油气长输管道裂纹漏磁检测的瞬态仿真分析

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1、第30卷第1期石油学报Vo1．30No．12009年1月ACTAPETROLEISINICAJan．2009文章编号：0253—2697(20O9)O1～0136—05油气长输管道裂纹漏磁检测的瞬态仿真分析吴德会黄松岭赵伟辛君君(清华大学电机系电力系统国家重点实验室北京100084)摘要：为了提高油气管道漏磁检测的准确度，应充分考虑检测器行进速度对漏磁信号的影响。根据三维有限元分析原理，建立了漏磁检测系统的瞬态数学模型，并对油气长输管道裂纹检测过程进行了仿真研究。由麦克斯韦方程组推导出管道裂纹静态漏磁场的分布模型，对由漏磁检测器运动产生感应的管壁

2、环向涡流进行了定量分析，计算其形成的“逆磁场”及其对外加磁场的影响，推导出动态磁化条件下的裂纹漏磁场有限元仿真模型。由实际物理实验得到与仿真分析相一致的漏磁信号，这表明所建瞬态仿真模型的有效性。利用该模型，获得了不同裂纹所产生的漏磁信号检测结果。根据检测结果，分析了裂纹几何特征，如深度、宽度等与漏磁信号峰谷值之间的对应关系，并给出了关系曲面图。为实际利用漏磁信号检测油气长输管道裂纹提供了重要的依据。关键词：油气长输管道；裂纹几何特征；漏磁检测；有限元仿真模型；定量分析中图分类号：TE873文献标识码：ATransientsimulationana

3、lysisonmagneticfluxleakagedetectionofcracksinlong—distanceoilandgaspipelineWUDehuiHUANGSonglingZHAOWeiXINJunjun(StateKeyLaboratoryofPowerSystem，DepartmentofElectricalEngineering，TsinghuaUniversity。Beijing100084，China)Abstract：InordertOimprovetheaccuracyofmagneticfluxleakage(M

4、FL)detectionforthelong—distanceoilandgaspipeline．theimpactofthemovingvelocityofdetectoronMFLsignalsshouldbecarefullyconsidered．Accordingtotheprincipleof3Dfiniteele—mentanalysis，atransientmathematicmodelfortheMFLtestingsystemwasestablishedandusedtOstimulateandanalyzethecrackde

5、tectionprocessofoilandgaspipeline．AmodelforthestaticMFLdistributionofpipelinecrackwasderivedfromtheMaxwell’Se—quations．Basedonthemodel，thecircumferentialeddycurrentofpipelinegeneratedfromthemovementofthedetectorwasquantita—tivelyanalyzed，furthermore，thecharacteristicsofinvers

6、emagneticfieldformedbytheeddycurrentanditseffectontheexternalmagneticfieldwereevaluated．Finally，afiniteelementsimulationmodelforthemagneticflux1eakageofcrackwasderivedundertheconditionofdynamicmagnetization．ThemodelcanacquirethetestedresultsofMFLsignalscorrespondingtodifferen

7、tcracks．TheconsistencybetweentheactualphysicalexperimentsandsimulationanalysisoftheMFLsignalsprovedtheeffectivenessandcorrect—nessofthetransientsimulationmode1．Therelationsofthecrackgeometricparameters，suchasdepth，widthandthepeak-valleyvalueofMFLsignalswerediscussed，andtheirr

8、elativecurvedsurfaceplotswerealsodrawn．Theresultsofsimulationanalysi