原油管道内检测器速度控制试验装置的研制

针对原油管道内检测器速度控制技术开发的需要,结合输油管道工艺,研制了一款基于水洞技术的内检测器速度控制试验装置。该试验装置以水模拟原油,采用动力驱动式循环结构,并配备了基于PLC的数据采集系统。介绍了装置的组成及其设计方案,同时对其关键部位进行了讨论。前期试验表明,该试验装置的各项技术指标和性能均满足设计要求,可有效用于原油管道内检测器速度控制技术的研究。     

管道内检测器声定位技术研究

根据当前对管道检测系统的需求,基于声学原理的管道地面标记技术已成为现今研究的热点与难点。创新地提出将一种高灵敏度、高信噪比的MEMS仿生声矢量传感器应用于管道内检测器的地面标记中。首先介绍了管道内检测器在管道中的发声机理和声音信号特征。由于声波的吸收系数与频率的平方成正比,所以在低频时,声波衰减小,传播更完整。针对单个声矢量传感器,经过仿真分析,单声矢量传感器具有良好的定向能力。最后,进行现场实验,绘制出定向角度表,验证了MEMS声矢量传感器应用于管道内检测器地面标记的可行性。     

基于球形内检测器的管道内磁场测量

球形管道内检测器在管道安全检测领域具有十分广阔的应用前景,但其在滚动过程中测得的磁场信号呈周期性,无法直观反映管道内磁场分布情况,给识别焊缝和计算管道走向带来了一定的困难。针对此问题本文推导了滚动坐标系下球形内检测器测得的磁场与管道内平动坐标系下磁场之间的数学关系,并利用处于同一滚动坐标系下的加速度信号构建了转换模型,然后设计实验和算法验证了模型的正确性。实验结果表明,平动磁场的计算值和实测值在数值大小和变化趋势上均吻合良好,误差绝对值的平均值基本不超过1μT。     

基于球形内检测器的管道倾角测量新方法

在利用球形内检测器测量管道倾角时,因管道磁屏蔽模型难以标定导致误差较大。针对此问题,通过分析球形内检测器中的传感器在管道中运动轨迹为摆线和管道单侧磁化后管道内径向磁场分布不均匀的特点,结合坐标变换方法,提出了一种不使用管道磁屏蔽模型的管道倾角测量新方法。该方法先通过加速度信号求解旋转矩阵,然后根据磁场信号的极大值点位置求解管道倾角。同时建立了相应的数学模型并通过算法加以实现,然后通过仿真和实验对该方法进行验证。结果表明,实验结果与仿真结果吻合度较高,该方法的测量精度较高,最大相对误差为3.55%。     

高清晰度三轴管道内检测器漏磁数据采集系统

针对传统管道内检测器清晰度不高的缺点,介绍了一种高清晰度三轴管道漏磁数据采集系统。根据三轴漏磁检测的原理,系统使用了大量霍尔传感器作为数据采集元件,分别在检测器漏磁进行探测舱外围圆周各点处的3个方向上放置传感器,以达到高清晰度的采集要求,漏磁电压信号经单片机进行A/D转换后,所得数据由FPGA与PC—104接收存储到固态硬盘。经实验验证,该系统提高了检测清晰度,检测平均误差不超过10%,证明该系统设计方案切实可行。     

基于泄流孔的管道内检测器运动状态分析

检测器在管道内依靠输送介质的压差产生动力,从而驱动其行走完成壁面腐蚀缺陷的扫描检测,检测器在管内的运动状态会直接影响到检测数据有效性。检测器速度一般采用泄流孔的方式控制,泄流孔的设计和检测器运动机理建模研究检测器运动状态的关键。本文采用流体力学的方法建立了检测器在管道中运动时的流场分析模型,分析了当原油以相对内检测器1.5 m/s流速通过不同结构泄流孔时的流场变化情况,结果表明单孔渐扩型泄流孔周围流场状态更加稳定,更有利于内检测器运动状态的稳定。建立了当内检测器采用单孔渐扩型泄流孔时的运动机理模型,对内检测器所受驱动力和摩擦阻力进行深入分析,得到了泄流孔开度和内检测器运动速度之间的特性关系曲线,为实现内检测器运动速度控制打下了理论基础。     

高清晰度漏磁管道内检测器主控系统的设计

高清晰度漏磁管道内检测器可以判断出管壁缺陷的特征信息,具有单位时间采集数据量和总采集数据量大的特点。主控系统作为检测器的核心,主要完成海量数据的传输和存储,其数据传输速率和数据存储容量决定了检测器的性能。设计以PC104plus CPU主板作为主控系统核心部分,以FPGA作为主控系统辅助部分。其中FPGA完成来自1440只传感器数据的接收,PC104plus CPU主板通过PCI总线接口芯片PCI9054将FPGA接收的数据压缩并储存到固态硬盘中,同时完成检测器调试工作。经验证,该设计的数据传输速度达到20.91 MB/s。该设计方案切实可行、性能稳定,并满足了设计指标。     

