压差驱动管道内检测器速度控制数学模型建立

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,目前国内外关于内检测器速度特性的分析多停留在数值模拟阶段,其结果无法完全为其速度控制方案提供理论依据。为了提高内检测器在管内作业时的检测精度以及效率,需保证管道内检测器运行速度稳定在一个合理范围内。为此分析了压差式管道内检测器的运动状态,根据运动方程对内检测器在管道内运动时所受的驱动力以及摩擦阻力进行了分析,并以此为根据建立了数学模型。之后通过实验对建立的模型进行了验证,得到内检测器速度与泄流开度之间的关系,并将实验数据与仿真值进行了比较,确定了所建模型的有效性。为今后设计压差式管道内检测器速度控制的算法提供了控制模型。     

球形内检测器在海底立管内通过性仿真研究

球形内检测器能准确地检测和定位海底管道微小泄漏,为实现其对微小泄漏的检测和定位,必须保证球形内检测器顺利通过海底管道立管段。应用标准[k-ε]双方程模型和流体计算软件Fluent 14.0,对实验平台立管道内模型球周围流场进行三维数值仿真,并计算模型球通过立管段的临界速度。该速度与实验数据很好吻合,验证了仿真方法的正确性。基于此仿真方法,预测球形内检测器在实际海底管道立管段内的通过性并分析其通过性影响因素。得出结论：球管径比（球体直径与管道直径的比值）是一个很重要的参数,球管径比大于等于73%时,球形内检测器在流速为0.8~1.2 m/s的正常工况下能顺利通过海底管道立管段。     

基于相关法的液体流速测量系统设计

提出了一种基于互相关函数计算液体流速的方法,并基于该方法开发了流速测量系统。采用DSP芯片对两个电极传感器上的信号进行互相关运算获得速度值,进而得出瞬时流速和累积流量。本系统可对石油管道中的液体流速进行定量测量,实时显示的速度信息能为我们直观的监测管道内原油的流动,同时为测量原油中的含水率提供参数支持,对原油的开采有较强的实用价值。     

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。     

输油管道微小泄漏球形检测器的设计与实现

针对输油管道微小泄漏检测方法有限、检测成本高、阻塞管道风险大等问题,提出了新的解决方案:设计了一个基于ARM—Linux和MEMS传感器的球形管道内检测器,其直径小于待检测管道直径。详细论述了该检测方案的原理、球形检测器的硬件组成、软件设计等内容。通过在输水管道内的多次模拟泄漏实验,证明该球形检测器检测流程简单、运行安全,能有效地检测出泄漏并给出较精确的定位信息,为输油管线微小泄漏的高精度、低成本的实用检测提供了有力的技术支持。     

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。     

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%。     

管道内表面质量检测系统设计

介绍了人工神经网络技术在管道内表面质量实时检测系统中的应用，该系统采用ＢＰ神经网络作为规则检测器对被测图象进行特征提取和分类识别，并利用改进的ＢＰ算法使网络的学习过程以较快的速度收敛于全局最小点。     

一种用于管道地面标记的阵列式MEMS矢量声传感器仿真研究

针对目前对管道内检测器标记难和测量精度差的现状,提出了一种新型单片集成阵列式矢量声传感器。克服了现有矢量声传感器在油气管道内检测器方位估计中判断信号方位的不足,消除了左右舷模糊的问题。通过用ANSYS软件对阵列式矢量声传感器结构进行仿真,得出该阵列式矢量声传感器的灵敏度为2.05 mV/Pa,一阶模态为438 Hz,固有频率为438 Hz。最后根据分析得出阵列式矢量声传感器在管道内检测器方位估计中的定位角度公式。     

