利用时域叠加的声学成像法定位埋地PE管道

针对现有埋地管道探测技术难以确定聚乙烯(PE)管道埋深且通常对管线走向的探测误差较大的问题,提出了优化的时域叠加声学成像法。利用该方法对仿真信号进行直达波与表面波消除、反射波提取和成像定位处理,验证了方法的可行性。最后,对埋深0.4 m和1.0 m的PE管进行定位测试实验,最大管线平面定位误差分别为0.179 m和0.240 m,说明该方法基本满足较好埋地条件PE管道探测的需求。

基于井下环空参数的溢流智能预警技术研究

随着油气勘探开发向复杂地层发展,钻井过程中发生井喷的风险增加,而溢流是井喷的前兆,所以早期溢流预警是实现安全井控预防的关键方向。针对传统预测算法在基于地面参数进行溢流预警时未分析溢流严重程度以及预测准确度不高的问题,通过对溢流征兆及溢流发生机理的研究,在利用环空电磁流量系统及其他系统直接测量井下近钻头处的环空流量和其他环空参数的基础上,建立了一种基于人工智能算法——随机森林的溢流智能预警模型来对溢流严重程度进行分类预测。为了验证该预警模型的可行性,通过搭建模拟实验平台进行测试,并与常规的BP神经网络相比较,结果显示该方法正确率高达92.68%,其分类预测的准确性明显高于BP神经网络。研究结果验证了随机森林模型进行井下溢流预警的可靠性,很好地实现了溢流的早期预警,为钻井提供了安全技术保证,具有较好的应用前景。

分布式光纤的沙漠埋地油气管道入侵信号识别

针对沙漠埋地油气管道服役环境、破坏情况和威胁管道安全的第三方入侵情况,容易引起入侵振动信号的有效特征提取和准确分类识别困难的问题,提出一种沙漠埋地油气管道入侵信号特征识别方法。该方法首先利用分布式光纤采集管道沿线入侵振动信号;然后通过改进的总体平均经验模态分解(MEEMD)法分解振动信号得到信号的固有模态函数(IMF)分量;进而提取IMF分量的能量以及MEEMD能量熵组成特征向量;最后将该特征向量输入到极限学习机(ELM)分类识别模型。实验结果表明,该方法能够实现敲击管道、人工挖掘、机械施工和沙暴天气4类事件识别,并与BP神经网络和支持向量机识别模型进行对比,该方法总识别准确率达到了94%,识别速度更快。所提方法对分布式光纤沙漠埋地油气管道监测具有重要参考意义。

基于新型正八边形励磁线圈的高精度电磁流量测量技术研究

电磁流量计作为一种高效、精确和便捷的流量测量仪表,被广泛的应用于工业流体测量、油田钻井液的测量和血液测量等导电流体的测量。受外界扰动和流速分布的影响,电磁流量计在进行流量测量过程中仍然存在测量精度不高的问题,改进电磁流量计励磁线圈结构是提高精度的重要手段之一。本文基于新型正八边形励磁线圈实现了电磁流量测量精度的提高。首先,在研究权重函数优化原理的基础上,通过分析正八边形线圈的磁场理论模型得出了基于均匀磁场理论的电磁流量计优化思路;其次,基于有限元分析软件建立了正八边形励磁线圈电磁流量计的仿真模型,确定了正八边形励磁线圈磁场分布最优的结构参数,并通过对比圆形和方形线圈同等条件下的权重函数分布,证明了正八边形线圈权重函数分布均匀性优势;最后,搭建实验平台,通过磁场测试实验和流体测试实验进行验证。磁场测试结果表明,正八边形线圈电磁流量计磁感应强度在管道中心区域能够维持在2.063 mT左右,总体磁感应强度波动范围在0.11 mT以内,说明正八边形线圈磁场具有良好的均匀性;流体测试结果表明,当流量在0.743~2.582 m/s时,单点相对示值误差最大仅为0.950%,系统重复性误差在1.034%以下,经过优化后的系统提升了测量精度,这对后续电磁流量测量计的励磁线圈设计具有指导意义。

