管道微小泄漏检测数据采集系统的设计

针对输油管道微小泄漏检测的特殊需求,以一种球形内检测器为载体,设计并实现了一套多传感器数据同步采集与存储系统,采用嵌入式ARM-Linux的方案。详细论述了该系统的整体结构、工作原理、硬件组成、软件设计等,并实验验证了该系统能准确地采集并保存所需要的信号,为后续准确识别和精确定位微小泄漏提供可靠的原始数据支持。     

压力对管道缺陷磁记忆信号的影响分析

为了分析利用磁记忆检测技术进行管道在线内检测的可行性,需要分析压力对管道缺陷磁记忆信号的影响。在J-A力磁耦合模型基础上得出相对磁导率与应力的数值关系,在Ansys软件中导入相对磁导率与应力的关系进行力学与静磁学联合仿真。研究结果表明:缺陷磁记忆信号有两个特点——径向磁场产生最小值到最大值的突变,轴向磁场出现最大值。在压力作用下管道内部背景磁场减小,缺陷磁记忆信号随着压力增大先减小后保持不变,可以利用磁记忆检测技术进行管道在线内检测。     

基于FBG的弹性波测量及其泄漏检测应用

为了利用光纤布喇格光栅(FBG)实现宽带弹性波的测量,提出了基于双FBGs+压电陶瓷（PZT）的解调方案。该方案使用宽带光源提供入射光,通过改变PZT的驱动电压,使其上粘贴的FBG的布喇格波长处在传感FBG的半峰宽处,形成FBG对。该方案具有成本低及工作点可动态调整等优点。通过实验验证了基于双FBGs+PZT的系统调节最佳工作点的方法,及利用该系统进行了连续弹性波测量和泄漏检测的实验。实验结果表明,该系统可以检测出8 kHz,58 kHz,98 kHz, 200 kHz的弹性波,且可以成功检测到气体管道泄漏产生的弹性波信号。     

球形内检测器在海底立管内通过性仿真研究

球形内检测器能准确地检测和定位海底管道微小泄漏,为实现其对微小泄漏的检测和定位,必须保证球形内检测器顺利通过海底管道立管段。应用标准[k-ε]双方程模型和流体计算软件Fluent 14.0,对实验平台立管道内模型球周围流场进行三维数值仿真,并计算模型球通过立管段的临界速度。该速度与实验数据很好吻合,验证了仿真方法的正确性。基于此仿真方法,预测球形内检测器在实际海底管道立管段内的通过性并分析其通过性影响因素。得出结论：球管径比（球体直径与管道直径的比值）是一个很重要的参数,球管径比大于等于73%时,球形内检测器在流速为0.8~1.2 m/s的正常工况下能顺利通过海底管道立管段。     

基于FBG传感器阵列反演结构振动位移的监测方法

针对现有振动位移监测方法易受环境影响且精度不高的问题,提出了一种基于光纤布喇格光栅(FBG)传感器阵列反演结构振动位移的监测方法。该方法使用FBG传感器阵列获取结构振动过程中的多点应变和单点加速度数据,先利用基于正交曲率的曲线重构算法和获得的应变数据重构结构各点的动态位移,然后运用卡尔曼滤波算法将曲线重构算法导出的位移数据与同位置处的单点加速度数据相融合,获得更为准确的位移数据。实验结果表明：该方法可成功重构出监测结构任意时刻的振动形态,悬臂铝板和简支管道的振动位移重构相对均方根误差分别小于5.5%和7%。     

嵌入式ARM在基于以太网的AUV控制系统中的应用

提出了一种基于星型以太网拓扑的水下自主航行器（AUV）分布式控制系统体系结构,并开发了以嵌入式ARM处理器为核心的运动控制单元。首先介绍了系统总体结构及各节点单元的功能,然后介绍了以ARM7处理器LPC2292为核心的运动控制单元硬件设计。选用以太网控制器CS8900A作为该单元网络通讯硬件,设计了其与ARM的接口电路。编写了硬件驱动以及网络通讯相关软件。实验证明在该处理器平台上成功实现了网络通讯及嵌入式WEB服务器的构建,因其良好的交互性,方便了前期的调试和日后的维护。     

基于球形内检测器的管道内磁场测量

球形管道内检测器在管道安全检测领域具有十分广阔的应用前景,但其在滚动过程中测得的磁场信号呈周期性,无法直观反映管道内磁场分布情况,给识别焊缝和计算管道走向带来了一定的困难。针对此问题本文推导了滚动坐标系下球形内检测器测得的磁场与管道内平动坐标系下磁场之间的数学关系,并利用处于同一滚动坐标系下的加速度信号构建了转换模型,然后设计实验和算法验证了模型的正确性。实验结果表明,平动磁场的计算值和实测值在数值大小和变化趋势上均吻合良好,误差绝对值的平均值基本不超过1μT。     

基于主动磁化的钢板应力测量性能提升方法研究

提出一种提高基于磁弹效应的钢板应力测量灵敏度和一致性的方法。 从力磁耦合理论模型出发,分析强磁化和弱交流 磁化对力磁耦合所起的作用:强磁化能通过降低初始磁导率和统一力磁耦合参数,提高应力测量的灵敏度及一致性;弱交流磁 化提供小幅振荡磁场,能有效消除干扰磁场影响。 开展了基于磁弹法的钢板应力测量有限元仿真研究,表明当初始相对磁导率 较低时,应力作用下的钢板法向磁感应强度变化率较大,即应力测量灵敏度较高。 开展了不同强磁化条件下不同厚度钢板的拉 伸试验,测量其法向磁感应强度变化。 实验结果表明:与未磁化相比,强磁化后钢板应力测量灵敏度有数十倍提升,一致性有数 倍至百倍提高。 其中,3 mm 厚度钢板采用单磁铁移动磁化方式的应力测量灵敏度和一致性参数提高至 1. 665 mGs/ MPa 和 2% ;5 mm 厚度钢板采用双磁移动磁化方式的应力测量灵敏度提高至 1. 41 mGs/ MPa,采用单磁铁移动磁化方式的一致性参数 提高至 0. 2% ;7 mm 厚度钢板采用双磁铁移动磁化方式的应力测量灵敏度和一致性参数提高至 1. 2 mGs/ MPa 和 1. 8% 。     

海底管道微泄漏球形内检测器可行性研究

针对海底管道微小泄漏检测的迫切需求,天津大学在国内首次提出一种应用于管道微小泄漏检测的球形内检测器。文章从海底管道微小泄漏检测原理、微小泄漏定位和球形内检测器通过能力三方面详细分析了基于该球形内检测器的海底管道微小泄漏检测方法的可行性。采用FLUEN T流体仿真结合理论计算认为,该方法的微小泄漏检测灵敏度可达0.1L/m in;采用精确的焊缝识别方法进行辅助定位,泄漏定位精度为±0.78 m;通过流体动力学仿真,得出当球形内检测器直径与管道内径之比大于73%时,球形内检测器在正常工作流速下能够顺利通过海底管道立管段。该球形内检测器用于检测海底管道微小泄漏是完全可行的,且具有检测灵敏度高、定位精度高、运动灵活、通过性好和安全稳定的优点。     

长输油气管道泄漏监测与准实时检测技术综述

长输油气管道泄漏监测与准实时检测技术一直是各科研院所及石化企业的研究重点。通过分析该技术领域中当前广泛使用或者应用前景广阔的几类方法,总结该技术领域的国内外研究现状和发展趋势,为油气管道泄漏监测技术的进一步发展提供一些建议。