基于超声波测距的管道螺旋测量系统

油气管道内检测(NDE)对管道安全可靠运行意义重大。提出了一种基于超声波的全新螺旋测量方法,设计制作了基于单片机的螺旋测量系统,整合超声波距离传感器和数字电位式角度传感器,连接螺旋管道机器人进行实测实验研究;管道内壁模型采用MATLAB编程进行实验数据反演,并与数学模型对比分析。结果表明:实验结果模型与数学模型结果吻合,同时该方法使用传感器少,测量覆盖面大,可无接触对管道内壁进行测量,精确描述管道内壁的三维模型,为管道的维护与保养提供可靠数据。特别对于微小管径管道、无压油气输送管道以及油气钻井中的随钻测量领域有一定的应用前景。     

长输油气管道漏磁内检测技术

长输油气管道在油气能源运输中发挥着关键作用,被称为"能源血脉"。为保证管道的安全有效运行,应定期对管道进行检测。管道漏磁内检测技术是目前国内外长输油气管道内检测领域普遍应用的检测技术,该技术以管道管体已形成的体积缺陷为检测目的,可以准确检测出缺陷面积、程度、方位等信息。对油气管道漏磁内检测技术原理和影响因素等进行归纳总结,阐述了管道漏磁内检测中轴向励磁和周向励磁等关键技术的国内外研究现状,对国内外漏磁内检测器的检测能力进行对比,介绍了漏磁信号的处理方法及管道的完整性评价技术,最后提出了管道漏磁内检测行业的未来展望。     

基于卷积神经网络的管道缺陷量化识别方法北大核心CSCD

针对长输油气管道缺陷尺寸的智能识别、有效评估管道损伤程度的问题,提出了一种基于卷积神经网络的漏磁数据智能识别处理方法。该方法将漏磁检测信号的结构化数据作为模型量化分析输入源,可有效减小检测干扰的影响。利用卷积核提取管道缺陷处的漏磁检测数据特征,改进输出层激活函数,线性输出结果,实现对管道缺陷尺寸的智能识别。实验结果表明:该方法对管道缺陷具有良好的量化能力,量化误差为2~4 mm,满足工程需求,同时可快速对工程数据进行批量识别,在管道漏磁内检测数据处理领域具有很好的应用前景。     

基于云计算的油气管道SCADA系统设计

为了有效提高现有油气管道SCADA系统的可靠性和资源利用率,提出基于云计算的油气管道SCADA系统和最优资源调度算法。采用最优资源调度算法的基于云计算的油气管道SCADA系统通过整合数据中心服务器内存资源和处理器资源提高SCADA系统资源利用率,通过实现历史数据多机备份并保障实时数据主副版本并行执行从而有效提高SCADA系统可靠性。实验证明最优资源调度算法具有良好的可靠性和可调度性。     

管道内检测设备结构建模及实现

长油气管道的安全运营是油气可靠供应的基础,管道在线检测是管道安全性和完整性的主要技术保障。本文基于一种管道内检测设备的设计和制造,给出了管道内检测设备的结构模型,基于该结构模型设计实现了管道内检测设备。工程实践验证了所构建的理论模型的正确性及适应性。本文的工作不仅对管道内检测装备的设计实现提供了理论基础,同时对一般管道内检测装备的研究及实现具有工程实际指导意义。     

环管道运动机器人扫查器行走机构控制系统设计

油气输送管道由于其工作环境的特殊性,其管道对接环焊缝不可避免地存在缺陷.全自动超声检测(AUT)是应用最为广泛的检测方法.为保证管道环焊缝缺陷检测的可靠性并提高检测效率,设计了全自动超声检测环管道运动机器人对其进行监测.扫查器行走机构是环管道运动机器人的核心部分.在介绍总体设计方案的基础上,对环管道运动机器人行走机构的运动控制系统进行叙述.工程样机经试验证明各项数据均符合工程要求.     

载荷作用下管道漏磁内检测信号定量化研究

管道漏磁内检测技术是国际公认的长输油气管道安全维护的最有效方法。为解决载荷作用下长输油气管道漏磁内检测信号定量化问题,本文基于J-A理论建立了改进的三维磁荷数学模型,分析了管道缺陷在内压作用下的磁力学效应对漏磁信号的影响规律,研究了外部载荷作用下缺陷尺寸对漏磁信号影响规律,并通过系统的实验验证了理论模型的正确性。研究结果表明：管道内压增加,材料磁化强度减小,漏磁信号径向分量和轴向分量呈指数函数下降规律;漏磁信号径向分量峰值和轴向分量极大值随着缺陷深度增加而增加,增长率逐渐降低,特征值分别变化6.5%和14.7%;径向分量峰值增长率随长度增加而逐渐降低,轴向极大值线性减小,特征值分别变化21.0%和36.8%,轴向分量对缺陷深度和长度变化更敏感。     