基于时域叠加的声学埋地PE管道定位新方法

聚乙烯(PE)管道凭借耐腐蚀、使用年限长等优点在城镇中、低压埋地燃气管网建设中被广泛应用,但由于管道信息系统不完善,且已有的埋地PE管道定位技术还不成熟,导致管道位置不明确,易造成施工建设中对管道的损伤和破坏。为此,基于弹性波反射原理,建立了弹性波在土壤—PE管道介质中的传播理论模型,提出了基于时域叠加的埋地PE管道定位新方法,并通过有限元仿真分析和现场管道定位测试验证了该定位方法的可行性。研究结果表明:(1)土壤中传播的声波可分为纵波和横波,其在土壤—PE管道分界面将发生反射、透射以及波形转换,其中反射回地面的弹性波含有地下管道位置信息,因此可利用反射回波信号来定位埋地PE管道;(2)使用时域叠加法对仿真得到的6路检波器信号进行处理并对定位区域成像,由成像图可较准确地定位出埋地PE管道,图中颜色最亮的单元几何中心点表示的是埋地PE管道的顶点;(3)分别进行了埋深为0.5 m、1.0 m、1.5 m的PE管道定位测试,最大定位误差依次为0.090 m、0.243 m、0.304 m,即管道埋深越大,定位误差越大。结论认为,该方法计算得到的定位精度可以满足现场定位埋地PE管道的需要,研究成果可用于指导声学埋地PE管道探测定位装备的研发。

气侵对井下环空流量电磁测量系统的影响研究

井下环空流量电磁测量系统可以实时获取井下环空流量信息,但环空流道侵入的气体会对其测量结果产生影响,导致测量系统无法准确对钻井过程中出现的溢流和井喷问题进行预警。针对环空流量电磁测量系统受气侵影响的问题,研究首先通过建立气侵对环空流量电磁测量系统影响的理论模型,获得了环空流量电磁测量系统虚电流密度函数;其次,采用有限元仿真软件对侵入气体的不同存在状态进行动态模拟,分析环空流量电磁测量系统的虚电流分布规律;最后,搭建模拟实验平台进行不同两相混合流量下的含气率影响实验。实验结果表明,随着环空流道内两相混合流体含气率在0%~5%范围内增加,不同两相混合流量下的环空流量电磁测量系统输出电压均呈现下降趋势,采用二次函数拟合不同两相混合流量下环空流量电磁测量系统输出电压与含气率关系,可决系数R~2在0.98以上,拟合残差e小于0.011;最终通过归一化的输出电压与含气率关系式校正环空测量流量。研究成果可用于降低气侵对测量结果的影响,提高井下环空流量电磁测量系统的测量精度。

背压对并列双支管内高压成形充模能力与壁厚的影响

为了探究并列双支管内高压成形过程中管件成形性能,本文采用数值模拟方法研究了背压对管件充模能力以及壁厚的影响。结果表明：在最大内压和轴向进给量不变的情况下,相比无背压冲头的加载路径,具有背压加载路径的并列双支管的充模能力提高5.6%,支管顶部最大减薄率降低39%,有效防止了管件破裂。背压加载路径有效提高管件的充模能力和延缓壁厚减薄,从而提高管件成形性能。随着背压冲头后退速度增加,并列双支管的充模能力基本不变,最大减薄率和支管高度增大。

压边力对盒形件拉深性能的影响分析

对盒形件拉深成形的机理进行了研究,借助有限元分析软件Dynaform对盒形件成形过程进行了模拟。针对冲压成形过程中压边力对盒型件拉深性能的影响进行了研究,分别模拟了4种不同压边力下的盒型件成形过程,得出零件的成形极限图以及厚度变化数据,零件的最大变薄率随着压边力的增大而增大,最大增厚率的变化规律则相反。对于本文研究的盒型件,最佳的压边力大小为400kN,盒型件的最大变薄率为28.56%,最大增厚率为8.34%,满足成形要求。

