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全新长输油气管道漏磁内检测技术刘斌,杨理践 著9787111557128
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序1序2前言章管道漏磁内检测基础知识11.1管道基本概念11.2长输油气管道腐蚀及其防护11.3管道漏磁内检测技术的发展状况21.4漏磁检测原理41.4.1缺陷漏磁场的形成机理41.4.2缺陷漏磁场的分布61.5漏磁检测的磁化技术71.5.1磁化方式71.5.2磁化强度的选择71.6漏磁场信号的测量81.6.1基本要求81.6.2磁测量元件9第2章管道漏磁内检测系统112.1管道漏磁内检测技术112.2管道漏磁内检测系统概述112.2.1管道漏磁内检测系统的基本组成112.2.2管道漏磁内检测系统的特点122..管道漏磁内检测装置的要求132.2.4管道漏磁内检测装置的技术指标13.管道漏磁内检测装置机械设计14..1总体机械结构14..2部件功能142.4检测装置的可靠工艺172.4.1装置的密封及耐压工艺172.4.2检测装置的耐温及耐油工艺182.4.3消除影响被测磁场分布因素的工艺措施19第3章管道轴向励磁漏磁内检测技术203.1管道轴向励磁方式检测原理203.2管道轴向励磁漏磁检测信号特征及影响因素203.2.1漏磁信号特征量的定义与提取213.2.2缺陷长度对漏磁信号的影响223..缺陷深度对漏磁信号的影响243.2.4传感器提离值对漏磁信号的影响263.2.5磁化器提离值对漏磁信号的影响283.2.6共同发生提离值对漏磁信号的影响293.2.7不同类型提离值对漏磁信号的影响303.2.8焊缝对漏磁信号的影响313.2.9检测器运行速度对漏磁信号的影响323.3轴向励磁实验结果及分析333.3.1不同类型缺陷的对比333.3.2不同宽度缺陷的对比353.3.3不同深度缺陷的对比353.3.4不同长度缺陷的对比373.3.5螺旋焊缝信号分析39第4章管道周向励磁漏磁内检测技术414.1管道周向励磁检测方法的检测原理414.2磁化系统优化设计424.2.1磁化器结构424.2.2等效磁回路444..磁回路计算程序设计454.2.4永磁体参数464.3管道周向励磁漏磁检测信号特征及影响因素484.3.1漏磁信号及其特征量定义484.3.2缺陷距磁极的距离对漏磁信号的影响494.3.3缺陷深度对漏磁信号的影响544.3.4缺陷周向宽度对漏磁信号的影响564.3.5缺陷轴向长度对漏磁信号的影响584.4 缺陷参数定量化研究604.4.1多元回归分析理论614.4.2缺陷宽度的量化614.4.3缺陷长度的量化614.4.4缺陷深度的量化62第5章管道磁记忆应力内检测技术635.1力-磁耦合模型的建立635.2力-磁耦合关系的计算645.2.1力-磁耦合关系的计算方法645.2.2力-磁耦合关系基态特计算645..计算结果与讨论655.3磁记忆效应影响因素的研究685.3.1掺杂效应的影响685.3.2晶格畸变的影响695.3.3外界磁场作用的影响70第6章漏磁内检测器速度控制技术716.1气体管道的结构特点716.2内检测器与加速度计726.3加速度控制系统模型726.3.1水平直管道中的加速度控制系统模型726.3.2坡道上升管道中的加速度控制系统模型746.3.3坡道下降管道中的加速度控制系统模型756.3.4垂直上升管道中的加速度控制系统模型756.3.5垂直下降管道中的加速度控制系统模型766.4控制算法介绍766.4.1P控制766.4.2模糊逻辑系统的结构776.4.3T-S模糊模型786.5速度控制器设计796.5.1PI速度控制器796.5.2T-S模糊模型确定PI速度控制器的参数816.6计算83第7章管道惯测绘内检测技术847.1管道惯测绘内检测技术基础847.1.1惯技术概述847.1.2管道惯测绘技术的发展867.1.3管道惯测绘内检测的工程解决方案877.2管道惯测绘内检测关键技术887.2.1参考坐标系及坐标转换方法887.2.2捷联惯导航技术927..