基于有限元分析的管道漏磁检测信号识别技术.pdf

《基于有限元分析的管道漏磁检测信号识别技术.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、大庆石油学院学报第34卷第5期2010年10月JOURNAL�OF�DAQING�PETROLEUM�INSTITUTE�V�l.34N�.5Oc�.2010基于有限元分析的管道漏磁检测信号识别技术戴�光�杨海英�于永亮(东北石油大学机械科学与工程学院�大庆�163318���摘�要�利用有限元方法�建立管道漏磁检测的数值仿真模型�得出缺陷�补板�焊缝�法兰及支管等管道部件的漏磁场分布状况�对比缺陷与各管道部件漏磁场分布曲线�将漏磁曲线峰值�跨度及多传感器信号作为识别缺陷漏磁场与管道部件漏磁场的特征参数.关�键�词�管道�漏磁检测�有限元分析�信号识别中图分类号�T

2、E988�U178���文献标识码�A���文章编号�1000�1891(2010�05�0122�05当今对漏磁信号识别的研究方向可分为缺陷类型的识别与管道部件识别�其中对缺陷类型识别研究较多�如2006年�康中尉对直线型裂纹的检测信号和非直线型裂纹的检测信号进行分析�为这两类裂纹缺�1�陷的识别提供了依据.2006年�宋小春等利用小波分析的方法对水冷壁管缺陷识别进行研究�提出一种基于奇对称小波变换的模极大值缺陷识别和分类方法.在对检测信号进行相应的去噪处理后�对采集的漏磁信号进行小波变换�并提取相应的特征量�根据提取的特征量对漏磁信号进行分析�探讨了基于下拨变�

3、2�换的内�外表面局部缺陷的分类方法.目前对管道部件的识别研究较少�该类研究往往是对采集的漏磁信号进行定性分析�通过人为判断来实现的�如2009年�余文来对管道漏磁检测缺陷识别技术进行研究�对管道上的焊缝�套管�表面裂纹�三通�阀门等部件的漏磁场特点进行定性分析�进而实现对这些部件的�3��4�识别.笔者利用有限元方法建立管道漏磁检测模型�得到管道部件及缺陷产生的漏磁场�对其产生的漏磁场进行特征分析�通过所选定的特征量实现这两类漏磁信号的识别.1�有限元分析模型在分析缺陷漏磁场分布状况时�一般基于静态模型�以近似模拟动态的检测过程�模型结构见图1.将管壁上磁力线发生

4、弯曲的异变部分(缺陷或管道部件�建立在两磁极间距的中心位置�在距管道内壁1mm处�以此异变部分的中线为中心�沿管道轴向建立路径�然后提取此路径上的漏磁通密度分量�即可获�5�得异变部分所产生漏磁场的径向与轴向磁通密度曲线.当异变部分尺寸过大�两磁极对漏磁场的影响不可忽略时�应采用动态有限元模型进行分析�其模型结构见图2.根据检测仪的行进方向�行进速度�传感器的采样频率等参数�模拟实际检测过程中传感器经过管壁上异变区域的整个过程.由于传感器是沿圆周图1�管道漏磁检测静态分析结构图2�管道漏磁检测动态分析结构收稿日期�2010�06�20�编辑�任志平��基金项目�全国

5、高校博士点青年教师基金项目(20092322120001��黑龙江省自然科学基金项目(A200907���作者简介�戴�光(1954-��男�教授�博士生导师�主要从事化工过程机械和现代无损检测方面的研究.�122�第5期���������������戴�光等�基于有限元分析的管道漏磁检测信号识别技术排列的�所以在距管道内壁1mm�沿磁化结构中心所在截面建立圆弧路径�根据传感器的分布位置提取计算结果�模拟每个传感器探测的漏磁场数值.文中管道部件产生的漏磁场不可忽略�且为使识别时缺陷与管道部件漏磁场数据在相同条件下产生�故采用动态分析模型�分别对缺陷及管道部件漏磁场进

6、行数值分析.2�漏磁场有限元分析2.1�缺陷管道模型选用�159mm管道�外壁腐蚀缺陷应用圆锥形缺陷模拟�并按照缺陷尺寸分为2组�一组缺陷深度恒为1mm�半径分别为2�4�6�8�10mm�另一组缺陷半径恒为6mm�深度分别为1�2�3�4�5mm.根据磁通量密度曲线�分析缺陷漏磁场分布规律�为了获得检测过程中传感器所采集到的漏磁场信息�按照漏磁检测动态有限元分析结果提取�在任意时刻�在提取路径上获得缺陷漏磁场磁通量密度的径向和轴向分量�然后以距缺陷中心的距离为横坐标�磁通量密度分量为纵坐标作曲线(见图3和图4).图3�不同缺陷深度时漏磁场磁通量密度随深度变化曲线图

7、4�不同缺陷半径时漏磁场磁通量密度随深度变化曲线��缺陷漏磁场的轴向分量只有1个正峰值�径向分量有一正一负2个峰值.由图3可见�随着深度的增加�缺陷漏磁场磁通量密度曲线形状基本没有变化�只有峰谷值发生变化�缺陷漏磁场径向和轴向磁通量�6�密度的峰值都有增大趋势.由图4可见�当腐蚀缺陷的半径大于2mm后�随着缺陷底面半径的逐渐增大�即宽度的逐渐增大�其径向漏磁场磁通量密度正负峰值之间的间距逐渐增大�峰值变化趋于平缓�轴向磁通密度峰值随着缺陷宽度的增大不断减小�但轴向磁通分布曲线两拐点之间的距离随着缺陷宽度的增大而逐渐增大.由此可得�缺陷漏磁场随着缺陷深度和半径变化