油气管道组合缺陷漏磁检测信号数值模拟研究

为解决管道组合缺陷之间漏磁检测信号互相干扰,难以识别的问题,采用有限元方法建立仿真模型,研究管道内外、不同形状缺陷以及内外组合缺陷邻近情况下的漏磁场检测信号规律。研究结果表明:管道缺陷的漏磁检测信号在其轴向和径向分量上均存在显著差异;组合缺陷的检测信号存在相互干扰且具有一定的叠加性;当缺陷深度约为管壁厚的10%、25%、40%时,轴向信号干扰距离分别约为缺陷长度的1倍、2倍、3倍,径向信号干扰距离均约为长度的4倍,组合缺陷径向信号的互相干扰程度大于轴向信号,缺陷深度对轴向信号的影响大于径向信号。研究结果可为油气管道组合缺陷的识别提供理论依据。

基于混合注意力机制的管道漏磁缺陷分类实验

该文将管道漏磁缺陷分类任务设计成应用型教学实验。该实验使用迁移学习的方法,调用预训练模型ResNet50,并插入主流的注意力机制(SE、CA、ECA、CBAM)进行对比分析。同时,利用Grad-CAM++可解释算法对模型内部的识别逻辑进行可视化,以便帮助学生更好地理解模型。实验结果显示,插入注意力机制的最优模型准确率达99.7%,能够有效识别管道中的正常情况和分类缺陷情况。该实验依托高性能计算机硬件和最新的Pytorch2.0软件包搭建了深度学习平台,有助于培养学生的创新意识和科研能力,也是对多学科交叉融合人才培养模式的探索和实践。

拱顶储罐罐顶缺陷漏磁检测技术研究

针对拱顶储罐在长期使用过程中,罐顶因环境因素和储存介质的影响造成内外壁腐蚀损伤而严重威胁储罐安全运行的问题,对拱顶储罐罐顶进行了缺陷漏磁检测技术研究。建立了罐顶漏磁检测三维模型,并采用有限元分析方法对该模型进行求解;分析不同影响因素对漏磁信号特征的影响,通过对漏磁场峰值的拟合,得到了不同影响因素对罐顶缺陷漏磁场的影响规律。结果表明,外壁半球形缺陷漏磁检测信号峰值与缺陷半径符合线性拟合规律,内壁半球形缺陷漏磁检测信号峰值与缺陷半径符合二次拟合规律,加强肋处形成的漏磁检测信号与缺陷检测信号波形相反。通过试验验证了漏磁检测方法能有效检测储罐罐顶的缺陷,并能确定缺陷的深度和位置。

抽油管的在线漏磁检测技术

由于复杂的工况,抽油管的内、外壁极易发生损伤。目前,抽油管的检测方式主要是将抽油管抽离油井后送至后线检测场地进行检测,造成了时间、人力、物力的浪费。采用漏磁检测方法,开展了抽油管在起管或下管过程中的在线检测;设计了瓦片式磁化结构,建立抽油管漏磁检测的三维仿真模型;针对抽油管的腐蚀缺陷,改变缺陷尺寸参数,研究了缺陷漏磁场的分布特性;研发了抽油管在线漏磁检测系统,在实验室和油田作业现场对抽油管进行在线检测试验。试验结果表明,该系统能够快速高效地完成抽油管的在线检测,为抽油管的损伤监测提供了一些参考。

钢丝绳芯传送带损伤的漏磁检测

钢丝绳芯传送带是用于输送物料的高强度传送带,广泛应用于采矿、建筑、冶金等领域,其在长时间运行后,内部钢丝绳会出现断丝、磨损等缺陷,影响生产安全。基于漏磁检测技术开展了钢丝绳芯传送带的损伤检测,首先建立了含有不同类型和不同截面积损伤的传送带漏磁检测有限元模型,分析了缺陷漏磁场空间分布特性和变化规律,然后在实验室条件下开展传送带漏磁检测试验,采用滑动平均降噪与小波降噪相结合的方法对检测信号进行降噪处理,降噪后的信号能够清晰地显示出缺陷损伤严重程度。仿真和试验结果表明,漏磁检测技术能够检测出钢丝绳芯传送带中不同类型和不同截面积的损伤,能够为传送带使用和维护提供决策依据。

