海底管道防腐状态检测关键技术研究

论文摘要

海底油气管道的外表面通常处于海泥或海水等强腐蚀环境中,一般采用腐蚀防护层和牺牲阳极的联合保护措施实现海底管道外表面的腐蚀防护。对海底管道防腐状态进行准确、有效的检测对保证海底管道安全运行以及预防管道失效事故的发生具有重大意义。夏伟君的硕士学位论文提出了基于海底管道防腐系统伴生电场的测量数据,应用非线性映射算法,把测量数据关联到海底管道涂层缺损率、牺牲阳极保护电流强度、牺牲阳极剩余重量等参数,确认了海底管道防腐状态检测的可行途径,罗立平的论文提出了相应检测装备的解决方案。本文的主要目标是研究实现海底管道防腐状态检测系统的关键技术,并且进行实验室模拟实验验证防腐状态检测技术的准确性,以及相应检测设备的选型,集成,作业方式方案研究。首先,拓展“海底管道阴极保护系统一影响因素数据库”的神经网络训练模型,在海泥电阻率,管道半径,阳极间距已知或未知的条件下形成8个计算模型,并通过神经网络训练获取输入输出参数的非线性映射关系,使得系统可以对任何受条件因素影响的海底管道进行防腐状态检测计算。其次,根据需求分析,选型配置合适的硬件设备,并进行集成的可靠稳定性的分析,以及各传感器安装形式的合理性分析。确定GPS水上定位系统,工作母船,USBL水下定位系统,海底管道防腐系统的伴生电场测量系统,管道磁探跟踪系统的工程作业方式。并且对水上定位和水下定位进行联合定位解算,获取水下检测装备的绝对地理位置。系统软件方面,充实完善了其可视化功能,包括将转化为地图格式文件的管道设计图纸导入到系统软件电子海图界面,以及在检测过程中实时显示海底管道的实际测量点,可以进行管道铺设误差分析。并结合OpenGL可视化系统来直观体现当前海底管道防腐状态,使软件系统更加贴近工程实际应用。同时,进行实验室模拟实验,用以验证基于防腐系统伴生电场测量的海底管道防腐判断技术的准确性,验证软件防腐检测模块运行的可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 论文研究背景
• 1.2 国内外发展概况
• 1.3 研究内容和思路
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究思路
• 2 基于防腐系统伴生电场测量的海底管道防腐状态分析技术
• 2.1 “阴极保护电场-影响因素数据库”的建立
• 2.1.1 边界元仿真计算方法
• 2.1.2 仿真计算模型
• 2.1.3 数值模拟计算及数据库的建立
• 2.2 仿真模型参数相关性分析
• 2.3 各参数间非线性映射模型的建立
• 2.3.1 非线性映射模型设计
• 2.3.2 BP神经网络训练及映射关系的建立
• 2.4 防腐状态分析
• 3 系统设备配置方案设计
• 3.1 水上GPS定位
• 3.1.1 理论分析
• 3.1.2 系统需求分析
• 3.1.3 选型配置
• 3.2 水下水声定位
• 3.2.1 理论分析
• 3.2.2 系统需求分析
• 3.2.3 选型配置
• 3.2.4 水声定位系统误差解决方法
• 3.3 联合定位解算
• 3.3.1 解算方法
• 3.3.2 编程设计
• 3.4 海底管道磁探技术
• 3.4.1 理论原理
• 3.4.2 系统需求分析
• 3.4.3 选型配置
• 3.5 水下测量探头
• 3.5.1 理论分析
• 3.5.2 系统需求分析
• 3.5.3 选型配置
• 3.6 水下检测装备
• 3.6.1 理论分析
• 3.6.2 系统需求分析
• 3.6.3 选型配置
• 3.7 设备集成安装形式
• 4 系统技术路线和运行方式
• 4.1 系统运行原理
• 4.2 系统数据传输方式
• 4.3 系统运行方式
• 5 系统可视化技术
• 5.1 地理信息可视化
• 5.1.1 原理分析
• 5.1.2 地图转化方式
• 5.1.3 海底管道位置信息实时显示
• 5.2 电场信息可视化
• 5.2.1 原理分析
• 5.2.2 腐蚀防护状态知识库及数据文件
• 5.2.3 数据文件读取方式
• 6 实验室模拟实验
• 6.1 实验前处理
• 6.1.1 数据前处理
• 6.1.2 实验设备
• 6.2 实验操作步骤
• 6.3 实验结果分析
• 7 “海底管道防腐状态检测系统软件”介绍
• 7.1 软件功能
• 7.2 软件的实际工程运行流程
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