天然气管道轮式超声波壁厚测量系统的研制

天然气管道内部缺少耦合介质,无法使用常规压电超声测量管道壁厚信息,为此研制了一种轮式超声波壁厚测量系统。轮式超声波壁厚测量系统由轮式测厚探头、超声波激励、接收电路、数据分析存储单元和其他接口电路组成。该系统采用轮式超声波探头对管段壁厚值进行测量,将压电超声换能器安装于轮毂上,轮毂外浇铸弹性材料,通过轮面与被检测试件紧密贴合来实现超声波的声场耦合。牵拉试验的测试结果表明:该系统工作稳定,轮式超声波探头与管壁耦合效果良好,能够分辨出全部壁厚值,测量精度达到0.1 mm。该系统可以集成在管道变形、腐蚀及裂纹检测器上使用。     

压电超声管道腐蚀检测传感器支撑结构振动特性

压电超声管道腐蚀检测器是一种利用超声波对长输管道进行在役腐蚀检测的内检测设备,结构合理的压电超声传感器支撑结构是管道腐蚀检测成功的前提。采用基于有限单元法的结构分析软件对支撑结构三维模型进行预应力状态下的模态分析,结果表明:预应力会使传感器支撑结构的固有频率高于自然状态下的固有频率,但更接近于结构的真实固有频率。通过支撑结构振动测试试验,验证了仿真分析的可靠性,同时发现试验结果与仿真结果的误差主要来源于仿真过程中对支撑结构模型的简化。研究结果对于压电超声管道腐蚀检测器的整机研制具有重要的参考价值。(图6,表3,参23)     

管道压电超声腐蚀内检测技术研究进展

压电超声腐蚀内检测技术检测灵敏度高,并能够直接对腐蚀缺陷进行深度量化,在液态在役管道腐蚀检测方面得到广泛应用。通过分析管道压电超声腐蚀内检测技术的基本原理,总结了国内外压电超声腐蚀内检测技术的发展现状,列举了现阶段国外知名检测公司3种较先进的压电超声腐蚀内检测器的产品性能、特点,指出了压电超声腐蚀内检测技术未来的发展方向,为中国管道压电超声腐蚀内检测技术的发展提供了参考。     

裂纹内检测技术应用于管道螺旋焊缝的可行性分析

针对东北管网多次发生螺旋焊缝开裂事故的事实,研究了造成螺旋焊缝开裂事故的缺陷类型和特征.从超声裂纹内检测器的工作原理、工况需求等方面分析了在东北管网对螺旋焊缝缺陷进行超声裂纹检测的可行性.受到超声发射、接收探头以及管道内表面清洁度等因素限制,认为在东北管网对螺旋焊缝缺陷实行超声裂纹内检测具有一定的局限性.     

压电超声管道腐蚀检测传感器的支撑结构设计

传感器支撑结构在检测过程中的稳定性决定了检测数据的准确性,是压电超声管道腐蚀检测器结构设计的核心。针对长输管道对压电超声腐蚀检测技术的迫切需求,提出一种适用于在役管道腐蚀内检测的压电超声传感器支撑结构设计方案,并设计了三维虚拟样机。通过运动学仿真分析,该支撑结构在不同条件下均能与管壁保持良好的贴合效果。通过将传感器支撑结构在旋转试验平台的试验测试,进一步验证了结构的稳定性和设计方案的可行性。该结构设计对于压电超声管道腐蚀检测技术及装备国产化的实现具有重要意义。(图4,参21)     

管道内检测器低频跟踪定位方法

为明确管道内检测器在油气管道中的运行位置,采用低频跟踪定位系统对管道内检测器进行实时监测。以电磁对偶原理为基础,利用偶极子模型研究了低频跟踪定位系统发射线圈的工作机理,低频跟踪定位系统发射线圈在近区场内不向外辐射能量,发射机和接收机通过发射线圈产生的磁场建立联系;利用ANSYS Maxwell仿真软件对发射线圈磁场分布特点进行建模仿真,发射线圈磁场在轴向和径向的磁场分布具有对称特性。试验结果表明:接收线圈输出信号特点与发射线圈磁场分布仿真结果具有很好的一致性;基于低频发射线圈磁场分布特性的低频跟踪定位系统的定位精度可达±5 cm,满足实际工程需求。     

