油气管道特殊缺陷的漏磁信号识别方法

针对油气管道特殊缺陷的识别问题,分析了凸形缺陷和凹形缺陷的漏磁信号产生机理.以补板代表凸形缺陷,采用COMSOL有限元仿真软件建立管道补板与凹形缺陷漏磁检测模型,对其漏磁信号分布特点进行仿真计算.搭建管道漏磁内检测永磁励磁实验平台,结果表明:管道上补板(凸形缺陷)漏磁信号特点呈先减小后增大变化趋势,轮廓呈凹形分布;管道上凹形缺陷漏磁信号特点呈先增大后减小变化趋势,轮廓呈凸形分布.通过信号分布特点可准确识别补板缺陷,实验结果与理论分析具有很好的一致性.     

油气管道特殊部件的漏磁检测信号特征分析

针对油气管道特殊部件的结构特点,分析了管道磁化后产生的磁场特征.基于管道漏磁内检测原理及麦克斯韦方程,采用Comsol有限元仿真软件对管道特殊部件与缺陷进行仿真,以漏磁信号轴向分量B_x所占的通道个数、B_x正负峰值出现的先后顺序、B_x幅值以及轴向长度作为分析判别管道特殊部件与缺陷的依据,对管道特殊部件上存在缺陷的整体漏磁信号B_x分量进行特征分析,缺陷信号B_x在补板信号B_x内侧且极性相反时视为补板缺陷.结果表明,该方法在判别管道特殊部件存在缺陷方面具有一定的可行性.     

管道漏磁检测中速度效应的补偿方法

在管道现场检测中,由于检测装置的移动影响,使得从采样记录的漏磁信号波形直接获得缺陷外形的定量描述比较困难.为提高缺陷检测的精度,分析管道漏磁检测中检测仪器运行速度对缺陷漏磁信号的影响,提出一种速度效应补偿方法,通过ANSYS有限元分析软件验证方法的有效性,该补偿方法有利于缺陷的准确识别.     

油气管道缺陷漏磁在线检测定量识别技术

用有限元软件建模研究了管道缺陷的特征参数与漏磁信号的关系.对漏磁信号进行预处理以消除传感器提离值不同带来的影响,用BP神经网络进行了管道缺陷的定量识别,识别结果的误差<10%.将轴向和径向漏磁信号分别用加权平均和自适应加权平均两种方法进行信号级融合,数据融合后缺陷定量识别的精度和可靠性得到了提高.     

管道周向励磁漏磁检测ANSYS仿真分析

针对轴向导向的狭窄裂纹、焊缝、机械损伤和腐蚀凹坑等缺陷的检测问题,提出了一种周向励磁检测方法.通过分析周向漏磁检测原理,建立了静态情况下周向磁化器的二维有限元（FE）模型,利用ANSYS有限元分析软件对模型进行仿真分析.仿真结果表明,周向磁化器磁化管壁获得非均匀磁场,磁化器附近的磁场强度最大,两个磁极中心的磁场强度最小,缺陷漏磁信号不仅与缺陷参数有关,还与缺陷距磁极距离的大小有关.该结果证实了周向励磁方法检测轴向缺陷的可行性及开发管道周向励磁漏磁检测工具的实用性.     

曲线拟合在管道漏磁内检测信号重构中的应用

针对管道漏磁内检测缺陷信号的重构问题,研究了曲线拟合和最小二乘法的基本原理,以管道漏磁内检测有限元仿真分析软件所得到的半椭圆型缺陷数据为研究对象,建立了径向磁通密度特征的二元一次方程组和二元二次方程组,运用最小二乘曲线拟合方法实现对仿真数据的二元一次函数拟合和二元二次函数拟合.应用MATLAB编写程序求出拟合系数,得到拟合方程,拟合计算结果与仿真数据基本吻合.通过对两组函数方程进行误差分析,结果表明二元二次拟合函数能更准确地描绘出缺陷大小与检测数据之间的函数关系,二次拟合模型更可靠,为管道漏磁内检测缺陷信号重构提供了函数支持.     

长输管道盗油孔弱磁检测

为了确保油气长输管道的安全运行,针对管道上盗油孔的检测问题,研究了盗油孔处剩磁检测信号的变化特征.采用磁畴模型对盗油孔漏磁信号的分布特征进行了研究,利用有限元分析方法对铁磁性试件进行了静力学分析和静磁学分析,模拟了盗油孔处剩磁信号的变化规律.研究结果表明:在应力集中区域存在着漏磁信号,其分布规律随应力的变化而变化;在弱磁场作用下,可以较好地检测到由应力引起的自发漏磁信号.     

磁层析成像管道检测信号空间传递过程的能量变化

磁层析成像管道检测方法已经被广泛应用于埋地和海底管道的无损外检测。该方法基于金属磁记忆原理,通过在管道外测量空间磁场分布中的异常情况来判别应力集中区的危险等级和位置。为了研究磁层析成像法管道检测信号在空间中的分布特征和传递规律,对磁化管道的应力集中区空间磁记忆信号的能量分布和变化规律进行了研究。利用磁偶极子场建立管道内壁应力集中区磁场模型,基于磁能理论对管道外不同提离空间磁记忆信号的磁场能量和磁能密度进行有限元计算,得出空间磁场的分布规律,分析了不同提离磁信号磁能密度之间的相关性。结果表明,管道外空气中的磁场能量随着提离值的增加而衰减,在管道外壁至提离值小于50 mm时衰减最快;管道外磁层析成像法检测的磁信号与管道内壁应力集中区信号同源。从理论上解释了磁层析成像管道检测的有效性,为从检测数据中提取有效信号提供了理论依据。     

