管道超声导波检测数据分析及缺陷诊断系统开发

摘要

长输管线作为石油、天然气等流体的主要运输工具，其运行安全性已受到广泛关注。由于管道老化或工作环境导致管道腐蚀穿孔，是长输管线运行安全的主要问题之一。目前这种腐蚀缺陷的及早发现与检测是国际上长输管线缺陷检测技术的难题。因此研究长输管线腐蚀缺陷的检测理论、检测方法，实现对管道腐蚀的快速检测及准确定位，对于维护管道的安全运行，避免资源浪费，有着重要的理论意义和应用价值。 利用导波检测管道无须大面积开挖管道或剥离防腐层，具有经济、快速的特点，是检测油气站场工艺管网和炼厂管道系统的有效手段和方法。超声导波检测时在管道的一端激励超声导波，探头所接收到的回波信号包含了管道的整体性信息，可对管道进行100％的直接评估。 本文利用超声导波技术及人工神经网络的智能方法，对石油管道腐蚀、穿孔等缺陷的检测与定位问题进行了系统的研究，主要做了以下几方面工作： 1、进行了超声导波管道缺陷检测实验，分析了导波在检测中的技术特点，包括模态的选择及传感器布置方式对激励导波的影响等。 2、进行了管道超声导波检测数据分析技术研究，实现了管体特征识别和缺陷诊断。并对影响管道超声导波检测结果的主要因素包括防腐层和传感器类型、埋地等进行了研究，得到了影响检测距离和灵敏度的因素，并采取有针对性的措施，提高管道缺陷检测和分析水平。 3、采用VC与Microsoft SQL数据库结合的方法，开发了管道缺陷诊断软件，可实现对管道缺陷的智能识别，同时提供数据库的存储、查询、回放、删除等功能。此外，软件还具有数据录入、数据分析、系统状态、报表生成、统计结果、波形显示等辅助功能。 4、在实验室建立的管道平台上，对超声导波检测数据进行了特征提取，建立并训练了一种用于实现管道缺陷识别的BP神经网络。实验表明：使用该网络可进行超声导波管道缺陷的自动识别，总识别率达到83.1％。

目录

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英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景及研究意义

1.2国内外对本课题的研究现状

1.2.1国外对本课题研究的历史与现状

1.2.2国内对本课题研究的历史与现状

1.3本课题的来源以及主要研究内容

第2章超声导波管道缺陷检测实验研究

2.1超声导波基本理论

2.1.1超声导波概述

2.1.2导波的相速度与群速度

2.1.3导波的频散与多模态特性

2.1.4圆管中的导波

2.2超声导波检测系统

2.2.1超声导波检测设备

2.2.2超声导波设备性能

2.3超声导波管道缺陷检测实验

2.3.1激励频率测试

2.3.2导波模态选择

2.3.3管道缺陷检测实验

2.4本章小结

第3章超声导波检测数据分析技术研究

3.1检测数据分析

3.1.1影响检测结果的因素

3.1.2管道特征检测与分析

3.1.3管道缺陷检测与分析

3.1.4不同频率传感器检测效果分析

3.1.5不同防腐层管道检测结果分析

3.1.6埋地管道缺陷检测与分析

3.2本章小结

第4章基于数据库的管道缺陷智能诊断系统开发

4.1引言

4.2软件系统开发平台及开发语言

4.2.1 VC++6.0的优势特点

4.2.2 SQL Server数据库平台

4.2.3数据库接口与编程技术

4.3软件的总体结构

4.3.1软件登陆界面

4.3.2数据录入界面

4.3.3缺陷诊断界面

4.3.4其他界面

4.4数据库模块的程序实现

4.4.1数据库模块的分析

4.4.2数据库的设计

4.4.3数据库的建立

4.4.4数据库与VC++6.0连接

4.4.5表格显示数据库数据的例程实现

4.4.6其他辅助程序的设计

4.5本章小结

第5章基于神经网络的管道超声导波检测缺陷识别

5.1人工神经网络

5.1.1人工神经网络的基本模型

5.1.2人工神经元的拓扑结构和分类

5.1.3学习规则和学习方式

5.2 BP神经网络

5.2.1 BP神经网络基本原理

5.2.2 BP神经网络算法流程

5.3 BP神经网络在管道缺陷智能识别中的应用

5.3.1神经网络的设计及程序实现

5.3.2神经网络的训练及程序实现

5.3.3神经网络的测试

5.3.4神经网络的测试

5.4本章小结

结论

参考文献

附录部分核心代码示例

攻读硕士学位期间所获得的学术成果

致谢