦声场进行仿真,说明该方法对发射声场声束轴线声压分布均匀性的改善,通过DDF扫查实验验证该方法能够有效地改善深度方向上检测灵敏度的均匀性。     

管道壁厚检测传感器的研制

研制了一种用于油气管道壁厚检测的传感器,该壁厚传感器由机器人携带进入油气管道内部,实现对油气管道壁厚的实时测量,获得管道的壁厚参数.介绍了传感器的结构,并详细研究了传感器的测量原理,设计了传感器探头.进行了相关实验研究.试验结果表明,性能可靠、精度高.     

光纤阵列式触觉传感器模型的研制

本文提出了用于机器人物体分类系统的光纤阵列式触觉传感器的设想.按优化设计理论为探头设计了实现阵列扫描的八路转换开关.最终制造了2×4光纤阵列触觉传感器的模型,用多帧图形拼接法得一长方形的二元图象.     

一种新型油管缺陷磁性检测传感器

油管的服役条件恶劣 ,实施油管的现场探伤对防止油管泄漏或断裂事故的发生具有十分重要的意义 .本文提出一种新型的油管缺陷磁性检测传感器 ,它利用硬件冗余技术、聚磁检测技术和多探头单元的随动定心技术 ,实现了局部缺陷和壁厚减薄缺陷的综合检测 ;并通过理论分析 ,得到了传感器的输出信号幅值与油管的剩余截面积之间的线性关系 .测试结果表明 ,该传感器具有缺陷分辨率高 ,稳定可靠 ,结构简单 ,现场适应性强等特点 .     

发明与专利

一种测量铝电解质温度和初晶温度的双传感器探头 一种测量铝电解质温度和初晶温度的双传感器探头,包括探头Ⅰ和探头Ⅱ,每个探头由一个温度传感器和一个保护套管组成：温度传感器的上部固定在保护套管内：其中探头Ⅰ的底部固定有一个取样室．取样室由中间槽和测量筒组成,中间槽内壁上方与探头Ⅰ的保护套管外壁相配合并吲定在一起：中间槽和测量简之间设有通道,探头Ⅰ的传感器通过该通道插入测量筒内。     

石油管道检测中超声探头的选择及声场分析

通过分析比较不同类型超声探头的声场,选择最适合石油管道检测的超声探头。比较了2种超声探头的倾斜对检测结果影响程度。根据几何声学的原理,得出了探头在石油以及在管壁内的焦距和焦柱尺寸的计算公式。并分析了温度、透镜曲率半径和油层厚度对探头声场的影响。通过数值计算的比较结果,选取透镜曲率半径为180mm以及油层的厚度为25mm,对内径为297mm、壁厚为14mm的海底管道进行实际检测,证实了油层厚度大可以获得理想的检测效果。     

智能化多通道钢管超声波自动探伤系统的开发与应用

分析了计算机进行管理的超声波自动探伤系统的检测原理和系统组成以及在焊管生产中的应用状况，该系统统采用智能化探伤技术，实现了在线检测、探头跟踪、闸门设置等功能，肯定了其具有自动化程度高、抗干扰能力强、探伤准确率高及系统稳定可靠等特点。     

基于机器视觉的钢管壁厚在线检测方法研究

在钢管生产过程中,需要对钢管的壁厚进行实时测量,以检验所生产的钢管是否符合规格。针对人工测量钢管壁厚中所出现的测量效率低、易产生疲劳且无法实时测量等问题,基于机器视觉测量技术,提出一种钢管壁厚在线检测方法。该方法首先采集钢管断面图像,然后对采集到的钢管图像进行预处理,使用Canny边缘检测算子检测钢管断面内外圈边缘特征,最后使用改进后的随机霍夫圆检测算法检测断面轮廓,根据设计的钢管壁厚测量方案计算得到各处钢管壁厚。改进的随机霍夫圆检测由于采用分区采样以及筛选出与边缘轮廓契合度最高的候选圆的方式,提高了原检测算法的检测精度与效率。经过实验验证,该方法测量精度高,效率高,能够满足对钢管壁厚在线检测的要求。     

燃气管道壁厚测量的超声波轮式探头

根据燃气管道的工作特点,研制了一种超声波轮式探头,不需要耦合介质,采用干耦合方式。检测系统及探头装配在管道机器车上,可对管壁的厚度进行定期检测。同时,介绍了检测信号的处理方式。     

油套管在线测长与称重系统设计与开发

随着世界浅层石油资源不断减少,石油开采不断向地球深处延伸,最深的油井已经超过一万米,假如油套管的米重每增加0.1kg,整个重量就会增加1000kg,会大大增加油管连接螺纹受力,极有可能出现油管螺纹失效,继而油管掉井的风险。因此每支钢管的几何尺寸及长度、米重必须满足API(美国石油协会)标准要求。为满足用户要求,设计开发了钢管在线测长称重系统,该系统包括钢管测长、称重、喷标及数据管理四个模块,文中重点叙述系统在线测长、称重的构成、原理与实现过程。通过在线测长称重系统应用,成功实现油套管生产过程中单支测长、称重和特殊标志喷标技术,以及根据米重与长度自动判别油套管好坏,达到了API标准。     