基于有限元的管道三轴漏磁检测信号分析

采用有限元分析的方法建立油气管道漏磁检测模型,结合实际管道漏磁内检测三轴传感器原理,将缺陷漏磁场矢量分为周向、轴向和径向三个方向进行研究,得出管道漏磁检测缺陷漏磁场空间分布特性。

基于自发漏磁效应的钢丝束多点断丝损伤检测研究

斜拉索的完整性对斜拉桥的服役安全至关重要。针对斜拉索突出的断丝损伤问题,本工作利用37根钢丝排列组成平行钢丝束模拟拉索试件,设置了不同工况模拟拉索的断丝状态,分析漏磁信号曲线变化特征并构建了特征指标(B_(sd))以定量评估拉索的断丝损伤程度。结果表明:不同断丝率下磁感应强度法向分量(B_(z))曲线两极值间水平间距与断丝宽度呈良好的线性正相关,且极值间距的变化对断丝率的影响不敏感;磁感应强度切向分量(B_(x))、B_(z)值在相同断丝宽度、不同断丝率条件下的增量比在相同断丝率、不同断丝宽度条件下的增量大,说明漏磁信号受断丝率的影响更大;采用二次多项式可以较好地拟合断丝宽度、断丝率与特征指标之间的相关性,不同影响因素与指标的拟合优度均大于0.95;随断丝宽度和断丝率的增加,拟合曲线与曲面的斜率都逐渐减小;通过特征指标在不同影响因素下的增量分析,验证了断丝率对漏磁信号的影响大于断丝宽度。

海底管线漏磁检测器数据失效率研究与改进

为解决海底管线漏磁检测器数据失效率高这一难题,运用调查分析、测试测量、现场试验3种方法,结合关联图找出探头保护壳被磨穿、收装球时球体不同轴、漏磁检测器与球筒磁力吸引3个影响最大的因素,提出改用氧化锆保护壳、制作漏磁检测球收装工具的改进措施。现场试验表明,改进措施具有较高的实用价值。

抽水蓄能机组励磁绕组匝间短路漏磁检测研究

抽水蓄能机组定子铁心背部漏磁场可有效反应励磁绕组的运行状态,通过对励磁绕组匝间短路前后的漏磁特征进行研究,以实现对其匝间绝缘健康水平的在线监测。首先,推导励磁绕组健康状态与匝间短路状态下的漏磁表达式,得到不同状态所对应的磁密特征谐波;其次,搭建发电容量为278 MVA的抽水蓄能机组二维有限元仿真模型,据此分析匝间短路故障前后径向漏磁及切向漏磁时/频域特征的演变规律,并得到空载工况的径向、切向漏磁峰值分别为111、102μT,负载工况的径向、切向漏磁峰值分别为115、112.5μT,可为漏磁传感器选型提供参考;最后,通过在同步发电机定子铁心背部加装磁通门传感器,采集不同匝间短路程度下的径向、切向及轴向漏磁信号,获其空载工况峰值分别为51.9、40.4、28.2μT,负载工况峰值分别为56.5、47.3、38.4μT,动模机组监测结果证明了,漏磁信号时域特征波形及频谱特征谐波变化可有效表征励磁绕组匝间绝缘健康水平,为励磁绕组匝间短路状态监测拓展了新的技术路径。

油气管道漏磁数据处理和缺陷识别量化方法的研究进展

漏磁法是最稳定的无损在线检测技术之一,用于评估油气管道的健康状况。从通道基线校正、异常值判别、数据缺口的恢复和滤波四个方面阐述了漏磁数据预处理的方法和步骤;结合漏磁数据缺陷的峰谷值等显性特征,总结了不同特征提取方法下缺陷信号的本质特征;介绍了基于支持向量机、神经网络、图像处理和形态学等方法构建缺陷反演模型。最后,从数据预处理和缺陷识别量化两方面展望了漏磁信号处理未来的研究方向。