捷联惯导航初始对准算法997.2.4捷联惯导航系统的卡尔曼滤波方程1017.2.5捷联惯导航系统/里程轮组合导航系统的信息融合1097.2.6管道地理坐标的终止点校正算法1117.2.7磁标记在长输管道内检测中的应用1147.2.8IMU传感器原始数据去噪效果的评价方法1177.3管道惯测绘内检测典型工程实验1187.3.1实验系统概述1187.3.2典型实验及简要分析119第8章管道漏磁内检测数据处理方法1278.1基于FPGA的多通道高速数据采集系统1278.1.1现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的特点和设计流程1278.1.2基于FPGA的多通道高速数据采集系统概述1318.1.3系统硬件设计1328.2数据压缩方法1358.2.1数据压缩方法分析1358.2.2编码的基本理论和实现方法1388..管道漏磁检测数据的检测无损压缩方法1468.2.4压缩算法的FPGA实现152第9章管道漏磁内检测缺陷量化方法1559.1漏磁内检测中的正问题和反问题1559.2多变量统计分析方法1569.2.1曲线拟合基本理论1569.2.2管道漏磁曲线拟合的MATLAB实现1599..共轭梯度迭代法在管道漏磁内检测缺陷量化中的应用1639.3神经网络量化方法1689.3.1BP神经网络的结构及算法1689.3.2基于BP神经网络的缺陷量化1709.4支持向量机量化方法1719.4.1支持向量机基础理论1719.4.2LIBSVM支持向量机工具1799.4.3支持向量机缺陷量化1790章管道漏磁内检测工程项目的实施182……
前言管道运输是国际油气运输的主要方式之一,具有运量大、不受气候和地面因素限制、可连续作业以及成本低等优点。自1865年美国宾夕法尼亚州建成世界上条输油管道至今,管道运输业已有一多的历史。随着世界各国对能源需求的增加,长输油气管道的建设呈持续高展的趋势,目前全球运行的管道已经超过350万km,如果取赤道周长为4007504km,那么油气管道可绕地球近90圈,其中北美洲管线密,约为240万km。我国油气管道规模的快展,对油气管道完整体系法规的逐渐健全需求更为迫切;我国在役长距离油气输送管道总长为4万余公里,在建和拟建管道长达近万公里。全球每天有近4000万桶原油经海上运输通道或石油管道被运往世界各地,如果再算上天然气的运输管道,可以说这些海上通道及陆地管道是世界的“动脉血管”。过去,曼德海峡、霍尔木兹海峡、博斯普鲁斯海峡、马六甲海峡、苏伊士运河、巴拿马运河这六大自然或人工运输通道是“动脉血管”中的关键节点,但随着各国能源需求的增加,六大通道早已超负荷运转,油气管道开始成为“动脉血管”新的组成部分。管道运输在创造巨大经济效益的同时,层出不穷的管道泄漏等事故也给财产、人民生命安全带来了巨大威胁。所以,安全问题自始至终都是油气管道输送行业为关键、首要解决的问题,它直接影响国民经济运行的稳定,世界各国对此均极为重视。国际上已有相关,明确了应用内检测方法进行管道检测,确定管道的变形、腐蚀、裂纹、缺陷程度,为管道运行、维护、安全评价提供科学依据。我国实施的SY 6186—2007《石油天然气管道安全规程》中规定,对管道外部一年至少检测一次,由运营单位的专业技术人员进行。对新建管道应在投产后3年内进行首次全面检验,以后根据检验报告和管道安全运行状况确定检验周期。长输油气管道漏磁内检测技术在国际上属于垄断技术,被美国GE-PII和德国ROSEN等公司所垄断,国际上只有少数几家公司掌握该项技术,在国内该技术领域已得到了较广泛的关注,在一些大学和研究机构已开展该技术的研究。本书作者所在的研究团队经过不懈努力,已经突破国外技术封锁,开发了拥有自主知识产权的“长输油气管道漏磁内检测系统”,在大庆油田、吉林油田、新疆油田、四川气田及“西气东输”工程中得到了推广应用,前后共完成近万公里的管道内检测工程,创造了良好的经济效益和社会效益。本书针对国际油气管道内检测行业关注的前沿问题,系统地介绍了长输油气管道漏磁内检测技术。主要内容包括管道漏磁内检测基础知识、管道漏磁内检测系统、管道轴向励磁和周向励磁漏磁内检测技术、管道磁记忆应力内检测技术、漏磁内检测器速度控制技术、管道惯测绘内检测技术、管道漏磁内检测数据处理方法、管道漏磁内检测缺陷量化方法、管道漏磁内检测工程项目的实施以及基于漏磁内检测的长输油气管道评价技术。希望本书能够为油气管道运营、维护、检测的工程技术人员,以及电磁无损检测相关技术和工程人员提供参考。本书编写过程中,得到自然科学委员会的资,亦获得了中国石油天然气集团公司、中国石油化工集团公司、中国海洋石油总公司和中国特种设备检测研究院等相关单位的支持,书中部分内容来源于作者指导的硕士、博士,在此一并表示衷心的感谢!长输油气管道内检测技术是不断更新的技术,书中难免存在疏漏之处,欢迎读者提出宝贵意见,并可通过邮件与作者联系:syuotwenwu@sinacom。 作者
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