海底管道漏磁检测器的设计与关键技术研究

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1、上海交通大学博士学位论文海底管道漏磁检测器的设计与关键技术研究姓名：黄作英申请学位级别：博士专业：精密仪器及机械指导教师：阙沛文20051001摘蔓海底管道漏磁检测器的设计与关键技术研究摘要管道运输是石油、天然气运输采用的主要方式。管道一旦发生事故，不仅会造成巨大的经济损失，而且对社会和环境也会产生严重的后果，其直接、间接经济损失巨大，修理费用也非常之高。漏磁检测技术是应用最为广泛的管道检测技术，具有适应性强，可靠性好等诸多优点．在对国外管道腐蚀检测器的消化吸收基础上。研制开发适合我国管道实际状况油气管道智能检测系统装置，对我国在役油

2、气管道进行全面检测和安全评价，将管道的安全状况置于运行管理之中，可以防止恶性事故的发生，大幅度降低管道维护、更换费用，具有重大的经济、社会、环境效益。本论文是海洋资源开发技术主题下资源与环境技术领域中的一项国家海洋863项目(No．2001AA602021)重大专项课题“海底管道内爬行器及其检测技术”中的一项关键研究内容。针对海底管道的检测要求，研制成功了管道漏磁检测样机，对漏磁检测器研制中的若干理论和实际问题进行了深入研究。论文在简要介绍了漏磁检测的基本原理的基础上，研究了磁偶极子法对工件表面点状缺陷，裂纹的涌磁场分析，针对以往磁偶

3、极子理论只能处理无限长缺陷的情况，与实际缺陷的局部化特点不相符合的缺点，对磁偶极子理论进行了研究推广并分析了常见三种类型缺陷，并得到了缺陷漏磁场的三维的解析解。论文论述了有限元理论在漏磁检测中的仿真分析方法，介绍了漏磁检测的二维和三维有限元模型和基本分析过程，针对以往研究中二维有限元模型与实际中缺陷形状多数为有限，局部化特点不相符合的问题，本文主要采用三维有限元模型通过仿真实例研究了检钡l器的磁化强度问题、漏磁信号影响因素分析、相邻和复杂耿陷等问题。结果表明，有限元法的正确运用可以节省实验费用并加快实验进度。本文还研究开发了漏磁检测参

4、数化有限元分析系统，使研究中可以摆脱重复而繁琐的分析过程。大大提高分析效率。为缺陷特征库的生成提供了基础。论文还研究了漏磁检测样机的总体设计方案，包括探头单元总体方案的确定、磁敏传感器的选择和布置、材料的选择、漏磁检测探头结构的优化设计。结合实际的设计要求，论述了漏磁信号在线数据采集系统的硬件设计方案，并且对系统的各部分硬件模块(漏磁信号预处理模块，DSP数据处理模块，PCI接口模块)进行了较详细的介绍。论文在分析研究管道和检测过程特点基础上设计了一种新型海底管道缺陷定位系统，该系统的基本原理是利用管道本身的对接焊缝作为定位标记，结合

5、里程计的计里值得到缺陷的精确位置，为我国海底管道维修时缺陷精确定位困难问上海交通大学博士学位论文题提供了一个解决方案。论文介绍了漏磁信号的特点和漏磁信号处理的基本过程，运用小波理论研究了潺磁信号的去噪方法，构造了改进阈值函数，选用db4小渡对信号进行分解和重构，得到了较好的去噪效果并为数据压缩提供了基础。设计了漏磁检测的实验系统，对加工的模拟缺陷进行了实验，对不同缺陷的检测中获得了理想的效果，证明了检测装置设计的合理性，与有限元分析结果进行了对比，结果验证了有限元分析方法的有效性。关键词：漏磁检测，有限元，优化设计，缺陷，管道本论文受

6、国家“十五”863项目(No．2001AA602021)资助。Ⅱ摘要DesignandKeyTechnologyResearchonMagneticFluxLeakageInspectionToolofSubseaPipelinetransportationisthemainwayforpetroleumandnaturalgastransportation．Pipelineaccidentwillnotonlyleadtoenormouseconomiclosses，butalsocauseseriousconsequencetos

7、ocietyandenvironment．Thedirectandindirecteconomicloseswillbeenormous．andtherepairingexpenseswillbeveryhigh．nleMFLtechnology,withgoodadaptability,reliabilityandotheradvantages，isthemostpopularpipelinedetectiontechnology．Onthebaseofstudyingandabsorptionofpipelinedetection

8、devicefromabroad．theresearchanddevelopmentofoil&gaspipelineintelligentdetectionsystemdevice，whichsuitsourcount