管道漏水漏气自动检测器

地下埋设的供水、供气管道泄露,很难被发现,易造成能源浪费,特别是靠近下水道埋设的水管,其漏水随着下水道排出,无法发现。笔者利用PROG11设计制作了管道漏水检测器,可对地下管道进行分段检测,发现泄露点,以便及时对其进行维修。通过实际测试,漏水量在每小时0.16m~3时,测漏有效距离在50米左右,漏水量在每小时0.4m~3时,有效测试距离在100米左右,漏水量越大,有效测试距离越     

基于改进最大熵谱估计的长输管道内检测器

对长输管道内检测器的机械结构、超声检测、检测定位、检测数据及信号处理等进行了分析,短时间序列、高分辨率、强抗噪能力的功率谱估计是管道超声内检测的关键技术,针对Burg最大熵谱估计存在的问题,从减小递推算法初始阶段误差出发,提出二阶预测误差滤波器系数倒推法,由二阶滤波器系数修正一阶反射系数,保证递推初始阶段最大熵原则,以适应短时间序列谱估计,研制了长输管道内检测器样机,经试验管道检测证明,腐蚀缺陷检测精度较高,内外定位较准确,应用前景很好.     

差压式管道内检测器自平衡泄流调速装置研究

管道内检测器的运行速度对于其缺陷检测精度有着重要的影响。现有泄流调速装置大多采用电机驱动阀门的方式来实现对内检测器速度的精确控制,但由于内检测器在线检测作业时受距离以及电池容量等问题的制约,在现有技术条件下这种方法难以实现广泛应用。为解决这个问题,建立了一种泄流状态下内检测器的流场数值模型。针对该模型进行了数值模拟和受力分析,设计了一种由弧三角形调节片作为调节单元、结构简单实用的无源自平衡式泄流调速装置,并针对该泄流装置进行了速度控制试验。试验结果表明,该自平衡式泄流调速装置能对内检测器的驱动力进行有效调节,控制其速度在短时间内达到稳定状态。该泄流装置无需考虑装配电子器件和密封问题,具有很强的实用性和重要的工程应用价值。     

基于凹槽管道内流体速度矢量图的减阻特性分析

横向凹槽表面减阻特性广泛的表现在自然界中,文章阐述了目前已有的几种非光滑表面减阻机理,计算分析了十种不同凹槽管道的阻力,并根据计算结果和仿真速度矢量图分析了不同凹槽管道的减阻特性:凹槽管道减阻主要和来流速度,凹槽内漩涡的丰满度和管道径向的湍流区厚度有关。在一定速度范围内,横向凹槽管道较相同管径的直管道有减阻效果,且减阻率出现先增后减,即存在减阻率最佳速度;管道凹槽内漩涡的丰满度越高,湍流区厚度越小,凹槽管道减阻率越大。     

SCR直流电机位置或速度驱动装置的微处理机控制

在可控硅(SCR)整流器直流电动机驱动控制中,人们希望用微处理机来进行控制规律的计算和SCR触发角的逻辑函数计算。然而,由于微处理机实时能力的限制,微处理机目前不适应太长的控制算法。本文提出一种方法,该法适应用微处理机来实现单相半波电源的SCR直流电动机驱动的位置控制或速度控制。     

多效蒸馏水机控制过程数学模型的建立与分析

蒸馏水机的数学模型较为复杂,其热交换回路中主蒸汽压力、温度与原料水的压力、流量耦和紧密,且呈非线性关系,并含有不确定项,许多经典的控制算法无法使用。根据化工热交换原理,由双效蒸发器的数学模型进行线性化处理,得到一个五阶数学模型,进而推导出六效蒸发器的数学模型。在改进蒸发器的基础上,采用了一种基于精确数学模型的模糊PID自整定控制算法,经仿真研究验证是解决上述问题的较佳方案。     

高精度压差测量仪测试给水管道水头损失研究

介绍了高精度压差测量仪在测试给水管道水头损失中的应用,高精度压差测量仪具有很高的测量精度和很好的线性度,通过所测压差可以准确地计算出给水管道的水头损失。     

基于波速驱动的机器海豚平均推进速度控制方法

通过分析海豚豚体波推进特点,提出了波速与平均推进速度的匹配方法和工程化的速度匹配方程(Speed-velocity matching equation, SVME), 并进一步设计了基于速度匹配方程的机器海豚平均速度控制实现方法.首先,分析了海豚尾部摆动时呈现的正弦豚体波特征, 指出某一豚体波波速与相应海豚推进平均速度存在严格对应关系,据此给出了速度匹配系数(Speed-velocity matching coefficient, SVMC)定义及速度匹配方程. 然后,以三关节尾部机器海豚为例,根据速度匹配关系特征,建立了三关节尾部摆动豚体波波速与推进平均速度的数学关系. 最后,基于已知的速度匹配系数分布状况,采用分区线性化处理策略分别设计了开环控制方法和自校正控制实现方法. 通过速度匹配系数的取值对机器海豚进行驱动与控制,机器海豚可到达目标平均速度. 实验结果表明,豚体波波速与海豚平均速度存在严格对应关系, 基于速度匹配系数这一数据驱动的机器海豚速度控制方法是可行的.     

焦距标度数学模型的建立

利用近轴几何光学模型推导出焦距标度，这些焦距标度都具有良好的单调性和单峰性。实验证明了三个焦距标度的正确性，并对三个焦距标度进行了对比。