探头固定特性对非介入式压力检测性能的影响

基于超声波的非介入式压力检测是利用超声波在容器壁中的传播时延与容器内压有关这一特性来实现压力检测。获得高信噪比的超声波信号和精确的传播时延是提高压力测量精度的关键。本文采用一发两收（一个发射探头、两个接收探头）模式,研究了接收探头固定特性对超声波信号幅值以及传播时延的影响。实验结果表明,随着探头荷载的增加,超声波信号幅值会随之增大并趋于稳定。此外,改变两个接收探头的荷载大小,超声波传播时延也会随之而变化,而且其传播时延改变量和由压力容器内压所引起的传播时延处于同一数量级。因此,在实际应用中应确保两个接收探头固定特性一致,从而提高压力测量精度。     

Effect of thickness variation on stress analysis of piping elbows under internal pressure

Finite elements and computer codes are being used extensively for the calculation of deflections, terminal reactions and stresses in piping and pressure vessels. In these practices, pipelines are usually idealised by straight or curved beams. In contrast to this, the theory for pipe bend is based on differential equations of shell theory and by using the flexibility factor concept, it is possible to introduce the effect of bends into a pipe system. It can be said that inaccuracies in bend flexibility factors and stress intensification factors can lead to erroneous results when the straight lengths to which they are attached to are short. Thin walled piping elbow's wall thickness are likely to vary as a result of manufacturing processes. With the increasing use of thin-wall pipe at high stresses the effect of the internal pressure becomes significant. In the present paper stresses in a piping elbow due to internal pressure are studied in the presence of thickness variation.A finite element scheme with a doubly curved shell element which can account for variation in thickness has been utilized in the present paper. The effect of wall thickness variation in a 90° bend taking into account the end constraint due to tangent pipe to which they are attached to on the stress distribution has been studied for varying pipe factors.In order to study how the stress intensification factor will differ with different arc lengths, bends of various included angles having non-uniform wall thickness have been analyzed.The material of the piping system is assumed to behave elastically.Numerical results show that the non-uniform thickness of the bend wall does not affect maximum stress factor even in the case of bends with pipe factors of the order 0.05. For 90° bends as pipe factor increases from 0.05 the maximum stress factor increases and then decreases as pipe factor approaches 0.15. For other included angle bends the stress factor varies linearly with a maximum value at low pipe factor. The maximum stress factor is found to vary linearly with bend angle for all pipe factors and thinning factor of the pipe wall.     

基于多通道声发射检测系统的管道气体泄漏位置定位方法研究

为了自主开发基于声发射检测原理的管道气体泄漏位置定位系统,研制了基于四通道声发射检测系统的管道气体泄漏模拟实验装置。在测定声波沿管壁传播速度基础上开展了管道气体泄漏检测实验,通过改变声发射传感器与泄漏孔的在管道壁面的相对位置来模拟泄漏孔位置的变化。采用小波去噪和滑动平均滤波方法对所采集的泄漏信号进行了处理,利用互相关算法求取了各传感器之间的延迟时间,进而基于时间差提出了泄漏孔的定位算法。实验结果表明模拟管道上泄漏孔的定位结果相对误差低于4.0%,该系统对泄漏位置的定位精度满足行业标准和国家标准的要求。通过优化设计声发射信号的采样频率、管道材质、管道壁厚和传感器端面面积等能够进一步提高定位的准确度。     

双水平井电磁测距径向距离计算方法的ANSYS仿真研究

基于旋转磁场测距(RMRS)的基本理论,借助ANSYS有限元分析软件,研究了金属套管条件下双水平井电磁测距径向距离计算方法。首先建立SAGD双水平井RMRS井下传播模型,通过设定单元属性、划分网格、加载边界条件等对模型进行求解;然后研究套管厚度、直径、相对磁导率等对双水平电磁测距系统中磁场轴向分量的影响;最后利用实验室现有的旋转磁场测距模拟装置对仿真结果进行了验证。研究结果表明：随着套管厚度、直径、相对磁导率的增加,探管接收到的磁感应强度会逐渐减小,但双水平井径向间距计算仍可采用均匀介质中的理论测距导向计算方法。此结论可为套管的选取、磁导向仪器的研究及测量资料解释提供理论参考。     

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.     

Abaqus在某油田套管修复技术中的应用

针对塔里木东河油田某井套管补贴案例,利用Abaqus建立膨胀管机械式膨胀模型和液压式膨胀模型,对膨胀管的膨胀压力、缩短率、壁厚和通径等进行仿真,分析对比2种膨胀方式的各种参数.仿真结果与现场施工数据吻合较好.