管道漏磁内检测裂纹缺陷仿真与实验研究

针对管道漏磁内检测中裂纹与磁化方向角度过小难以识别问题,分析了直流电磁铁轴向励磁条件下裂纹角度对漏磁检测信号的影响以及裂纹漏磁信号的特征。采用Comsol有限元仿真软件,对管道内壁不同角度0.2 mm裂纹缺陷进行了仿真分析;搭建了直流电磁铁轴向励磁实验平台,采用电火花技术加工不同角度裂纹试件,进行裂纹角度问题的拖拉实验。结果表明,裂纹与磁化方向最小可检测角度为25°;随着裂纹角度的减小,漏磁信号峰值逐渐减小,信号跨度越大,噪声信号影响越大;当磁化方向与裂纹垂直时,漏磁信号幅值最大跨度最小,磁化方向与裂纹平行时无漏磁信号产生。     

基于磁机械效应的铁磁材料漏磁检测数值模拟

为更准确地描述材料的非线性磁机械耦合效应，以非线性磁致伸缩应变方程、有效场理论和能量平衡方程等为基础提出新的磁弹性耦合模型与变刚度模型，分析了铁磁材料的磁机械效应和变刚度效应，并利用数值分析软件将非线性磁化模型的理论结果与仿真过程进行耦合。结果表明，仿真得到的缺陷泄漏场分布与已有研究结果一致，验证了所提出模型与仿真方法的可行性和准确性。分析了应力、缺陷尺寸和缺陷位置对表面磁场的影响，结果表明：在拉伸载荷作用下，试样表面法向磁场信号呈类S形曲线，切向信号呈类锥形曲线，其极值均随载荷增加先减小后增大；试样存在缺陷时，不同采集路径上获取的信号存在很大差异，缺陷边缘路径上的漏磁场峰值与缺陷长度呈负相关，而峰值距离和跨度却相反，在远离缺陷的采集路线上，漏磁场信号的峰值和跨度均与缺陷长度呈正相关。     

去除SPN的小波域自适应FIR滤波修正算法

漏磁检测(MFL)是油气管道在线检测中应用非常成熟的一种无损检测技术.漏磁检测数据通常被无缝管道噪声所污染,而无缝管道噪声在某些情况下可能完全掩没来自某一类型缺陷的漏磁信号,因而极大地降低了管道缺陷的可检测性.本文对小波变换域自适应有限冲激响应(FIR)滤波算法进行修正,提出一种可有效去除漏磁数据中无缝管道噪声(SPN)的修正算法.该算法利用无缝管道噪声和漏磁信号的不同相关特性,可有效去除漏磁数据中相关度高的漏磁信号,从而提高漏磁数据中相关度较小的缺陷信号的可检测性.该修正算法用于实测漏磁数据,所得结果说明该算法具有良好的去噪效果,从而提高了漏磁数据中缺陷信号的可检测性.     

Quantitative Interpretation for the Magnetic Flux Leakage Testing Data Based on Neural Network

In order to interpret the magnetic flux leakage (MFL) testing data quantitatively and size the defects accurately, some defect profiles inversion methods from the MFL signals are studied on the basis of the neural network.Because the wavelet ba- sis function neural network (WBFNN) has good accuracy in the forward calculation and the radial basis function neural network (RBFNN) has reliable precision in the inversion modeling respectively,a new neural network scheme combining WBFNN and RBFNN is presented to solve the nonlinear inversion problem for the MFL data and reconstruct the defect shapes.And such details as the choice of wavelet basis function,the initialization of the weight value and the input normalization are analyzed,the train- ing and testing algorithm for the network are also studied.The inversion results demonstrate that the proposed network scheme has good reliability to interpret the MFL data for some defects.     

钢管漏磁检测设备性能的改进

针对钢管漏磁检测设备检测时信号信噪比较低的问题,根据实际的漏磁检测设备规格参数,采用有限元仿真方法进行励磁优化设计,获得最佳的信噪比.通过加装磁路的措施来消除端部检测时的信号畸变现象,分析了磁路闭合状态对漏磁信号幅度和各个分量的影响.并通过对Hall探头加装导磁铁板的方法,提高探头检测灵敏度.仿真数据同实验结果基本吻合,有效地提高了漏磁检测设备的性能.     

超声波智能清管器信号处理技术研究

超声波智能清管器进行在线管道壁腐蚀缺陷检测时,经常出现误差问题.针对此问题,笔者提出了一种基于快速傅立叶变换和功率谱密度计算的解决方法.并用VC 实现了实时处理,最后对管道壁腐蚀缺陷进行了模拟实验,结果表明这种方法不仅适用于在线管道壁腐蚀缺陷检测,而且能精确测量壁厚.     

Key technique of a detection sensor for coal mine wire ropes

Wire ropes, employed extensively in coal mine hoists and transportation systems are subject to damage due to wear,corrosion and fatigue. The extent of damage and the carrying capacity of ropes are closely related to the sense of safety by staff and equipments. Magnetic flux leakage detection method (MFL), as an effective method, is these days widely used in detection of bro-ken strands of wire ropes. In order to improve the accuracy of detection of flaws in wire ropes by magnetic flux leakage (MFL), the effect of the distance between a sensor and the surface of a wire rope (i.e., lift-off) on detection by magnetic flux leakage was in-vestigated. An analysis of the main principles for the choice of lift-off is described by us and a new method that improves the struc-ture of the detector is proposed from the point of view of the design of a magnetic circuit, to restrain the impact of fluctuations of sensor lift-off. The effect of this kind of method is validated by simulation and computation. The results show that the detection sensitivity is markedly increased by this method. Furthermore, the signal-to-noise ratio (SNR) can be increased by over 28%. This method will lend itself to offer reliable scientific information to optimize the structure of excitation devices and improve the accu-racy of MFL detection.