激光-电弧复合焊接技术研究现状

激光-电弧复合焊将激光和电弧两种焊接热源结合,使得两种焊接方式优势互补,能有效提高焊接效率和焊接质量,应用前景十分广泛,受到国内外研究人员的重视。本文介绍激光-电弧复合焊接技术的发展现状,阐述了复合焊接热源间的复合方式和它们的相互影响机理,包括熔滴过渡分析、匙孔和熔池分析等,同时对激光-电弧复合焊接检测技术进行了展望。

基于改进TLD算法的激光视觉传感型焊缝跟踪

为了解决基于线激光视觉传感的焊缝中心位置定位精度不高的问题,采用了一种基于改进跟踪-学习-检测(TLD)算法的焊缝跟踪方法。由激光视觉传感器实时获取焊缝图像,采用将跟踪器与检测器结合的TLD算法实时跟踪焊缝特征点,同时通过在线学习机制更新分类器参量。在此基础上对激光条纹图像截取感兴趣区域,大幅减少检测器的搜索区域;根据激光条纹光强分布特性,结合纠偏方向选取跟踪器有效特征点,以此提高算法效率,对不锈钢板V型焊缝和搭接焊缝进行跟踪试验。结果表明,跟踪与检测可实现共同定位焊缝中心位置,其融合的焊缝跟踪方法能够准确地提取焊缝特征点,两种焊缝跟踪平均绝对误差分别为0.062mm和0.052mm。此方法为提高焊缝跟踪精度提供了依据。

热型连铸技术研究现状

介绍了热型连铸技术的原理,阐述了该技术的主要成型方式、工艺特点以及设备的主要结构,论述了近十年热型连铸技术的研究现状,并对该技术进行了展望。

交变磁场下焊接缺陷磁光成像特征分析

研究焊接缺陷磁光成像检测方法,基于法拉第旋转效应,分析交变磁场下焊接缺陷磁光成像特征与漏磁场之间的关系。建立焊接缺陷的三维有限元模型,对不同类型和宽度的焊接缺陷漏磁场分布进行模拟,并在交变磁场激励下对不同焊接缺陷进行磁光成像无损检测试验,通过试验验证了焊接缺陷检测模型的有效性。研究结果表明,漏磁场分布与缺陷的类型和宽度密切相关,随着宽度增大,缺陷漏磁场的磁感应强度垂直分量亦增大;在相同宽度下,未熔合、表面裂纹、亚表面裂纹和无缺陷磁光图像灰度峰谷差值呈递减趋势,磁光图像灰度值可与漏磁场强度相匹配;所建焊接缺陷模型和磁光成像试验能有效地描述不同焊接缺陷对漏磁信号和图像灰度值分布的影响,有助于提高焊接缺陷检测和质量评估。

液压成形的T2紫铜三通管微观组织研究

对液压成形后的T2紫铜三通管的直壁、拐角、顶部进行了微观组织及硬度分析。从受力和微观组织两方面分析了顶部易破裂的原因。运用XRD测试手段分析了顶部、拐角、直壁的位错密度变化。结果表明,组织中出现孪晶,晶粒被拉长成板条状,三通管的拐角处硬度最大,顶部硬度最小。顶部位错密度增加最多,拐角位错密度增加最少。

金属效应ABS/Al注射件的反射率、颜色与力学性能

ABS/Al复合材料可以通过注射工艺直接制造出具有金属闪光效果的注射件。实验结果表明:当Al颜料含量相同时,粒径越大,铝片粒子的数目越少。反射率,白度指数(WI)和明度L*的值均随着Al颜料粒径的增加而下降,而随着含量的增加而上升;Al颜料在ABS/Al注射件中不仅具有应力集中的作用,而且还存在着不同的断裂方式。因此,拉伸强度随着Al颜料粒径的减小而增大,而冲击强度随着Al颜料粒径的变小反而下降,尤其是Al颜料粒径为10μm时,冲击强度下降到最小值,与纯ABS相比,下降比例超过了39%;Al颜料的含量越高,冲击强度和拉伸强度的数值越小。

