钎焊耦合高温波导杆技术测厚可靠性研究

高温环境下,由于腐蚀、冲刷等原因,导致典型承压设备的壁厚减薄位置具有相对固定性,减薄部位是泄漏、开裂的高风险区,波导杆在线监测技术是提高承压设备运行安全性的有力保障。为了提升壁厚监测的长期可靠性,将波导杆与被测试样采用钎焊耦合的连接方式,探索了一种超声波长期测量高温结构壁厚测量的方法;然后通过大量试验研究,证明了基于钎焊耦合的波导杆技术可以长期稳定地激发并传递纯净的非频散类SH0波,并精确地测量了0～300℃的温度范围下SH0*波在316L不锈钢中的传播速度,为高温环境中在役设备损伤的测量提供了精准的超声波速度值。然后对不同厚度的试样,在不同温度下研究了测厚的可靠性和长期稳定性,发现基于钎焊耦合的波导杆技术可以准确地测量出试样±0.1 mm的厚度变化;该测量技术绝对误差小于0.05 mm,且各个测试点的相对误差均小于0.5%。试验结果,表明基于钎焊耦合的高温波导杆技术可以长期稳定地用于高温结构的壁厚监测,并且测量精度较高。     

土壤声学特性的超声导波测量

土壤的声学特性对地埋管道中超声导波传播有重要的影响。在空气和地埋情况下,通过典型波导(细钢杆)的超声导波检测试验的方法来测量土壤声学特性。基于超声波的衰减特性,通过将试验获得的杆中L(0,1)模态导波的衰减曲线,与理论衰减曲线进行比对的方法,得到土壤的声学特性参数—纵波和横波波速。在该土壤声学特性条件下,研究土壤对管道中超声导波传播影响。研究发现,此种土壤介质对管道中超声导波传播有很大影响,在低频处产生了新的轴对称模态：a1和a2。     

海底长输天然气管道泄漏监测定位方法应用

本文介绍了管道泄漏检测定位方法,阐述了检测定位的性能、动态体积流量平衡检漏法及负压波法泄漏定位,基于数据通信协议,将两地实时测量的原始数据利用管道中流体流量体积守恒原理建立数学模型,在生产控制系统中进行组态,检测海管是否发生泄漏及泄漏量,建立一整套泄漏监测系统,准确地发现海底管线泄漏、泄漏定位和泄漏量大小等问题,实现海...     

基于环向应变的燃气管道泄漏监测实验研究

燃气管道由于其功能的特殊以及深埋于地下或海底的环境,如果泄漏将引起灾难性的后果。泄漏引起的负压波会导致管道内压降低,进而引起管道环向应变减小。提出一种利用光纤光栅应变传感器测量管道环向应变,对管道泄漏进行无损监测的方法。利用准分布式安装在燃气管道模型主线以及支线上的光纤光栅应变传感器（fiber Bragg grating,简称FBG）进行多种泄漏工况模拟试验,包括不同位置泄漏、支线泄漏和模拟调泵。试验结果表明,光纤光栅应变传感器能够迅速准确地监测到管道的泄漏信号,这种基于环向应变监测的管道泄漏监测方法是可行的,具有很大的发展前景。     

基于环向应变的燃气管道泄漏监测试验

燃气管道由于其功能的特殊以及深埋于地下或海底的环境,如果泄漏将引起灾难性的后果。泄漏引起的负压波会导致管道内压降低,进而引起管道环向应变减小。提出一种利用光纤光栅应变传感器测量管道环向应变,对管道泄漏进行无损监测的方法。利用准分布式安装在燃气管道模型主线以及支线上的光纤光栅应变传感器(fiber Bragg grating,简称FBG)进行多种泄漏工况模拟试验,包括不同位置泄漏、支线泄漏和模拟调泵。试验结果表明,光纤光栅应变传感器能够迅速准确地监测到管道的泄漏信号,这种基于环向应变监测的管道泄漏监测方法是可行的,具有很大的发展前景。     

管道声发射信号衰减特性随管道壁厚变化研究

为了建立压力管道泄漏声发射衰减定位模型,需要开展压力管道泄漏声发射试验研究。由于试验管道无法按1∶1比例采用核电站压力管道原型,有必要针对相同材质和加工工艺、不同壁厚和外径的金属管道,获取声发射信号在不同壁厚的金属管道中的传播特性规律及差异,揭示金属管道壁厚对声发射波传播衰减的影响。分别采用3种不同尺寸规格的金属管道作为试验对象,运用声发射探测技术获得声发射信号沿着不同壁厚的金属管壁传播的衰减规律,揭示了金属管道壁厚对声发射波传播的影响。结果表明,管道声发射信号的衰减特性随着管道壁厚的不同而变化,在薄壁管中声发射波在传播路径中会产生模式转换,即发生频散现象,各种模式的波相互叠加使信号幅度沿着传播路径未呈单调衰减趋势,用声发射信号的衰减特性做定位时须考虑这一点。     

