基于磁记忆方法的输油管道腐蚀检测技术研究

摘要

管道是能源运输的重要手段,随着管道在役时间的延长,管道老化程度加重,穿孔、断裂情况时有发生。传统的检测方法存在一定的局限性,如超声波检测和漏磁检测,前者要求检测表面平滑,后者需要充磁设备,均不能直接对埋地管道进行检测。虽然可以通过管道机器人进行内检测,但国内的管道机器人只能对大管径的管道进行检测,且需要将管道部分破损植入机器人,对管内油位也有要求。磁记忆检测的出现弥补了传统检测方法的不足,磁记忆检测设备可在地面上采集埋地管道的磁场信号,进而判断管道的缺陷位置,但目前国内还没有用于埋地管道的磁记忆检测设备,国外对管道磁记忆检测技术仅是提供服务且服务费用极高,对技术本身实行严密的封锁和垄断。
　　本文针对油田对管道检测的需求,分析了磁记忆检测的方法,研制了一套基于磁记忆原理的管道检测设备。检测设备采用高灵敏度的Honeywell磁阻传感器采集管道周围磁场弱信号,通过传感器置位复位电路及电磁屏蔽实现抗干扰,采用软硬件滤波进行降噪,由低噪声放大电路进行放大,通过高精度 A/D转换为数字信号后交由PIC单片机控制,以实现显示、存储、通讯等功能。
　　本文利用研制的磁记忆检测设备对地面管道进行了实验研究,实验主要是将传感器提离一定的高度采集地面管道周围的磁场信号,通过对磁记忆信号的特点分析,提出采用小波变换对非平稳随机的磁场弱信号进行处理,通过对小波降噪方法的比较分析,结合实验数据提出对检测信号进行小波变换阈值降噪以获取更准确的漏磁场信号。通过对磁记忆信号特征的研究,针对地面管道的实验数据,提出对垂直方向磁场信号进行小波降噪处理,实践表明其梯度特征可表征缺陷的位置。此外,还可以采用小波细节分量特征及梯度信号的尺度空间能量特征进行判断。
　　由于管道磁记忆检测设备的检测深度较深,因此存在很多影响因素。本文通过对地面管道进行实验,分析研究了管道防腐层、缺陷位置、检测高度及检测速度的影响,认为防腐层不影响管道检测结果,并确定了合适的检测速度,而缺陷位置和检测高度对检测结果影响较大,采用梯度特征对二者进行了量化分析,为以后的现场检测分析提供帮助。

目录

基于磁记忆方法的输油管道腐蚀检测技术研究

RESEARCH ON THE CORRODED PIPELINE BASED ON METAL MAGNETIC MEMORY TESTING

摘 要

Abstract

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 课题研究的目的和意义

1.3 国内外研究现状

1.4 本文的主要研究内容

第2章 金属磁记忆检测的实现方法研究

2.1 磁记忆检测的原理

2.2 检测设备的整体方案设计

2.3 信号检测处理电路的研制

2.4 辅助电路设计

2.5 检测装置设计

2.6 本章小结

第3章 基于小波变换的缺陷信号特征提取的研究

3.1 基于小波变换的检测信号降噪方法研究

3.2 磁记忆信号阈值降噪法的研究

3.3 管道缺陷的定位特征研究

3.4 本章小结

第4章 磁记忆检测影响因素的实验研究

4.1 梯度特征影响因素的实验研究

4.2 梯度特征影响因素的量化分析及实验研究

4.3 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