埋地非金属管道雷达探测成像定位方法研究

非金属管道在地下管网建设中得到广泛应用。探地雷达法作为地下公共设施主要检测方法之一,常被用于地下非金属管线探测中。由于探测过程中存在非金属管道回波信号微弱、地下结构复杂、波速难以精确估算等问题,使雷达探测成像及定位成为难题。针对上述问题,研究了适用于埋地非金属管道的波速估算和回波信号处理方法,提出了空间频域插值成像和二值化定位算法;通过数值仿真验证了所述成像定位方法的可行性,并进行了0.400、0.600和1.100 m埋深的非金属管道现场测试。实验结果表明,所提方法能够有效消除双曲线效应,探测区域的成像定位误差分别为0.006、0.006和0.012 m,满足埋地非金属管道定位需求。研究成果可为埋地非金属管道成像及定位提供技术支持,有益于提高探地雷达对地下非金属管线的探测精度。

柱状晶Cu-Al-Be形状记忆合金横向压缩的性能研究

用热型连铸法制备直径6 mm的柱状晶Cu-Al-Be合金棒,从中制取2 mm×2 mm×4 mm的矩形试样。采用循环加载压缩实验,研究热型连铸柱状晶Cu-Al-Be合金棒横向(垂直于定向凝固方向)压缩的力学性能。结果表明:压缩前试样平均晶粒尺寸约为1 mm,晶界的取向差分布不均匀,压缩后可恢复超弹性应变为1%,应变超过1%后即产生残余变形。卸载后,经过约10 min,试样基本能完全恢复,说明试样发生应变回复滞后。

进给冲头对并列双支管成形性能的影响

采用有限元分析法与实验相结合的方式分析了五种不同进给冲头长度对内高压成形并列双支管高度与壁厚分布的影响。结果表明:随着冲头长度的增加,支管高度提高,支管顶部管壁壁厚增大,支管顶部壁厚减薄量逐渐减小。有限元分析结果与实验结果基本一致。

探地雷达检测混凝土内含水量梯度

由于水分是引起混凝土劣化的主要原因之一,混凝土含水量的检测问题也成为近年来的研究热点。利用材料的毛细管效应设计了一个吸水试验装置来模拟混凝土中的水分传递。其主要目的是通过电磁(EM)导波监测水分在混凝土板中随时间的变化过程。混凝土的渗吸试验中使用了新的经验模型arctan(x),且以γ射线的测量结果作为试验的参考数据。结果显示,融合使用多层波导(WG)模型和探地雷达(GPR)检测,可以有效估计混凝土板的内部梯度曲线。

智能温湿度采集仪的研制

文章介绍了一款以32位微处理器STM32为硬件基础研发的智能温湿度采集仪和上位机数据处理软件。采集仪实现32路通道温度、湿度的并行测量,自动识别传感器的类型。上位机数据处理软件能科学处理实验数据,自动生成记录和证书。本文从硬件原理、程序控制逻辑、上位机数据处理软件三方面叙述了采集仪的技术特点。采集仪严格依据JJF 1101-2003《环境试验设备温度、湿度校准规范》规定实施空间布点、采集、处理数据、生成记录证书,实现环境试验设备的自动化检测。

赋值传感器的研制

文章介绍了以铂电阻、K型热电偶、S型热电偶、C型热电偶、湿敏电容为感应元件的赋值传感器。赋值传感器具有自校准、高精度、通用性、互换性特点。校准的数字传感器是将放大器、AD转换、通讯做成集成模块,集成模块和不同感应器配套连接就成为相应的数字传感器。目前铂电阻传感器在(-200~300)℃测温精度为±0.1℃,热电偶在(0~1500)℃测温精度为±0.01t℃,湿敏电容型传感器在(10~99)%RH精度为±1.5%RH。