流体输送管道损伤检测技术研究

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流体输送管道在各种工程领域应用广泛,为保证管道的正常运行,加强管道完整性管理和降低管道运行风险,需要对在役管道定期进行损伤检测。管道损伤内检测是实现管道损伤检测的主要方法之一,由管道内输送的流体介质驱动内检测器在管道中运行来完成管道损伤检测。本文主要研究了流体输送管道损伤检测技术,设计了管道内检测器,实现管道损伤的检测和定位。针对管道内检测精度差的问题,设计了基于瞬变电磁法的管道内检测系统。根据流体输送管道结构的特点,建立了瞬变电磁法管道内检测器系统模型,优化了瞬变电磁探头结构,通过采用偏心阵列探头来提高仪器的探测精度,并通过COMSOL多物理场仿真软件进行了仿真验证。通过对不同波形信号进行频谱分析,设计以双极性矩形脉冲信号作为激励信号,对激励信号参数进行分析,并通过优化激励信号参数,可提高管道内检测器的检测速度。在此基础上,针对管道内检测器在复杂环境下工作的特点,对管道内检测器的信号处理模块、数据存储模块和电源模块进行了设计,可有效提高仪器工作的可靠性。此外,针对管道内检测器在现场应用中的定位问题,设计了管道内检测器定位系统。该系统在三里程轮定位的基础上,使用增量式编码器记录里程轮定位数据,设计了基于FPGA的增量式编码器信号采集系统,提出了基于卡尔曼滤波的里程轮数据预处理算法,可有效降低因噪声干扰造成的测量误差,并通过仿真实验对算法进行了验证,分析了管道内检测器的定位误差,提出了融合惯性测量单元的多传感器数据融合的管道内定位校正方法,可消除因仪器旋转、里程轮打滑等影响因素造成的定位误差,同时通过结合使用地面标记器的管道外跟踪定位方法,以消除定位的累积误差,从而有效提高内检测器对管道损伤的定位精度。最后,开展了实际管道的内检测实验,使用管道内检测器对已预制损伤的管道进行检测,实验结果表明,基于瞬变电磁法的管道内检测器具有较好的检测性能,对管道损伤的检测和定位具有较高的准确性,为后续的仪器研究和改进提供了有效的支持。
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