輸氣管道內檢測器設計及理論研究.pdf

1、管道內檢測器是一種對長輸管道進行在線無損檢測的有效設備，隨著西氣東輸、川氣東送工程的投入使用，我國長輸天然氣管道的安全成為影響國計民生的重要因素，因此，開展在線輸氣管道內檢測器研究意義重大。由于天然氣的可壓縮性和干燥性，實現(xiàn)內檢測器的平穩(wěn)運移和磁路設計，成為達到輸氣管道檢測精度要求的關鍵。本文從上述兩個關鍵問題為切入點，對其驅動運移、檢測系統(tǒng)等內檢測器的主要部分進行了理論分析和實驗研究。建立了不同驅動皮碗結構在不同管路狀態(tài)下運移的動力學

2、方程，制作了運移裝置模擬實驗臺，對輸氣管道內檢測器檢測系統(tǒng)進行了設計和優(yōu)化，建立了現(xiàn)場模擬試驗系統(tǒng)，對現(xiàn)場實驗樣機進行了檢測實驗，通過研究認為：
　　 使用漏磁檢測技術對輸氣管道缺陷進行內檢測是可行的，通過分析輸氣管道缺陷形成的機理和缺陷信號的特征，對干燥高壓氣體環(huán)境下的檢測系統(tǒng)進行研究和設計，解決了管壁內、外缺陷的識別問題，優(yōu)選并驗證了磁化器和傳感器的提離值，對周向勵磁檢測技術進行了理論探討和數(shù)值模擬并提出了非均勻磁場內缺陷信

3、號的判讀和修正辦法；經現(xiàn)場試驗驗證，該技術對漏磁信號的采集和對缺陷的識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；提出并驗證了內檢測器最佳的檢測速度區(qū)間，管道缺陷的檢出率隨著檢測器移動速度的增加而降低，當檢測器移動速度大于4m/s時，其檢出率急劇下降，對輸氣管道進行內檢測，速度控制是完成有效檢測的關鍵。
　　 建立了不同結構驅動器的運動動力學分析模型，深入

4、研究了常規(guī)驅動皮碗、彈性底板驅動皮碗、傘型驅動皮碗等皮碗結構、壓差與驅動器運移狀態(tài)的關系，得到：常規(guī)和彈性底部皮碗驅動器在水平管路內運移時，皮碗的唇部結構、材料選擇和管路障礙是影響檢測器穩(wěn)定運行的顯著因素；在起伏管路內，皮碗唇部懸臂梁長度L對穩(wěn)定運行的影響最顯著；如果剛度、推動壓差、唇部懸臂梁長度L不變，內檢測器可以在水平管道內平穩(wěn)運移，但難以實現(xiàn)在起伏管路內穩(wěn)定運移；通過合理的改進驅動器唇部和底部的剛度，可以實現(xiàn)在給定的壓差和有限起伏

5、高度內，內檢測器在給定的速度范圍內穩(wěn)定運動的要求；采用新型傘狀變剛度驅動皮碗，可以在更大起伏高度內實現(xiàn)內檢測器穩(wěn)定運行的目的。
　　 設計制造了可供現(xiàn)場模擬檢測實驗用的試驗臺和Ф1016輸氣管道內檢測器原型機，進行了工業(yè)輸氣條件下的現(xiàn)場模擬試驗?，F(xiàn)場試驗表明：檢測器的運移速度控制是輸氣管道內檢測的關鍵，通過驅動皮碗可以實現(xiàn)檢測器在起伏20度以內的輸氣管道的速度控制，通過統(tǒng)計分析所采集的模擬缺陷的樣本，驗證了缺陷與漏磁信號之間的定