GI S管道精密对接设备机械系统的设计与研究

油气管道在地下土壤环境中会受到腐蚀，影响油气管道的使用寿命。现基于GIS技术研究了油气管道精密对接设备机械系统，通过移动终端对油气管道的检测，将数据传输到GIS服务器和系统服务器中。数据服务器根据油气管道数据的类型进行储存和计算，分析缺陷区域管道的内压、缺陷对管道剩余强度的影响，完成对油气管道的完整性评价和管间精密对接性分析。实验中使用该系统与油气管道缺陷无损检测、基于有限元的油气管道漏磁检测对油气管道进行完整性和精密对接性检测，检查管段中存在的缺陷个数和管道内压，实验数据表明，该系统对油气管道的检测精度最高，检测出存在的腐蚀性缺陷个数最多，管间对接精密度最高。     

管道内检测设备结构建模及实现

长油气管道的安全运营是油气可靠供应的基础,管道在线检测是管道安全性和完整性的主要技术保障。本文基于一种管道内检测设备的设计和制造,给出了管道内检测设备的结构模型,基于该结构模型设计实现了管道内检测设备。工程实践验证了所构建的理论模型的正确性及适应性。本文的工作不仅对管道内检测装备的设计实现提供了理论基础,同时对一般管道内检测装备的研究及实现具有工程实际指导意义。     

油气管道内检测常用方法

油气管道检测技术随着油气管道的应用不断发展,对它的研究具有积极的现实意义。以技术原理为基础,对漏磁检测、超声检测、涡流检测、射线检测等方法及发展现状进行了介绍,阐述了油气管道内检测技术目前的发展趋势。     

基于超声波测距的管道螺旋测量系统

油气管道内检测(NDE)对管道安全可靠运行意义重大。提出了一种基于超声波的全新螺旋测量方法,设计制作了基于单片机的螺旋测量系统,整合超声波距离传感器和数字电位式角度传感器,连接螺旋管道机器人进行实测实验研究;管道内壁模型采用MATLAB编程进行实验数据反演,并与数学模型对比分析。结果表明:实验结果模型与数学模型结果吻合,同时该方法使用传感器少,测量覆盖面大,可无接触对管道内壁进行测量,精确描述管道内壁的三维模型,为管道的维护与保养提供可靠数据。特别对于微小管径管道、无压油气输送管道以及油气钻井中的随钻测量领域有一定的应用前景。     

油气管道漏检测技术及发展趋势

油气输送管道泄漏不仅会造成巨大的经济损失和资源浪费,而且会带来安全和污染问题,对人们的生命、财产和生存环境造成潜在威胁,因此对油气输送管道进行泄漏检测非常必要.介绍了近几十年来我国油气输送管道的泄漏检测及定位技术,分析了内管道泄漏检测技术现状,阐述了该领域未来的发展方向.     

基于卷积神经网络的管道缺陷量化识别方法北大核心CSCD

针对长输油气管道缺陷尺寸的智能识别、有效评估管道损伤程度的问题,提出了一种基于卷积神经网络的漏磁数据智能识别处理方法。该方法将漏磁检测信号的结构化数据作为模型量化分析输入源,可有效减小检测干扰的影响。利用卷积核提取管道缺陷处的漏磁检测数据特征,改进输出层激活函数,线性输出结果,实现对管道缺陷尺寸的智能识别。实验结果表明:该方法对管道缺陷具有良好的量化能力,量化误差为2~4 mm,满足工程需求,同时可快速对工程数据进行批量识别,在管道漏磁内检测数据处理领域具有很好的应用前景。     

长输油气管道漏磁内检测技术

长输油气管道在油气能源运输中发挥着关键作用,被称为"能源血脉"。为保证管道的安全有效运行,应定期对管道进行检测。管道漏磁内检测技术是目前国内外长输油气管道内检测领域普遍应用的检测技术,该技术以管道管体已形成的体积缺陷为检测目的,可以准确检测出缺陷面积、程度、方位等信息。对油气管道漏磁内检测技术原理和影响因素等进行归纳总结,阐述了管道漏磁内检测中轴向励磁和周向励磁等关键技术的国内外研究现状,对国内外漏磁内检测器的检测能力进行对比,介绍了漏磁信号的处理方法及管道的完整性评价技术,最后提出了管道漏磁内检测行业的未来展望。     

国外油气管道缺陷评估方法评介

油气管道在服役过程中,难免由于安装不当、地质环境变化、有害介质腐蚀和海水冲蚀等产生各种损伤和缺陷,正确评价这些缺陷对管道强度、寿命和安全性的影响对保障油气管道的安全运行,避免经济损失和保护生态环境具有重要的意义.详细介绍了国外油气管道焊接、腐蚀、机械损伤等缺陷评估的主要方法,评述了这些方法的适用条件和评价流程.     