64通道压电超声管道腐蚀检测原型机研制及试验

基于压电超声管道腐蚀检测技术,研制了一套适用于油、水等液体长输高压管道的64通道压电超声腐蚀检测原型机,并开展原型机整机静态和动态测试工作。验证结果表明:由电子系统、机械载体、传感器支撑结构、里程信息采集单元、超低频发射及接收单元组成的跟踪定位系统能够满足设计指标和性能需求,可以获得高质量的检测数据。64通道压电超声管道腐蚀检测原型机的研制与测试,对于提高中国压电超声管道腐蚀检测技术水平,促进管道检测技术手段的多样化具有重要的推动作用。     

管道弱磁检测技术的有限元仿真

为减小漏磁检测器的体积,提高内检测的灵活性,采用有限元分析方法,在非磁饱和环境下,建立漏磁检测有限元模型,研究弱磁励磁对漏磁检测结果的影响,并对弱磁检测精度、信号特征和分布规律进行分析。结果表明:弱磁法具有一定的检测能力,但检测精度降低40%;管道缺陷深度在30%~40%壁厚范围内,外缺陷的径向弱磁信号不可区分;缺陷宽度小于2 mm时,外缺陷弱磁信号轴向分量幅值大于内缺陷信号幅值。该仿真结果可以作为内外缺陷评判的依据,同时对改进检测器结构具有参考价值。     

强弱磁场下管道应力内检测方法

针对磁记忆检测方法在油气管道内检测过程中易受外界因素干扰的不足，提出了一种利用双磁场强度进行长输油气管道应力内检测的方法。基于J-A理论建立管道应力内检测解析模型，分析不同磁场强度下应力信号的检测特征，通过试验验证强弱磁场下管道应力内检测的有效性。结果表明：在强磁作用下，管道应力对磁信号的影响较小，随着饱和程度的增大，影响逐渐减弱；在弱磁作用下，管道应力可以影响磁信号的强度，可据此进行应力集中区的检测；当外磁场强度为5 000 A/m时，300 MPa应力的识别能力为50%,10 mm长、10 mm宽、10 mm深的缺陷识别能力为4%；当外磁场强度为30 kA/m时，300 MPa应力的识别能力为1.74%，同样体积缺陷的识别能力为40%；利用双磁场检测器进行管道内检测时，可以根据同一位置不同强度磁场下的信号特征进行管道损伤判断。当强磁节无信号特征、弱磁节有信号特征时，管壁存在应力集中区；当强磁节有信号特征、弱磁节无信号特征时，管壁存在体积缺陷；当强磁节及弱磁节均有信号特征时，管壁上体积缺陷处存在应力集中区，需重点关注。研究成果可为油气管道缺陷处的应力检测提供理论依据。（图7，参25）     

一种新型投产前管道智能测径检测器

传统的投产前管道测径方法存在检测周期长、人力物力消耗大、可靠性差等问题。为此,研发了一种新型投产前管道智能测径检测器,该设备的机械主体由筒体、皮碗、变形探头臂及里程轮组成,电气主体由记录仪、电池组、标记器及变形传感器组成。投产前管道智能测径检测器主要依靠空压机作为动力源,在不建立背压的管内环境下运行,并需解决不稳定的运行状态造成的检测数据丢失、信号失真等问题。现场实际应用结果表明：该装置能够在较短时间内快速发现、量化和定位站间管道存在的变形,从而大大缩短管道的施工工期,为管道验收提供科学依据。（图3,表1,参8）。     

成品油管道泄漏监测难点与对策

国内外长输管道泄漏监测技术主要有流量平衡法、实时模型法、统计分析法及负压波法。针对成品油管道的运行特点,分析了负压波泄漏监测技术难点,对顺序输送工况下的信号波速进行了定量计算,对多分输、调控频繁等工况下的信号变化进行了定性描述,介绍了成品油管道泄漏监测系统应具备的主要性能。将音波-负压波联合监测方法作为成品油管道泄漏监测的解决方案,并给出泄漏判定准则及泄漏监测流程。兰成渝成品油管道的模拟测试及现场应用结果表明,该解决方案效果良好,且各项指标均符合相关要求。     

管道超声波检测器的应用与发展趋势

介绍了三种管道超声波检测器的检测及应用状况原理。指出了各种超声波检测器的优缺点，其优点是可以在不中断输油的情况下对管内壁的腐蚀进行检测，通过采集管壁厚度和里程数来判断管壁的腐蚀情况及其位置，缺点是压电超声波检测法检测速度慢、操作复杂、需要耦合剂，电磁超声波法只能对金属材料进行检测，检测灵敏度低，易受电磁干扰。对超声波检测器的应用前景和发展趋势进行了预测。     

