海底管道漏磁檢測(cè)器的設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、管道運(yùn)輸是石油、天然氣運(yùn)輸采用的主要方式。管道一旦發(fā)生事故，不僅會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且對(duì)社會(huì)和環(huán)境也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，其直接、間接經(jīng)濟(jì)損失巨大，修理費(fèi)用也非常之高。漏磁檢測(cè)技術(shù)是應(yīng)用最為廣泛的管道檢測(cè)技術(shù)，具有適應(yīng)性強(qiáng)，可靠性好等諸多優(yōu)點(diǎn).在對(duì)國(guó)外管道腐蝕檢測(cè)器的消化吸收基礎(chǔ)上，研制開發(fā)適合我國(guó)管道實(shí)際狀況油氣管道智能檢測(cè)系統(tǒng)裝置，對(duì)我國(guó)在役油氣管道進(jìn)行全面檢測(cè)和安全評(píng)價(jià)，將管道的安全狀況置于運(yùn)行管理之中，可以防止惡性事故的發(fā)生，大

2、幅度降低管道維護(hù)、更換費(fèi)用，具有重大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境效益。 本論文是海洋資源開發(fā)技術(shù)主題下資源與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域中的一項(xiàng)國(guó)家海洋863項(xiàng)目(No.2001AA602021)重大專項(xiàng)課題“海底管道內(nèi)爬行器及其檢測(cè)技術(shù)”中的一項(xiàng)關(guān)鍵研究?jī)?nèi)容。針對(duì)海底管道的檢測(cè)要求，研制成功了管道漏磁檢測(cè)樣機(jī)，對(duì)漏磁檢測(cè)器研制中的若干理論和實(shí)際問題進(jìn)行了深入研究。 論文在簡(jiǎn)要介紹了漏磁檢測(cè)的基本原理的基礎(chǔ)上，研究了磁偶極子法對(duì)工件表面點(diǎn)狀缺陷，

3、裂紋的漏磁場(chǎng)分析，針對(duì)以往磁偶極子理論只能處理無(wú)限長(zhǎng)缺陷的情況，與實(shí)際缺陷的局部化特點(diǎn)不相符合的缺點(diǎn)，對(duì)磁偶極子理論進(jìn)行了研究推廣并分析了常見三種類型缺陷，并得到了缺陷漏磁場(chǎng)的三維的解析解。 論文論述了有限元理論在漏磁檢測(cè)中的仿真分析方法，介紹了漏磁檢測(cè)的二維和三維有限元模型和基本分析過程，針對(duì)以往研究中二維有限元模型與實(shí)際中缺陷形狀多數(shù)為有限，局部化特點(diǎn)不相符合的問題，本文主要采用三維有限元模型通過仿真實(shí)例研究了檢測(cè)器的磁化強(qiáng)

4、度問題、漏磁信號(hào)影響因素分析、相鄰和復(fù)雜缺陷等問題。結(jié)果表明，有限元法的正確運(yùn)用可以節(jié)省實(shí)驗(yàn)費(fèi)用并加快實(shí)驗(yàn)進(jìn)度。本文還研究開發(fā)了漏磁檢測(cè)參數(shù)化有限元分析系統(tǒng)，使研究中可以擺脫重復(fù)而繁瑣的分析過程，大大提高分析效率。為缺陷特征庫(kù)的生成提供了基礎(chǔ)。 論文還研究了漏磁檢測(cè)樣機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案，包括探頭單元總體方案的確定、磁敏傳感器的選擇和布置、材料的選擇、漏磁檢測(cè)探頭結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)合實(shí)際的設(shè)計(jì)要求，論述了漏磁信號(hào)在線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬

5、件設(shè)計(jì)方案，并且對(duì)系統(tǒng)的各部分硬件模塊(漏磁信號(hào)預(yù)處理模塊，DSP數(shù)據(jù)處理模塊，PCI接口模塊)進(jìn)行了較詳細(xì)的介紹。 論文在分析研究管道和檢測(cè)過程特點(diǎn)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種新型海底管道缺陷定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)的基本原理是利用管道本身的對(duì)接焊縫作為定位標(biāo)記，結(jié)合里程計(jì)的計(jì)里值得到缺陷的精確位置，為我國(guó)海底管道維修時(shí)缺陷精確定位困難問題提供了一個(gè)解決方案。 論文介紹了漏磁信號(hào)的特點(diǎn)和漏磁信號(hào)處理的基本過程，運(yùn)用小波理論研究了漏磁信號(hào)的