輸氣管道內(nèi)檢測(cè)器設(shè)計(jì)及理論研究.pdf

1、管道內(nèi)檢測(cè)器是一種對(duì)長(zhǎng)輸管道進(jìn)行在線無(wú)損檢測(cè)的有效設(shè)備，隨著西氣東輸、川氣東送工程的投入使用，我國(guó)長(zhǎng)輸天然氣管道的安全成為影響國(guó)計(jì)民生的重要因素，因此，開(kāi)展在線輸氣管道內(nèi)檢測(cè)器研究意義重大。由于天然氣的可壓縮性和干燥性，實(shí)現(xiàn)內(nèi)檢測(cè)器的平穩(wěn)運(yùn)移和磁路設(shè)計(jì)，成為達(dá)到輸氣管道檢測(cè)精度要求的關(guān)鍵。本文從上述兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題為切入點(diǎn)，對(duì)其驅(qū)動(dòng)運(yùn)移、檢測(cè)系統(tǒng)等內(nèi)檢測(cè)器的主要部分進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。建立了不同驅(qū)動(dòng)皮碗結(jié)構(gòu)在不同管路狀態(tài)下運(yùn)移的動(dòng)力學(xué)

2、方程，制作了運(yùn)移裝置模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，對(duì)輸氣管道內(nèi)檢測(cè)器檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和優(yōu)化，建立了現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行了檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)研究認(rèn)為：
　　 使用漏磁檢測(cè)技術(shù)對(duì)輸氣管道缺陷進(jìn)行內(nèi)檢測(cè)是可行的，通過(guò)分析輸氣管道缺陷形成的機(jī)理和缺陷信號(hào)的特征，對(duì)干燥高壓氣體環(huán)境下的檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，解決了管壁內(nèi)、外缺陷的識(shí)別問(wèn)題，優(yōu)選并驗(yàn)證了磁化器和傳感器的提離值，對(duì)周向勵(lì)磁檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了理論探討和數(shù)值模擬并提出了非均勻磁場(chǎng)內(nèi)缺陷信

3、號(hào)的判讀和修正辦法；經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證，該技術(shù)對(duì)漏磁信號(hào)的采集和對(duì)缺陷的識(shí)別能夠滿足輸氣管道的要求，可以檢出直徑大于2毫米、深度大于1.5毫米或直徑大于3毫米，深度大于1毫米的以上的管道缺陷；提出并驗(yàn)證了內(nèi)檢測(cè)器最佳的檢測(cè)速度區(qū)間，管道缺陷的檢出率隨著檢測(cè)器移動(dòng)速度的增加而降低，當(dāng)檢測(cè)器移動(dòng)速度大于4m/s時(shí)，其檢出率急劇下降，對(duì)輸氣管道進(jìn)行內(nèi)檢測(cè)，速度控制是完成有效檢測(cè)的關(guān)鍵。
　　 建立了不同結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)分析模型，深入

4、研究了常規(guī)驅(qū)動(dòng)皮碗、彈性底板驅(qū)動(dòng)皮碗、傘型驅(qū)動(dòng)皮碗等皮碗結(jié)構(gòu)、壓差與驅(qū)動(dòng)器運(yùn)移狀態(tài)的關(guān)系，得到：常規(guī)和彈性底部皮碗驅(qū)動(dòng)器在水平管路內(nèi)運(yùn)移時(shí)，皮碗的唇部結(jié)構(gòu)、材料選擇和管路障礙是影響檢測(cè)器穩(wěn)定運(yùn)行的顯著因素；在起伏管路內(nèi)，皮碗唇部懸臂梁長(zhǎng)度L對(duì)穩(wěn)定運(yùn)行的影響最顯著；如果剛度、推動(dòng)壓差、唇部懸臂梁長(zhǎng)度L不變，內(nèi)檢測(cè)器可以在水平管道內(nèi)平穩(wěn)運(yùn)移，但難以實(shí)現(xiàn)在起伏管路內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)移；通過(guò)合理的改進(jìn)驅(qū)動(dòng)器唇部和底部的剛度，可以實(shí)現(xiàn)在給定的壓差和有限起伏

5、高度內(nèi)，內(nèi)檢測(cè)器在給定的速度范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的要求；采用新型傘狀變剛度驅(qū)動(dòng)皮碗，可以在更大起伏高度內(nèi)實(shí)現(xiàn)內(nèi)檢測(cè)器穩(wěn)定運(yùn)行的目的。
　　 設(shè)計(jì)制造了可供現(xiàn)場(chǎng)模擬檢測(cè)實(shí)驗(yàn)用的試驗(yàn)臺(tái)和Ф1016輸氣管道內(nèi)檢測(cè)器原型機(jī)，進(jìn)行了工業(yè)輸氣條件下的現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明：檢測(cè)器的運(yùn)移速度控制是輸氣管道內(nèi)檢測(cè)的關(guān)鍵，通過(guò)驅(qū)動(dòng)皮碗可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)器在起伏20度以?xún)?nèi)的輸氣管道的速度控制，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析所采集的模擬缺陷的樣本，驗(yàn)證了缺陷與漏磁信號(hào)之間的定