管道金属蚀失量检测聚焦信号加载理论研究

针对瞬变电磁法(TEM)在埋地金属管道金属蚀失量检测中,由于每个检测点覆盖的管道距离较长,难以满足实际检测精度需求的现状,对磁场信号的聚焦加载技术进行研究.基于经颅脑刺激用磁聚焦线圈技术,设计了一种适用于埋地金属管道检测的线圈阵列,并利用遗传算法对线圈阵列的电流大小及相位进行优化,给出了线圈阵列在计算区域内的磁场分布和二维等高线图,数值计算结果表明:该线圈阵列在计算区域产生的磁场具有良好的聚焦功能,可用于埋地金属管道腐蚀检测.     

气体超声流量计远程诊断功能在中亚管道的应用

基于气体超声流量计的应用现状,分析了其实现远程诊断功能的重要意义,列举了其核心诊断指标：流速特性、声速特性、声道信号质量、声道增益值、声道信噪比。讨论了远程诊断系统的设置需求,其功能体现在可实时地对现场计量站内的超声波流量计、流量计算机、压力变送器、温度变送器及气相色谱分析仪等设备进行运行状态的指示、诊断及远程管理。在中亚天然气管道的应用实践表明：气体超声流量计远程诊断可以及时地将流量计的工作状况通知运行操作人员,从而对流量计进行有效监控,及时采取预防措施,降低计量故障的发生概率,提高运行效率,降低运营成本。（表3,图5,参6）     

基于土弹簧模型的管道滑坡力学影响因素分析

滑坡是影响管道完整性的重要因素之一。基于土弹簧模型建立了滑坡管道有限元分析模型,考虑了管土之间相互作用的非线性特征,研究了管道内压、滑坡长度、滑坡位移、滑坡方向与管道轴向的夹角等因素对管道应力的影响。以陕京输气管道为例,分析了不同管道工况下滑坡相关因素对管道应力的影响,量化分析了垂直管道轴向的横向滑坡和平行管道轴向的纵向滑坡两种情况下的力学影响因素,得出滑坡方向与管道轴线的夹角对滑坡产生的附加应力具有重要影响,对于管道线路的完整性管理具有重要意义。研究结果可为滑坡地区管道的风险控制提供理论依据和技术参考。（图6,表1,参]5）     

天然气管道线路截断阀误关断判断算法

为减少天然气长输管道线路截断阀误关断次数,提高阀室泄漏检测系统的可靠性,基于大量阀室误关断事件的原因分析,结合气体流体力学理论,运用SPS仿真软件建立了长输天然气管道泄漏仿真模型。探究了天然气长输管道泄漏过程中泄漏位置、管道运行压力等条件对压力下降过程的影响规律,并在此基础上计算在特定管道出现泄漏时可能发生的最快压力下降过程数据。据此,设计了一种天然气管道线路截断阀误关断判断算法,并编写了管道泄漏线路截断阀关断的控制程序。仿真数据及试验结果表明,该方法可根据压力变化特征实现误关断信号与真实泄漏信号的判断,降低系统误关断率。     

重车碾压作用下X65管道力学响应及影响因素

随着中国城市化进程的加快,道路与管道交叉的情况日益增多,使管道运行安全受到威胁.以X65管道为研究对象,通过现场试验开展了空载、半载、满载3种动载荷作用下管道力学响应状态研究.基于试验结果建立考虑管土非线性相互作用的参数化数值计算模型,实现了车辆动载荷的精准模拟,数值计算结果与试验结果误差小于5％.在此基础上,探究了重...     

采空区悬空天然气管道应力与应变模拟

采空区有可能造成地表沉降变形、碎裂甚至塌陷等次生地质灾害,易造成埋地管道的大范围变形甚至悬空。基于理想弹塑性模型,以某X70管道为例,考虑管道与土体的非线性、管道的几何非线性、土壤的物理非线性等因素,利用有限元软件ABAQUS建立采空区悬空天然气管道的有限元仿真计算模型。在内压、轴向力、外部载荷等共同作用下,分析X70悬空管道在不同悬空长度、不同内压、不同埋深条件下的应力应变变化,并采用双失效判别准则对其进行安全评估。结果表明:在充分考虑应力应变的变化趋势和变化速率基础上,通过双失效判据确定不同悬空长度管道所处的风险等级,可为采空区管道的完整性管理提供依据;内压对管道失效影响较大,当存在采空区塌陷时,需要临时降低管道内压以提高管道安全性能。