油气管道内检测器速度控制系统浅析

管道内检测器是管道的安全卫士,其在管道内运行速度的控制问题至关重要。论文建立了油气管道内气体介质流场的数学模型,研究了检测器的速度控制原理并且优化了控制方法,提高了检测器的运行速度的稳定性。     

基于云计算的油气管道SCADA系统设计

为了有效提高现有油气管道SCADA系统的可靠性和资源利用率,提出基于云计算的油气管道SCADA系统和最优资源调度算法。采用最优资源调度算法的基于云计算的油气管道SCADA系统通过整合数据中心服务器内存资源和处理器资源提高SCADA系统资源利用率,通过实现历史数据多机备份并保障实时数据主副版本并行执行从而有效提高SCADA系统可靠性。实验证明最优资源调度算法具有良好的可靠性和可调度性。     

基于力磁耦合型的管道电磁应力检测解析模型研究

针对管道应力检测和定量化研究,提出一种基于电磁检测原理的管道应力检测方法。本文以J-A模型为基础,采用分子电流理论建立了管道力磁耦合模型,结合非磁滞条件下铁磁材料磁化曲线,利用管道力磁耦合模型解析计算了磁化方向上外磁场和应力对管壁表面磁场的影响规律,并进行了系统性实验研究。研究结果表明,随应力强度的增加,磁化方向上管道电磁应力检测信号呈现先增大后减小的变化趋势(变化方向翻转),翻转点前后均呈线性关系,但磁场信号变化速率改变,磁力学敏感度发生变化;随着外磁场的增加,在磁化曲线处于磁饱和(磁场强度大于20 KA/m)时,应力对铁磁材料磁化强度影响较小,磁场强度约为5 000 A/m时,应力对磁化强度影响较为显著。     

漏磁信号增强算法研究

对漏磁信号进行增强处理以提高其信噪比是实现漏磁数据智能分析的重要前提。漏磁信号中同时包含低频和高频噪声,直接进行处理往往会产生较高的错误率。从无限长矩形凹槽的磁偶极子模型中发现,漏磁场的切向分量和法向分量的原函数和一阶导数具有较强的交叉相关性。于是,利用这种交叉相关性,提出将漏磁场磁感应强度切向分量和法向分量融合的漏磁信号增强算法,对检测目标位置的信号进行增强,同时对其余位置的噪声进行抑制,从而提高漏磁信号的信噪比。利用牵拉实验数据和在役管道漏磁内检测数据对算法进行了初步验证和推广。最后,从在役管道漏磁内检测数据中收集了若干样本,并提出适合于漏磁信号的信号质量评估方法,对所提增强算法进行量化评估。实验结果显示,几乎所有样本的信号质量均得到了提高,大多数样本得到了不小于10 dB的提高。     

磁致伸缩导波传感器换能效率估计方法

偏置磁场与磁致伸缩纵向导波传感器换能效率密切相关,为了解决磁致伸缩纵向导波检测中缺少传感器换能效率估计手段的问题,提出了一种估计永磁式磁致伸缩纵向导波传感器换能效率的方法。首先,从磁致伸缩导波能量转换的角度出发,建立了截面区域偏置磁场强度与导波接收信号幅值间的关系;其次,根据磁致伸缩纵向导波偏置磁场的作用机理,针对管道内磁场不均匀现象,提出了磁致伸缩纵向导波传感器换能效率的评估方法;然后,通过有限元仿真及实验对通过管道表面空气中的磁场强度表征管道内偏置磁场的可行性进行了验证;最后,通过实验确定了方法的有效性。该方法通过测量管道外表面空气中周向多个位置的轴向磁场强度表征管道截面内偏置磁场强度,利用偏置磁场强度与导波通过信号幅值关系曲线得到不同区域单元振动对导波信号的能量贡献计算得到加权幅值,并以此幅值为依据估计传感器的换能效率。实现了对磁致伸缩导波传感器换能效率的估计,为仪器智能化研究提供了基础。     

基于电磁技术的油气管道应力检测方法研究

为了实现对油气管道应力的实时监测,提出了一种基于电磁技术的管道应力检测方法.在磁机械效应的J-A模型基础上,对铁磁性材料力磁耦合关系进行数学建模,推导出应力与材料磁导率的函数关系;设计管道应力检测系统,并给出了管道表面漏磁信号与材料磁导率、激励电压和线圈匝数之间的数学关系;搭建管道打压实验平台,对管壁切向应力信号与管壁...     