物联网技术在管网泄漏监测系统的应用研究

为了提高管网泄漏监测系统的数据化、智能化,该文提出了一种基于物联网技术的管网泄漏在线监测系统。该方法由现场前端控制器采集管道负压波、温度、流量等数据,前端控制器之间可进行相互通信,站点处设置站点控制器,前端与前端、前端与站点、站点与站点之间构成传感器和前端网络模式,相互之间交换数据,以便于更快、更准地传输泄漏信号到监控平台。经过前期研究与实验验证,该方法能完成管网泄漏的在线监测、数据整合及智能定位。     

大量程磁致伸缩位移传感器的应力波衰减特性研究

为研制大量程磁致伸缩位移传感器,对应力波的能量衰减特性进行研究。提出了衰减系数测试方法,给出了衰减系数的计算表达式及其修正方法。搭建了磁致伸缩位移传感器实验平台,测试了应力波在Fe-Ga和Fe-Ni波导丝中传播的衰减系数,确定了波导丝线径、应力波频率和波导丝所受应力对衰减系数的影响规律。结果表明,线径为0.6 mm的Fe-Ga和Fe-Ni波导丝在不受应力作用时,频率54 k Hz的应力波衰减系数分别为0.154 8 Np·m~(-1)和0.180 8 Np·m~(-1);衰减系数随波导丝线径的增大而增大;衰减系数随应力波频率的增大而增大;衰减系数随波导丝所受应力的增大先减小后趋于稳定。在设计大量程磁致伸缩位移传感器时,为减小应力波的衰减,可选择线径为0.4 mm的Fe-Ga波导丝、应力波频率为32 k Hz、波导丝所受应力60 MPa。     

弹性波在高压输电线中的传播特性

采用压电陶瓷设计了一种适用于高压输电线结构健康监测的传感器,分析了该传感器在输电线表面激励弹性波,得到了弹性波在输电线中的传播特性。利用Gabor小波变换计算传感信号到达时间的原理,试验得到了弹性波在输电线中传播的群速度频散曲线。结果表明,在低频段(低于30kHz)时,弹性波在输电线中的传播模态比较简单,适合用于结构健康监测。通过弹性波在输电线中的衰减试验,得到了信号峰值随传播距离的衰减曲线以及激励信号频率与信号峰值之间的关系曲线,得到弹性波在输电线中按照指数规律衰减。     

基于传感器副的压力管道泄漏定位研究

针对压力管道泄漏点定位问题,阐述了基于双传感器的相关定位算法,表明定位精度与时延、两个传感器之间距离和信号在管道上传播速度等有关.在高信噪比情况下,指出波速和距离对管道泄漏点定位精度是关键的.提出了一种基于传感器副的压力管道泄漏定位新方法.利用同一传感器副内传感器距离精度高的优点,由传感器副来确定管道泄漏时信号在管道中传播速度,测得速度精度要优于公式法和冲击法,最终提高了定位精度.对泄漏点进行了多次试验,试验结果表明:该方法可以提高泄漏点定位精度,定位精度为传感器副之间距离的3％以内.     

输油管道泄漏监测系统的设计与应用

以辽河油田输油管道泄漏监测系统的应用为例,讨论负压波管道泄漏监测系统的技术原理、优点和不足。负压波泄漏诊断技术投资费用低、实时监测管道泄漏情况并定位,能有效提高管道运行的安全性。     

管式夹套容器内管泄漏声发射监测试验研究

为了监测管式夹套容器在加压过程中的内管泄漏情况,及时发现泄漏源。在实验室内建立管式夹套容器内管泄漏声发射检测系统,通过研究泄漏声发射信号的波形、幅值和不同频带能量分布规律,以及利用波导杆检测管式夹套容器的方法,为现场检测提供试验依据。     

爆破荷载作用大直径埋地管道振动响应解析

控制管道振动响应是城区临近埋地管道爆破施工过程中的关键.针对城区土?岩地层二元结构特点,结合爆炸应力波传播理论,推导了可表征爆炸应力波穿过土?岩界面后施加至埋地管道的爆破振动荷载衰减公式.采用Kelvin黏弹性地基模型模拟管?土相互作用,同时结合Timoshenko梁理论,考虑大直径管道的转动惯量及剪切变形对管道振动特...     