基于主动式全景视觉的管道内部缺陷检测方法

针对管道内表面检测空间受限的约束以及同时需要检测管道内壁功能性缺陷和结构性缺陷等需求,基于主动式全景视觉检测原理提出了一种既能视觉检测管道横截面几何尺寸又能获取和分析管道内壁表面缺陷的管道内部全方位视觉检测方法。利用携带有主动式全景视觉传感器的爬行机器人进入管道内部,分别实时获取内壁全景图像及激光横断面扫描全景图像。本文重点介绍基于管道内壁全景图像的缺陷检测方法,对管道内壁全景图像进行展开、预处理并提取管道病害区域的几何特征,最后判定缺陷类别及危害程度。经本文方法获取的缺陷几何特征实验数据验证,管道内表面存在的较为普遍的裂缝、腐蚀缺陷几何特征差异明显：腐蚀缺陷的圆形度较大,而裂缝缺陷的圆形度趋于0;腐蚀缺陷的凸度普遍大于裂缝缺陷;裂缝缺陷由于弯曲程度不同其边界离心率变化率大,而腐蚀缺陷的边界离心率趋于1。实验结果表明：该系统能够有效提取疑似缺陷区域并计算各几何特征,可通过合适的阈值判定其所属类别,为管道内表面缺陷检测提供了一种新的手段。     

磁电复合多功能传感器的设计

传感器是管道内检测器的重要组成部分,文中设计一种新型适用于油气管道无损检测的磁电复合多功能传感器。介绍了该复合传感器的工作原理、结构及特点,结合漏磁传感器对管壁体积型缺陷敏感和高频涡流传感器对管壁近表面缺陷敏感的优势,可以实现对管道的内外壁缺陷进行辨别和评估。实验结果表明该新型复合传感器在管道缺陷检测过程中既能检测缺陷又能辨别内外壁缺陷,特别是对近表面裂纹缺陷有潜在检出可能。     

基于主动式全景视觉传感器的管道内部缺陷检测方法

针对管道内表面检测空间受限的约束以及同时需要检测管道内壁功能性缺陷和结构性缺陷等需求,基于主动式全景视觉检测原理提出了一种既能视觉检测管道横截面几何尺寸又能获取和分析管道内壁表面缺陷的管道内部全方位视觉检测方法。利用携带有主动式全景视觉传感器的爬行机器人进入管道内部,分别实时获取内壁全景图像及激光横断面扫描全景图像。本文重点介绍基于管道内壁全景图像的缺陷检测方法,对管道内壁全景图像进行展开、预处理并提取管道病害区域的几何特征,最后判定缺陷类别及危害程度。经本文方法获取的缺陷几何特征实验数据验证,管道内表面存在的较为普遍的裂缝、腐蚀缺陷几何特征差异明显:腐蚀缺陷的圆形度较大,而裂缝缺陷的圆形度趋于0;腐蚀缺陷的凸度普遍大于裂缝缺陷;裂缝缺陷由于弯曲程度不同其边界离心率变化率大,而腐蚀缺陷的边界离心率趋于1。实验结果表明:该系统能够有效提取疑似缺陷区域并计算各几何特征,可通过合适的阈值判定其所属类别,为管道内表面缺陷检测提供了一种新的手段。     

基于二维阻抗特征的管道环焊缝缺陷涡流检测

油气长输管道环焊缝处缺陷对管道安全的危害性巨大,管道缺陷造成的事故大部分发生在管道焊接处。目前,对管道进行无损检测(NTD)是预测事故隐患、保证管道安全运行的常用手段,但传统无损检测方法无法有效识别位于环焊缝处等表面形貌复杂位置的缺陷。为了克服传统检测方法的缺点,提出一种基于图像处理和神经网络的嵌入式涡流检测系统。从涡流信号合成的二维阻抗图入手,对其进行霍夫变换和轮廓提取得到特征分量,使用类内散布矩阵筛选分类特性好的特征用以训练基于FPGA加速的神经网络,实现在焊缝基底噪声较大的情况下对缺陷的自动分类与识别。实验结果表明,本系统可以有效识别位于环焊缝处等形貌复杂位置的缺陷信号,正确率可达92%,且系统体积小、功耗低,适合应用于管道内检测环境。     

海底管线检测数据的利用

为提高管道内检测数据的利用率,需要对管道内检测数据进行分析,包括剩余强度、剩余寿命、腐蚀速率、缺陷分布特点,并结合其他信息,研究管道缺陷内在的规律性和发生的原因,并由此及它,对其它未检测管道的分析和预测提供依据,为管道的完整性管理提供更多更有价值的信息。     

实时带钢表面质量检测算法研究与应用

针对现有带钢表面质量检测技术在检测精度、数据实时吞吐量等方面存在的问题,提出了一种基于纹理特征编码的带钢表面缺陷检测方法。首先,利用高斯滤波器的差分响应模拟人类视觉的纹理感知模型,在原始图像空间内进行缺陷可疑点检测;然后对疑似缺陷位置进行纹理特征的提取与编码,在纹理特征编码空间内完成缺陷的精密定位。实验结果表明,该方法可以对带钢表面常见的氧化、孔洞、边裂、麻点等十几种不同类型缺陷进行精确地检测,降低了系统的误检率,同时提高了缺陷检测的识别率和算法的计算效率。     

管道缺陷漏磁检测智能识别技术

针对当前油气管道检测的现状,本文构建了管道漏磁检测系统、设计工程数据库,方便漏磁检测数据的管理和管道缺陷的检测和定位,分析了管道缺陷智能识别的整个过程,借助缺陷漏磁场图像有效地提取缺陷漏磁场特征和评价缺陷外形尺寸,利用插值函数重构缺陷的外形轮廓.     

