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原文传递管道内磁场测量与应用研究

论文题名：	管道内磁场测量与应用研究
关键词：	管道缺陷;球形内检测器;磁场测量;特征识别;有限元仿真
摘要：	随着工业生产对能源需求的日益增加，长输油气管道在国民经济中的地位愈发凸显。而由于管道服役时间的逐渐增长，因腐蚀、老化、裂纹、应力等自然因素以及打孔盗油、施工破坏等人为因素造成的管道缺陷、变形以及微小泄漏对管线的安全运营造成了严重的影响。基于球形管道内检测器的管道内磁场研究对管道安全检测具有重要意义。除了能够检测微小泄漏且避免卡堵，通过对内检测器测得管道内磁场的分析，可以对管道中焊缝、阀室、拐点等特征进行识别，从而实现对内检测器以及微小泄漏的定位。然而球形内检测器测得信号呈旋转周期性，无法直观反映管道内磁场实际情况，对管道特征识别以及走向的计算带来了一定的困难。本文则基于球形内检测器对管道内磁场测量、计算及应用进行了研究。　　首先，本文简化了管道内滚动坐标系到平动坐标系的坐标变换关系，与之前的研究结果相互印证，并总结出了管道内平动磁场计算模型。同时，对该模型做了进一步拓展，探讨了当转轴受到随机扰动时对内检测器姿态的影响。　　其次，设计实验与算法对该模型进行了验证。实验包括使用内检测器对不同方向、不同滚动转轴以及放入铁磁管道前后的一段固定长路径上的地磁场进行测量，并利用上述模型计算出平动磁场，再与直接用磁力计对同一段路径测得的平动磁场进行对比，从而验证模型的正确性与实用性。　　然后，采用有限元仿真的方法对管道中缺陷、盗油阀、拐点等特征附近轴线上的磁场进行了仿真分析，探究了缺陷处的磁场分布规律以及磁化方向、尺寸及位置对其影响，并与不同磁化方向下盗油阀处的磁场加以区分，同时研究了拐点处磁场变化规律，然后讨论了上述三者的检测可行性。　　最后，将该模型运用到了一段62公里长的管线实验中，并利用计算得到的管道平动磁场完成了对管线中磁异常点和拐点的检测以及管道走向的计算。同时，本文还提出了使用管道中拐点校正磁异常点的里程和管道走向的方法，校正后的磁异常点的里程与管道走向较校正前有明显改善。
作者：	陈冠任
专业：	仪器科学与技术
导师：	李健
授予学位：	硕士
授予学位单位：	天津大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文