基于磁膜包覆技术的碳纤维复合芯压接缺陷漏磁检测方法研究

双碳背景下,碳纤维复合芯导线具有环保、节能特性,有着良好的应用前景,但其芯棒较脆且不耐弯折,针对钢锚处压接部位质量检测暂无行之有效的方法,严重制约着该技术在输变电工程中的推广。为此,以横截面积为40 mm 2的碳纤维复合芯导线及耐张段压接金具为研究对象,通过磁性薄膜包覆的方式,提出了一种基于漏磁法的碳纤维芯棒压接缺陷检测方案。首先,构建了磁膜包覆后压接金具漏磁场分析模型,探究了漏磁装置的磁极间距L、径向气隙λ、探测靴深度h和宽度d在断裂和少压两种缺陷工况下对信噪比的影响,得出L=55 mm、λ=3.5 mm、h=7 mm、d=12 mm时,信噪比效果较好。在此基础上,通过增大断裂尺寸和少压程度,得出断裂漏磁场轴向分量呈现单峰值,径向分量呈现双峰值,而少压轴向和径向分量与之相反。最后,结合试验结果验证了所提出方案的可行性。结果表明:磁性薄膜具备反映碳纤维芯缺陷状态的能力;试验中发现,缺陷信号形态学特征体现为倒“V”形,与理论分析相符。研究成果可为碳纤维复合芯棒钢锚处压接质量检测提供一种新思路。

改进Canny算子的小管径弯头漏磁缺陷图像量化方法

弯头作为管道的重要组成部件,受流体冲刷侵蚀等形成的缺陷对其安全运行构成威胁。漏磁检测是管道缺陷检测的有效技术,缺陷的精确量化具有重要意义。为了研究小管径弯头不同位置缺陷图像规律,并提高缺陷量化精度,提出一种改进Canny算子的小管径弯头漏磁缺陷图像量化方法。通过建立小管径弯头漏磁内检测仿真模型,分析了弯头不同位置处金属损失缺陷的图像规律。采用形态滤波和OTSU优化Canny算子,结合图像处理方法构建了缺陷图像量化模型,并对弯头不同位置缺陷深度量化做修正处理。实验结果表明,弯头不同位置缺陷在图像上呈现出明显的差异性,量化模型对缺陷长度和宽度的量化具有较高的精度,误差均小于2 mm。缺陷深度的量化误差较大,修正后深度量化的精度为86.34%,满足金属损失缺陷量化精度需求。该方法可实现缺陷漏磁图像量化处理,对管道漏磁缺陷量化具有一定意义。

小管径弯头畸变漏磁缺陷图像智能识别方法

为了解决小管径弯头不饱和磁化造成的缺陷漏磁信号图像畸变问题,实现弯头畸变漏磁缺陷图像智能化、高精度识别,提出一种小管径弯头畸变漏磁缺陷图像智能识别方法。采用MSRCR-HF图像增强算法处理弯头缺陷畸变图像,并在YOLOv5网络中集成CBAM和SPD-Conv模块进行网络优化,通过仿真建立弯头缺陷数据集输入网络中进行训练和测试。结果表明,提出的MSRCR-HF算法能有效解决弯头漏磁缺陷图像畸变问题,改进的YOLOv5模型在建立的数据集上具有较高的识别精度,矩形槽缺陷识别精度为95.5%,半球形缺陷识别精度为93.0%。该方法对于小管径弯头畸变漏磁缺陷智能识别具有较高的可行性,可提高管道安全检测效率。

锅炉水冷壁管鳍片对漏磁检测影响的分析

漏磁检测技术可应用于锅炉水冷壁管内腐蚀缺陷的检测中,而锅炉水冷壁管的鳍片会对漏磁检测产生影响,因此,对有无鳍片的水冷壁管建立三维模型,分别分析缺陷处漏磁场的空间分布状况,并进行对比,最后开展了试验验证。试验结果表明:有无鳍片水冷壁管的漏磁场强度均随腐蚀缺陷尺寸的增大而增大,两者趋势相同;鳍片的存在会分走一部分磁场,使缺陷处的漏磁场强度减弱,漏磁信号变小,漏磁特征信号强度下降40%左右。试验能够为漏磁检测技术在锅炉水冷壁管中的应用提供理论支撑。