一种分度式主动螺旋管道测量装置设计

ILI(in-line inspection)管道在线检测对油气输送管道安全可靠运行至关重要。设计开发了一种全新的基于螺旋测量原理的主动螺旋管道测量装置,该装置能够自主生成管道测量螺旋线,整合了位移传感器和角度传感器,进行了管道测量对比实验以及管道缺陷检测实验;实验数据采用MATLAB处理,反演出管道内壁模型,通过对管道内壁模型的分析来判断管道内部的情况。实验证明了分度式主动螺旋测量方法的可行性,通过对比实验分析了分度式螺旋测量与普通螺旋测量的区别,实验结果表明:该方法描述管道内壁的三维模型更精确,能被管道机器人或管道猪牵引进行测量作业。特别对于微小管径管道、非管道猪管道有一定的应用前景。     

天然气管道内径激光测量系统实验研究

基于自主研制的模块化管道机器人作为运动和检测平台,采用激光三角法对天然气管道内置凸起、凹陷缺陷进行快速、高精度、非接触内径测量实验,提取管道变形数据,剔除粗大误差进行坐标修正,并经过数据处理绘制缺陷波动曲线和二维坐标重构图像。对比实验结果,该管道检测机构宽度、高度检测精度均在0.1mm内,较通径仪法和超声法的毫米级测量精度提高一个数量级。     

含Ⅰ型单纯凹陷缺陷油气管道残余应力的数值分析

维持高水平的管道完整性和可靠性对油气管道工业至关重要。由于各种因素,造成管道失效。其中,管道上的缺陷是导致管道失效的主要原因,而凹陷缺陷又是管道上常见的缺陷类型之一。因此,有必要对管道上的凹陷进行深入的研究。针对油气管道上存在的I型单纯凹陷,分析I型单纯凹陷区域的残余应力与各参数之间的关系。基于疲劳寿命模型,分析凹陷区域的残余应力对管道疲劳寿命的影响。对于新管线的设计和在役管线的维护具有重要意义。     

油气输送管道对接环焊缝扫查器运动控制系统仿真研究

油气输送管道由于其工作环境的特殊性,其管道对接环焊缝不可避免的会存在着缺陷,设计了管道环焊缝全自动超声检测设备对其进行监测,扫查器运动控制系统是管道环焊缝全自动超声检测设备的核心部分.针对扫查器行走机构建立了速度闭环控制系统的数学模型,并对其进行仿真,仿真结果表明该控制系统具有良好的精确性和动态响应特性,符合工程实际要求,为控制系统的整体设计提供了理论依据.     

弯曲载荷作用下含错边缺陷管道环焊缝应力计算

滑坡等地质灾害引起的弯曲载荷是导致环焊缝失效的重要因素，管道环焊缝焊接过程中的错边缺陷，容易形成局部应力集中，除设计压力外，环焊缝还能承受的弯曲载荷已成为管道完整性管理中的重点和难点。基于有限元分析数据提出了一种针对弯曲载荷作用下含错边缺陷环焊缝的应力计算方法。首先，给出了管道承受均匀内压和弯曲载荷的近似解析计算公式；然后，针对无错边和含错边缺陷的环焊缝开展有限元计算，采用子模型方法兼顾了大跨度模型的计算效率和环焊缝的计算精度；最后，基于有限元分析数据对经典解析公式进行修正，得到管道环焊缝单点应力的计算公式。经验证，该方法与有限元结果相差1%以内，可适用于弯曲载荷作用下的环焊缝应力计算，是一种可用于工程强度快速评估的精确分析方法。     

复合材料缠绕修复管道的应变分析

管道修复对于保障油气管道的安全运行起到十分重要的作用。基于玻璃纤维复合材料缠绕修复管道的内压试验,并考虑复合材料的各向异性建立了修复管道的有限元模型,有限元计算结果与试验结果高度吻合,验证了有限元模型的准确性。分析结果表明:管道修复后,缺陷中心的环向应变随内压的变化特征呈现出三阶段的非线性趋势。缺陷中心环向应变增长趋势的第二次加剧是管道失效的特征,此时,管壁的膨胀不再是均匀的,缺陷环向两侧弹性保留区的存在将会导致缺陷区域的凹陷。研究结果对管道缠绕层设计提供了参考依据。