基于射线扫描技术测量管道油垢厚度方法的研究

摘要

原油在输油管道输运过程中，蜡质成分会在管道内壁沉积形成油垢，大量的油垢会降低原油的输运效率，影响原油的输运安全。对于长时间运行的管道，需要考虑油垢在管道内壁的吸附沉积情况，并进行清理工作，因此油垢的厚度及其轮廓的研究对它的清除具有指导意义。近年来，核分析方法在油垢测量方面得到了大量的理论研究和实际应用。而传统的核分析方法针对不同的管道需要进行通取样、制样等措施对油垢厚度进行检测，大大增加了油垢测量的工作量和复杂性。面向此类问题，本文利用γ射线和中子束，采用扫描透射法和瞬发γ射线中子活化技术实现油垢厚度测量和轮廓重构。
　　基于γ射线扫描透射法开展油垢厚度研究方面，首先，通过理论研究建立了γ射线扫描透射法测量油垢厚度的方法，并得到扫描位移与透射γ射线强度的关系。其次，利用蒙特卡洛计算软件MCNP开展了测厚装置设计，包括源项系统、样品与扫描系统、探测器系统等。最后，通过实验对该方法进行了验证，实现了在无需取样条件下的油垢厚度测量。
　　此外，为开展不同扫描角度下的油垢厚度差异研究，实现油垢轮廓的重构。本文利用瞬发γ射线中子活化分析（PGNAA）技术，结合油垢中氢含量较高，且不同油垢厚度位置氢含量不同的特点，获得不同位置油垢厚度信息。利用蒙特卡洛方法对中子源选择、准直器等测量装置和结构进行了设计及优化。同时，通过油垢轮廓重建方法的研究实现了油垢轮廓的重建。并通过实验验证了该方法的可行性，实验结果表明该方法可实现油垢厚度的识别，并可重建油垢沉积情况。
　　本文针对射线扫描技术对油垢厚度测量、轮廓重构进行了原理性研究，并采用模拟计算与实验的手段对其进行了可行性分析及实验验证，为测垢仪的研制以及油垢清除提供研究基础。

目录

声明

注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1 输油管道中油垢厚度检测的意义

1.2油垢厚度检测现状

1.3本工作的主要内容

第二章 PGNAA技术及蒙特卡罗方法简介

2.1 PGNAA技术简介

2.2 蒙特卡罗方法简介

第三章 基于γ射线扫描透射法测量油垢厚度的研究

3.1γ射线扫描透射法油垢测厚原理介绍

3.2γ射线扫描透射法模拟计算研究

3.3γ射线扫描透射法油垢测厚实验研究

3.4 本章小结

第四章 基于PGNAA技术的油垢轮廓测量研究

4.1 基于PGNAA技术油垢轮廓模拟研究

4.2 基于PGNAA技术油垢厚度差异实验研究

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

5.1. 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

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