WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 10 | 11 || 13 | 14 |   ...   | 17 |

Повышение эффективности магнитометрического метода дистанционного контроля технического состояния подземных магистральных трубопроводов

-- [ Страница 12 ] --

Математическое моделирование магнитного поля трубопровода с Математическому моделированию магнитного поля трубопроводов с дефектами до настоящего времени не уделялось достаточного внимания. Лишь в работе Селезнева В.Е. «Основы численного моделирования магистральных трубопроводов» рассмотрен расчет магнитных полей, в программном комплексе ANSYS, и изучены магнитные поля внутритрубного дефектоскопа. Была поставлена задача расчета магнитных полей трубопроводов с дефектами, измеряемых трехкомпонентным дистанционным магнитометром. Ранее получены аналитические выражения для магнитного поля бесконечно длинного сплошного цилиндра (А.А. Логачев, В.П. Захаров) и сплошного эллипсоида вращения (В.В.

Алексеев). Они использованы в настоящей работе для оценки достоверности расчетов в программном комплексе ANSYS. Измерены магнитные поля постоянных магнитов, имитирующие стальной трубопровод конечной длины. Для отсутствуют.

В формулах M R 2 J магнитный момент кругового цилиндра единичной длины, вырезанного из данного бесконечно длинного цилиндра перпендикулярно его простиранию; – угол намагничивания; h – расстояние до оси цилиндра. В формулах опущен постоянный множитель и учтен размагничивающий фактор [106].

Рисунок 3.7 - Экспериментально полученный модуль полного вектора индукции В, нТл: а) - Расчет был произведен в программе ANSYS 13.0 с использованием встроенного класса функций Magnetostatic. Была создана геометрия бесконечной трубы диаметром 219 мм и с толщиной стенки 5 мм:

Для нее были заданы такие свойства, как магнитная проницаемость в ед.СИ. Она была разбита на 3232 конечных элемента.

Рисунок 3.9 - Модель трубы разбитая на 3232 конечных элемента Рисунок 3.10 - Результаты расчетов магнитного поля трубы Вокруг трубы была создана окружающая среда, имитирующая магнитное поле Земли с напряженностью в 50 мкТл, направленной под углом в 60 градусов, с ориентировкой трубы вдоль магнитного меридиана. Окружающая среда была разбита на 368435 конечных элемента. Граничные условия заданы на бесконечность. Результаты получены для центрального профиля на высоте 1 м с измерением компонент Х,У,Z и Т полученного магнитного поля. Таблица содержит 165 значений, измерявшиеся через каждые 2 сантиметра, на их основе построены соответствующие графики. Ось трубы расположена по абсциссе 1,6 м.

Рисунок 3.11 - Результаты расчетов магнитного поля для земли Рисунок 3.12 - Зависимости вектора полной магнитной индукции и его компонент для разных составляющих поля (расчет). а) – Величина полного вектора B, Тл; б) – Х – Был создан дефект с размерами 400-20-2 мм, ему были заданы магнитные свойства такие же, как и трубе. Дефект был разбит на 28 конечных элементов и измерено магнитное поле, созданное им. Дефект располагался на нижней внутренней гране трубы. С аналогичным измерением компонентов и количеством точек со значениями.

Рисисунок 3.14 - Зависимости вектора полной магнитной индукции и его компонент с дефектом для разных составляющих поля (расчет). а) – Величина полного вектора B, Тл; б) Сравнение полученных результатов между собой, выраженное в процентах Рисунок 3.15 - Расхождение магнитного поля для трубы и трубы с дефектом выраженного в процентах для разных составляющих поля (расчет). а) – Величина полного вектора B; б) трубопроводов методом конечных объемов приведены ниже:

Рисунок 3.16 - Зависимости: а) вектора полной индукции; б) вертикальной составляющей вектора магнитной индукции; и в) от ориентации вектора намагниченности вдоль трубы при Рисунок 3.17 - Зависимости: а) вектора полной магнитной индукции; б) вертикальной составляющей вектора магнитной индукции; в) горизонтальной составляющей вектора магнитной индукции от ориентации вектора намагниченности поперек трубы при разных Рисунок 3.18 - Зависимости: а) вектора полной магнитной индукции; б) вертикальной составляющей вектора магнитной индукции; в) горизонтальной составляющей вектора магнитной индукции от расстояния вдоль трубы при разных высотах для эллипсоида Рисунок 3.19 - Зависимости: а) вектора полной магнитной индукции; б) вертикальной составляющей вектора магнитной индукции; в) горизонтальной составляющей вектора магнитной индукции от расстояния поперек трубы при разных высотах для эллипсоида Рисунок 3.20 - Зависимости: вектора полной магнитной индукции от ориентации вектора намагниченности: а) вдоль трубы; б) поперек трубы; при разных углах для цилиндра Рисунок 3.21 - Зависимости вертикальной составляющей вектора магнитной индукции от ориентации вектора намагниченности: а) вдоль трубы; б) поперек трубы при разных углах для Рисунок 3.22 - Зависимости горизонтальной составляющей вектора магнитной индукции от ориентации вектора намагниченности: а) поперек трубы; б) вдоль трубы при разных углах для Рисунок 3.23 - Зависимости вектора полной магнитной индукции от расстояния: а) вдоль трубы; б) поперек трубы; при разных высотах для цилиндра Рисунок 3.24 - Зависимости вертикальной составляющей вектора магнитной индукции от расстояния: а) вдоль трубы; б) вдоль трубы; при разных высотах для цилиндра Рисунок 3.25 - Зависимости горизонтальной составляющей вектора магнитной индукции от расстояния: а) поперек трубы; б) вдоль трубы; при разных высотах для цилиндра В результате численного моделирования получены графики магнитного поля от полых цилиндров конечной длины, имитирующих секцию трубопровода.

