埋地钢质管道管中交流电流检测技术研究

摘要

管道作为输送石油、燃气等能源的安全经济的手段在世界各国得到广泛应用。由于管道自然寿命的下降和人为因素的破坏,一旦发生泄漏事故,将给国家和人民财产造成重大损失以及人员伤亡和环境污染。及时准确地检测和了解管道运行的状况,掌握长输管道整体与局部失效模式,对提高管道腐蚀及防护状况评价的有效性、准确性和科学性都是十分重要的。埋地钢质管道管中交流电流检测方法是一种应用电磁方法探测管体腐蚀情况及外防腐层破损状况,能实现埋地管道的不停输、非开挖检测,维护长输管道运行的连续性和可靠性。但在检测过程中,管中电流的传输容易受到管体本身及外界环境等因素的影响,增加了对管道整体运行状况评价的复杂性。因此,研究和掌握埋地钢质管道管中交流电流的传输规律,有效排除相关干扰因素的影响,对提高管道检测的精度和可靠性具有重要的意义。 在研究国内外大量文献基础上,建立了管地回路系统的数学模型,提出了埋地钢质管道管中交流电流的线传输理论公式,研究了交流电流在埋地钢质管道中的传输规律,确定了影响管地系统的基本参数。在依托中国特种设备检测研究院压力管道部工程实践与现场试验的基础上,验证了该传输规律的正确性,并研究了不同管径、管道外防腐层、土壤电阻率(管道途径地区)对于管中交流电流传输的影响规律。 研究了地下金属构筑物和高压输电线路等常见典型的影响交流电流信号在地表采集的规律,通过对最先进的管中交流电流信号衰减防腐层检测技术分析,综合运用信号处理技术、去噪技术及统计分析技术,并结合小波函数的特点和Matlab工具箱,研究了管中交流电流信号检测量的有效分离和提取技术,还原了真实信号数据,并对管体缺陷进行了准确定位,工程实践表明,效果良好。 最后,在上述研究基础上,开发了埋地钢质管道覆盖层质量状况评价系统软件,实现了对检测管道基本信息的管理和查询,实现了信号的处理和缺陷定位,以及管道外覆盖层电阻率(Rg)的计算功能,并通过工程应用,验证了软件的正确性、适用性和可靠性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究背景

1.2埋地管道管中交流电流技术研究现状

1.2.1埋地钢质管道管中交流电流传输规律研究

1.2.2地表电流信号的采集

1.3课题来源

1.4课题主要研究内容

1.5本章小结

第2章埋地管道管中交流电流信号传输理论研究

2.1 概述

2.2建立埋地钢质管道线传输理论模型

2.3管地系统参数确定

2.3.1管体系统电阻

2.3.2系统回路电感

2.3.3管地回路电容

2.3.4管地回路电导

2.4模型验证及仿真

2.4.1 理论模型的验证

2.4.2管道直径的影响

2.4.3土壤电阻率的影响

2.4.4外覆盖层状况的影响

2.5本章小结

第3章 交流电流检测技术研究

3.1 概述

3.2埋地长输管线信号干扰分析

3.2.1 地下金属构筑物干扰

3.2.2 相邻平行高压输电线的电磁干扰

3.3检测信号分析

3.3.1 小波变换原理与选用

3.3.2 基于小波变换的检测信号消噪处理

3.3.3 埋地管道缺陷定位的小波变换

3.4本章小结

第4章埋地钢质管道覆盖层质量状况评价系统软件设计

4.1 概述

4.2系统总体设计

4.2.1软件计划与需求分析

4.2.2功能模块设计

4.2.3 总体设计

4.3系统主要模块设计

4.3.1数据管理模块

4.3.2数据查询模块

4.3.3信号数据处理与评价模块

4.3.4外覆盖层绝缘电阻率计算模块

4.3.5数据库维护模块

4.3.6便捷工具模块

4.4系统接口设计

4.4.1VB与数据库接口

4.4.2 VB与Excel接口

4.4.3 VB与MATLAB接口

4.5本章小结

第5章埋地钢质管道覆盖层质量状况评价系统软件应用

5.1现场实例介绍

5.2软件启动与主窗体

5.3各功能模块应用

5.3.1数据管理

5.3.2数据显示

5.3.3覆盖层状况评价

5.3.4外覆盖层绝缘电阻率计算

5.3.5数据库维护

5.3.6便捷工具

5.4本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