管道漏磁检测技术的研究

论文摘要

本课题是国家科技部支撑计划项目（2006BAK02801-04）。论文针对石油管道缺陷漏磁检测定量化、智能化的难题,紧密结合实际现场的需要,通过理论分析和样机实验到实际现场应用,系统总结了石油管道漏磁智能检测技术。在管道缺陷漏磁检测理论、管道缺陷漏磁信号和波形分析、管道缺陷检测的影响因素、管道缺陷检测系统的设计以及实际应用方面进行了深入的研究。本文以有限元分析理论为基础,通过对管道缺陷漏磁场的ANSYS仿真,实现了石油管道标准缺陷漏磁场的模拟,研究了缺陷外型尺寸、漏磁检测装置在输油管道内运行速度、霍尔传感器提离高度对漏磁信号的影响,实现了管壁内外缺陷的分辨。本文利用磁路的两个基本方程以及柯西克夫方程,提出了磁路计算的一般原理,对实际的磁路进行数学建模,推导出漏磁检测装置磁路计算的公式,进而对漏磁检测装置的磁路进行设计。应用MATLAB制作了磁路设计的通用软件,并已注册为自主知识产权。利用软件进行磁路设计方便了用户实现人机交互,缩短了设备的开发周期。采用霍尔元件作为缺陷漏磁检测的传感器,以及UA301数据采集卡自制漏磁检测装置,并在带有标准伤的Φ325mm管道中实际测量。实验验证了能够检测到最小尺寸的标准伤为直径2mm,深度为管壁厚度10%的圆孔。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及其意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题研究意义
• 1.2 无损检测技术概述
• 1.2.1 漏磁通检测
• 1.2.2 射线检测
• 1.2.3 超声波检测
• 1.2.4 涡流检测
• 1.3 漏磁检测国内外研究现状
• 1.3.1 漏磁检测理论国外研究现状
• 1.3.2 漏磁检测理论国内研究现状
• 1.3.3 漏磁检测信号的处理方法
• 1.4 论文的主要工作及章节安排
• 1.4.1 论文的主要工作
• 1.4.2 论文的章节安排
• 第二章 管道漏磁检测的理论研究
• 2.1 缺陷漏磁检测的形成机理和理论模型
• 2.1.1 漏磁场的形成机理
• 2.1.2 缺陷漏磁场理论模型
• 2.2 管道漏磁检测原理
• 2.2.1 漏磁检测基本原理
• 2.2.2 管道检测系统的结构
• 2.3 缺陷漏磁场的有限元分析
• 2.3.1 有限元分析理论
• 2.3.2 管道漏磁场的有限元模型
• 2.4 本章小结
• 第三章 管道缺陷漏磁场的ANSYS仿真分析
• 3.1 ANSYS仿真原理及软件应用
• 3.1.1 ANSYS仿真原理
• 3.1.2 ANSYS仿真软件的应用
• 3.2 管道缺陷漏磁场的ANSYS仿真
• 3.3 腐蚀缺陷外型对缺陷漏磁场的影响
• 3.3.1 缺陷长度对缺陷漏磁场的影响
• 3.3.2 缺陷宽度对缺陷漏磁场的影响
• 3.3.3 缺陷深度对缺陷漏磁场的影响
• 3.4 速度对缺陷漏磁场的影响
• 3.5 提离高度对缺陷漏磁场的影响
• 3.6 本章小结
• 第四章 管道磁路的优化设计
• 4.1 磁路设计方法
• 4.1.1 磁路计算的一般原理
• 4.1.2 磁路计算的基本方程组
• 4.2 磁路设计步骤
• 4.2.1 材料选择
• 4.2.2 磁路结构
• 4.2.3 磁路计算
• 4.2.4 基于MATLAB磁路优化的软件设计
• 4.3 本章小结
• 第五章 漏磁检测装置实验平台设计与实验结果分析
• 5.1 漏磁检测装置实验平台设计方案
• 5.2 管道缺陷漏磁检测牵拉实验与结果分析
• 5.2.1 管道缺陷漏磁检测牵拉实验
• 5.2.2 实验结果与分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