管道地理坐标测量误差校正方法的研究

设计采用轻便的低精度MEMS惯性器件搭载管道清管器的方法实现管道地理坐标的内检测,由于器件精度较低,惯导算法的误差不断累积,不能满足定位要求。根据这一问题,通过里程轮校准检测器的速度,通过重锤校准检测器的姿态角,里程轮和重锤的误差不会累积,可以提高定位的精度;采用误差补偿方法,建立了姿态,速度和位置的误差模型,将里程轮和重锤的输出与惯导计算的结果之差作为观测量,建立观测方程;误差模型利用倾角表示姿态角误差,产生非线性问题,为此,采用无迹卡尔曼滤波方法,在惯导算法中对滤波估计的误差进行补偿。结果表明,利用该算法可以降低误差的影响,实现内检测条件下管道地理坐标的测量,具有一定的应用价值。     

原油管道实时安检系统

针对当前原油管道传输过程中存在的漏油现象和能源浪费等问题,提出了一种基于B/S模式的原油管道实时安检系统,系统实现了管道数据监测,管道测漏,节能模型和结蜡模型。详述了系统设计、数据库的设计和系统实现主要技术。该系统界面友好,通信稳定,监测实时,且精度高,真正的实现了监测自动化,提高了企业的管理自动化水平。     

一种基于视觉模糊推理的管道机器人自主定位控制方法

本文应用模糊控制技术，提出了一种基于视觉模糊推理的管道机器人自主定位控制方法，仿真试验证明了该方法的可行性。     

一种基于视觉模糊推理的管道机器人自主定位控制方法

本文应用模糊控制技术，提出了一种基于视觉模糊推理的管道机器人自主定位控制方法，仿真试验证明了该方法的可行性。     

一种基于线扫描相机的新型交通检测器

针对基于视频的交通检测器的检测精度和实时性难以提高的问题,提出了一种基于线扫描相机的新型交通检测器。该检测器通过两个相距2米的线扫描相机捕获移动车辆的俯视图像,采用小波变换算法进行图像背景更新和目标提取,运用目标投影曲线相关匹配的方法进行车辆速度估计,最终检测出经过检测断面所有车辆的个数和速度。实验结果表明,基于线扫描相机的交通检测器在车辆计数和车速估计方面的性能上均要优于传统的基于视频的交通检测器。     

基于MATLAB的声场作用仿真分析

管道原油中(尤其是稠油)的蜡沉积现象是长期困扰原油生产和运输的一个难题,因此管道原油降粘除蜡在原油管道输送过程中非常必要.超声波是一种有效的降粘、除蜡方法,为了增大管道内声场覆盖范围、声场强度,提出阵列式超声波清蜡方法,给出了超声波阵列结构,讨论了超声探头与管道耦合的方式,深入分析了2*2型与3*3型两种阵列结构的特性...     

管道内部漏磁检测的仿真与实验研究

基于管道漏磁检测原理,以Φ325mm规格的管道内检测器为研究对象,运用有限元分析方法建立漏磁场的数学模型,采用ANSYS软件建立漏磁检测装置的二维实体模型,应用静态磁场仿真方法,计算分析矩形缺陷产生的漏磁信号与磁力线分布。并通过内检测器搭建的漏磁信号检测平台,采集由霍尔传感器阵列采集得到的多通道缺陷漏磁信号,分析对比两组实验数据,结果表明:数值仿真与实验数据的变化趋势一致。     

实用新型专利（16）

具有自加热自检功能的模拟量线型缆式探测器；原油和成品油顺序输送混油参数试验装置；光纤液位仪；城市地下天然气管道GSM／GPRS无线监控网络系统；计算机全断电关机保护装置；机械用水温报警器；改进型插片式热流计传感器     

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FPGA的多传感器管道内漏磁检测系统

针对传统管道漏磁检测器检测精度的不足,提出了新式的基于FPGA的高精度管道漏磁检测系统设计,以适应813 mm管径的管道检测任务。主要介绍了系统逻辑设计,实现了多达400路传感器漏磁检测信号的采集与存储。该设计融合了多种总线协议,可有效解决管道漏磁检测中的采集速率、功耗和精度的问题。经实验验证,方案切实可行,为设计高精度管道漏磁检测系统提供了新的解决方案。