远程抄表漏水点定位及故障诊断模型的研究

研究了管道泄漏负压波信号的产生机理、信号传播规律,在对比分析了流量检测法、压力梯度法、负压波检测法的基础上,最终确定以负压波检测法及定位公式结合能量统计算法,实现漏水点定位。解决的主要问题包括漏水点定位计算、远程通信传输协议设定和远程抄表故障诊断模型。研究的基本内容包括水管网节点布置、安置压力传感器、信号放大,远程通信协议的设计,实时检测信号出现异常时提示,并且能计算出漏水点的位置。     

负压波衰减计算模型及最小泄漏率的分析

泄漏产生的负压波大小与管道的长度、运行工况、口径等相关,所以管道本身的可检测泄漏率与管道的特性相关。文中通过对负压波原理的理解,研究了负压波传播机理,同时探究负压波产生和衰减的计算模型。进而对管线上负压波的可检测泄漏率进行分析,结合实际的数据对模型进行验证,并得到可检测泄漏率与相应指标的关系。可以更为清楚地了解基于负压波法泄漏检测系统的应用范围。     

基于小波分析消噪技术的燃气管道泄漏检测与定位

研究了基于小波分析的负压波管道泄漏检测与定位技术。并主要对小波分析消噪处理方法进行了分析。先选取合适的小波基和尺度对泄漏信号进行小波分解，再对各尺度下小波分解的高频系数进行阈值量化，并重构小波信号可得消噪后的泄漏信号。运用这种方法，可以更为精确地获得压力突降点，提高泄漏点定位的精度。通过对燃气管道泄漏检测与定位的实例分析，验证了此方法的精确性和有效性。     

管道泄漏报警定位技术应用综述

为了加强管线监测,及时发现制止安全事故扩张蔓延,近年来出现一系列管道泄漏在线监测技术。本文对国内外管线泄漏监测方法进行阐述分析,并介绍了安塞油田"负压力波法"与"输量平衡法"相结合的管道泄漏报警和监测定位系统,结合最新应用现状对管道泄漏监测相关技术发展方向进行展望分析。     

弹性波在中粒砂岩内传播衰减特性分析

为研究弹性波在岩石介质传播过程中的衰减特性,利用超声波传感器监测弹性波在中粒砂岩圆柱体内传播不同距离后的波形变化特征,通过频谱转换、数理统计、曲线拟合分析了特征参数的变化规律。研究表明:弹性波信号经滤波模数转化后,频率在100~500kHz的信号随着传播距离的增大,时域波形图和频谱图在振幅上都出现了衰减趋势,且信号中高频成分比低频成分衰减显著。频谱重心频率随传播距离增大按照线性趋势降低,变化趋势比主频稳定,更能全面反映信号的频率衰减特征,采用波形对比法得到的弹性波在中粒砂岩内传播的衰减系数为0.016dB/cm。在实验室尺寸范围内,绝对能量按照负指数规律衰减最为显著,幅值和振铃计数出现稳定线性衰减趋势,而上升时间有增加的趋势。波形参数的衰减趋势和敏感程度对于现场微震和室内声发射试验由传感器信号反演破裂源特征有一定的指导作用。     

考虑应力波衰减特性的磁致伸缩位移传感器的输出特性与实验

为提高磁致伸缩位移传感器的测试量程,需要对传感器的输出特性进行研究,以期获得更大的检测信号。针对应力波在传播过程中的衰减直接影响检测信号幅值的问题,从声压强度与声波峰值的关系出发建立了含有传播距离的输出电压模型,确定了输出电压随传播距离呈指数衰减的规律。为了测试输出电压随传播距离变化的关系,提出通过应力波来回多次反射来得到衰减后的电压幅值的方法,去掉波导丝两端阻尼,永磁体和检测线圈的位置不变,可以避免波导丝的不均匀性对输出电压的影响以及较长波导丝所需激励电压过高的问题。搭建了传感器输出信号衰减测试平台,对线径为0.5 mm,应力波衰减系数为0.132 3 Np·m~(-1)的Fe-Ga丝进行测试,基于所提实验方法,测得应力波传播距离为0.312~4.266 m时,偏置磁场分别为7.5和10 k A/m对应的输出电压的变化范围分别为138~79.6 m V和172~99.5 m V。从实验上验证了输出模型的准确性,应用此模型可以对传感器的输出电压值和量程进行预测。     

基于动态压力信号的管道泄漏检测技术研究

本文提出基于压电传感器信号特征的管道泄漏检测方法。比较了基于压电传感器和压力传感器的管道泄漏检测的优缺点，介绍了基于压电式动态压力变送器的管道泄漏检测的系统结构、压电式动态压力变送器的外形特征和内部结构，分析了基于压电式动态压力变送器的管道泄漏信号的时、频域特征，给出了相应的检测和定位方法。实际应用表明，这种方法可以快速、准确地进行泄漏检测和定位，并能可靠地工作。