利用复合激励的无盲点管道裂纹漏磁检测新方法

管道是石油和天然气工业的重要组成部分,而轴向裂纹是管道安全运营的重要隐患。传统的漏磁检测技术(MFL)对管道中轴向裂纹的检测灵敏度不高,从而形成检测盲区。本文提出了一种利用复合激励的MFL检测新方法,可实现对轴向和周向缺陷的同步检测。首先,利用U型磁轭对管壁进行交直流复合磁化;直流磁化场直接作用于周向裂纹并形成有效的MFL检测信号,而交流磁化场则在管壁内形成垂直于磁化方向的均匀涡流场;当该涡流场受到轴向裂纹干扰时,将形成二次感生磁场的扰动,因此,新方法通过对管壁表面的漏磁场及二次感生磁场检测,同时获得周向和轴向两个方向的探测能力;最后开展仿真和实验,并分析了新方法中作用于轴向和周向裂纹的磁化场、涡流场和二次感生磁场的分布。结果表明,新方法只需通过一次扫描,即可以获得缺陷的轴向和周向特征,实现了对裂纹的无盲点检测。     

铁磁管道环境下极低频微弱磁场的分布及检测

极低频信号对金属管道、土壤等介质具有良好的穿透性能,可以应用于管道中的目标定位.实现这个目标包括2方面的内容:一是认识极低频磁场在管道环境下的分布;二是对接收的混有噪声的极低频信号进行检测与判决.其中极低频磁场的分布特性是信号检测、判决与系统设计的基础.首先建立了管道环境下极低频磁场的对称模型,推导了管道内外各层介质中极低频磁场的解析表达式并给出数值计算结果,通过ANSYS软件建模仿真进行验证.在此基础上,得到了接收天线上感应磁场随距离的变化曲线,通过对信号与噪声的比较,设计了接收系统的整体方案.针对接收信号的特性,选择最小二乘法进行实时检测和判决.通过分析核心判决统计量与归一化自相关系数的关系,采用深度叠接相加预处理技术,明显地改善了系统的接收效果,扩展了叠接相加法的应用范围.     

基于双磁场管道复合型缺陷应力信号提取方法研究

缺陷和应力共同存在的复合型缺陷是影响管道安全运行的重要因素之一。双磁场管道内检测法可用于复合型缺陷处应力损伤程度判断,但应力信号提取方法亟待解决。本文将J-A理论中的磁力学关系引入磁荷模型中,解析计算了不同应力、外磁场下复合型缺陷磁信号,建立基于双磁场信号比值的复合型缺陷应力信号提取模型,提出比值因子用于缺陷处应力水平的评估,并进行了系统的实验验证。研究结果表明,强磁信号对缺陷处应力大小不敏感,信号主要包括缺陷尺寸信息;弱磁信号对缺陷处应力大小敏感,信号包括缺陷尺寸信息和缺陷处应力信息。提出的比值因子可反映缺陷处应力情况,弱磁场强度较低时,比值因子随缺陷处应力的平均变化率大于9%,随着弱磁场强度的增加,比值因子随应力变化幅度变小。     

基于三轴融合的漏磁内检测数据缺陷反演方法研究

在管道漏磁检测中,缺陷反演是管道故障诊断的核心部分。 考虑漏磁信号的复杂性以及管道环境的多变性,常用的缺 陷反演方法多采用传感器单轴信息,从而导致缺陷反演面临缺陷估计尺寸精度低、模型通用性差的问题,难以满足实际应用需 求。 本文提出基于三轴融合的漏磁内检测数据缺陷反演算法,显著提高漏磁缺陷反演精度。 该方法主要由两部分组成,首先, 利用提出的加权随机森林算法分别实现单轴信号的缺陷反演;其次,通过本文设计的模糊推理系统实现三轴反演结果决策融 合,进而得到精确的缺陷估计尺寸。 最后,通过仿真数据与实际管道数据实现该方法的评估。 实验结果表明,该方法缺陷反演 的长度精度提升 23% ,宽度精度提升 13% ,深度精度提升 14. 7% ,具有较好的实验效果。     

Study on internal stress damage detection in long-distance oil and gas pipelines via weak magnetic method

Weak magnetic stress detection is an important issue in oil–gas pipeline internal detection area. In order to verify the characteristics of weak magnetic stress internal detection signals, we built herein a magneto-mechanics equivalent model having a balanced magnetic field. First, we calculated the relationship between the stress and the weak magnetic signals; consequently, the analysis propagation laws of the weak magnetic signals with non-magnetic saturation were pointed out. Finally, the theoretical model was validated by a systematic experimental research. The analytical results show that a one-to-one linear link between the weak magnetic signals and the stress concentration is clear. Instead, the change of the weak magnetic signals with the liftoff is nonlinear, therefore we are proposing the Boltzmann liftoff correction factor whose degree of adaptability of the equivalent model can reach the value of 94%. It is possible to note that when the liftoff is in the approximate linear stage, the relevance ratio and the recognition rate of the magneto-mechanics curve show a high-quality. This conclusion is important in the engineering field for the set of the liftoff.