基于磁敏调向的钢丝绳漏磁检测绳股信号抑制方法

分析钢丝绳漏磁检测方法中绳股信号的形成原因,提出了基于磁敏调向的钢丝绳漏磁检测绳股信号抑制方法,且搭建了消除绳股信号特征的磁敏调向试验装置,通过试验对比分析了不同磁敏方向的绳股信号特征,最终确定了抑制绳股信号的最佳磁敏调向。结果表明,该方法极大地抑制了绳股噪声信号,提高了钢丝绳损伤信号信噪比。

掺氢天然气管道氢损伤管外漏磁检测机构设计

掺氢天然气管道受氢损伤等因素影响,容易产生缺陷进而导致管道失效,因此需要定期对掺氢管道进行检查。通过对掺氢管道的主要缺陷产生机制和缺陷特征进行分析,得到主要的缺陷形式,设计一种针对掺氢管道氢损伤的管外漏磁检测机构对管道进行缺陷检测,利用Maxwell进行漏磁检测仿真模拟,采用响应面法建立检测探头各参数与轴向漏磁曲线峰谷差值、吸附力和成本之间的函数,得到探头的结构参数最优组合。最后搭建实验台,利用单组探头进行单通道的漏磁检测。结果表明:与未优化结构对比,优化后管外缺陷检测效果提高26.2%,管内缺陷检测效果提升11%,探头与管壁吸附力降低56.7%,探头成本降低14%,检测效果得到提升;优化探头不仅能检测到已成型的比较明显的掺氢管道缺陷,也可以在缺陷形成早期管壁损失达到整体壁厚40%时将其检测出来。缺陷检测实验验证了文中设计方案的可行性。

多通道钢丝绳的漏磁检测信号融合方法

分析了现有钢丝绳漏磁检测系统中存在的损伤信号幅值较小、前端多个磁敏元件处理方式较为简单等问题,提出了一种钢丝绳漏磁检测系统中的多通道信号融合方法。首先从磁敏元件阵列的角度出发,提出了多种磁敏元件阵列方式;其次从信号处理模拟电路的角度出发,设计了多通道信号融合硬件电路;最后,针对钢丝绳进行了实际测试,验证了此方法的可行性。

基于深度学习的管道漏磁缺陷智能检测方法

油气管道安全运输对于能源供应和经济发展都具有重要意义。对管道缺陷进行识别检测是管道系统健康管理中的重要环节,漏磁(MFL)检测是管道缺陷检测的有效手段。针对现有深度学习算法中小缺陷检测精度低的问题,文章提出了一种改进的RetinaNet算法(DAB-RetinaNet)用于管道漏磁图像的智能检测。在缺陷数据集上的评估结果表明,与其他经典的检测器相比,该方法具有更好的识别精度。

小管径管道弯头缺陷漏磁信号量化方法

漏磁内检测器通过小管径弯头部位时提离值发生改变,检测的缺陷漏磁信号与直管有较大差异性,传统量化方法的适用性有待研究。通过建立弯头及直管的三维漏磁仿真模型,获取三轴缺陷漏磁信号,并提取其中的多模态特征参数以构建样本库,再将特征样本作为输入融合粒子群优化的动态神经网络,分别构建弯头和直管量化模型,以建立漏磁信号与缺陷尺寸的三维映射关系。研究结果表明:本量化方法对弯头缺陷长度、深度和宽度的量化准确率分别达到94.2%、94.4%和95.0%,结果优于BP神经网络,可为小管径弯头缺陷量化提供一定依据。

变板厚漏磁信号有限元仿真分析

为了分析漏磁检测中不同缺陷深度及测试件厚度对缺陷漏磁信号的影响,基于漏磁检测技术基本原理,借助COMSOL有限元仿真分析软件,采用横向励磁方法对圆柱缺陷的漏磁场分布特征进行三维有限元模型建立,对缺陷漏磁场在不同影响因素条件下进行了仿真研究。结果表明,得到的漏磁场磁力线与理论分析结果一致;测试件厚度及缺陷深度均对不同缺陷半径有不同的检测性能,根据所提的评价方法来区分检测性能的优劣,最终得出对于不同测试板厚度的恒深度(8 mm)缺陷及测试板厚度的40%缺陷深度,均适用于12~32 mm测试件厚度的磁化器结构参数。研究结果对励磁结构的优化设计具有一定的参考价值。