Теоритические расчеты схожи с практическими измерениями (приведенными в главе 4 и главе 5) продемонстрировала возможность расчета магнитного поля для линейной части трубопровода. Предварительные результаты расчетов свидетельствуют о возможности и целесообразности математического моделирования, магнитных полей трубопроводов с дефектами [85].





Анализ данных о магнитных свойствах современных трубных сталей, позволяет сделать вывод, что погрешность измерения магнитного поля трубопроводов, связанная с различными магнитными характеристиками трубных сталей, а также погрешностями их изготовления и сварки может достигать нескольких десятков процентов, что существенно ограничивает возможность поиска коррозионных дефектов.

определения аномалий необходимо использовать математические методы расчета магнитных полей, например в пакете конечно-элементного анализа. Среди применимых для этой цели программных продуктов, рекомендуется использование универсального пакета: ANSYS 13.

Определены основные причины неравномерного намагничивания трубопроводов: взаимодействие между молекулярными токами, неодинаковая намагниченность различных секций труб (как по величине, так и по направлению), влияние намагничивания внутритрубными дефектоскопами, различная магнитная восприимчивость различных секций труб, обусловленной их различным составом (содержанием легирующих добавок и элементов примесей), влияние аномального намагничивания сварных швов, наличие напряженных состояний, коррозия трубопровода, различный диаметр и толщина стенки.

Проведено численное моделирование трубопровода бесконечной длины, диаметром 219мм и толщиной стенки 5мм с дефектом в программе ANSYS 13. Получены зависимости вектора полной магнитной индукции и его компонент.

Представлены результаты математическое моделирование магнитных полей трубопроводов методом конечных объемов

ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНОГО

ПОЛЯ МОДЕЛИ ТРУБОПРОВОДА

Исходя из того, что секции, из которых состоит трубопровод, обладают остаточной намагниченностью, можно сделать предположение, что используя сборку постоянных магнитов, можно физически смоделировать трубопровод конечной длины. Данная физическая модель позволяет осуществлять большой комплекс исследований, с высокой точностью получаемых результатов.

Экспериментальные исследования магнитного поля сборок постоянных магнитов, имитирующих металлический трубопровод, проводились в несколько этапов.

На первом этапе в лабораторных условиях исследовались характеристики магнитного поля: составляющие магнитного поля и модули полных векторов Т, от одного до двадцати магнитов в сборке. Так же исследовалась зависимость магнитного поля сборки постоянных магнитов от изменения расстояния между датчиком и магнитом.

Схемы экспериментальных исследований приведена ниже:

Рисунок 4.1 - Схема с параллельный смещением магнитов относительно измерительной Рисунок 4.2 - Схема с перпендикулярным смещением магнитов относительно составляющих постоянного магнитного поля от длины магнитной сборки, расположения магнитов относительно друг друга, расстояния до объекта, изменение угла измерения объекта.

На втором этапе был проведен сравнительный анализ двух магнитных полей: 1) от сборок постоянных магнитов рисунок 4.3.; 2) модели трубопровода, состоящая из трех магнитов, представляющая собой три соединенных друг с другом звена труб диаметром 10 см и протяженностью 50 см (рисунок 4.4).

На модели трубопровода проводились такие эксперименты как, зависимость составляющих постоянного магнитного поля от расстояния до объекта, исследования стыков звеньев труб. На третьем этапе бала проведена оценка точности эксперимента и исследована сходимость опытных и теоретических данных.

Исследование магнитного поля постоянных магнитов В связи с отсутствием аналитических выражений для магнитного поля трубопровода конечной, длины проведены экспериментальные исследования магнитного поля сборки постоянных магнитов (Ne – Fe – B) магнитометром PipeMaG. Сборка может состоять от одного до бесконечности магнитов.

Задачей физического моделирования являлось получение графиков магнитного поля сборок из постоянных магнитов, имитирующих металлический трубопровод.

Сборка постоянных магнитов размещалась на различных расстояниях от датчиков магнитометра и под разными углами к горизонту. Измерялись три взаимно перпендикулярные составляющие магнитного поля. Магнитное поле Земли, как одна из основных погрешностей измерения, исключалось благодаря конструктивной особенности прибора, т.е. измерения велись двумя трехкомпонентными датчиками, расположенными на разной высоте от объекта.

До проведения экспериментальных исследований в помещении проведения измерялся магнитный фон, который создается располагаемыми в помещении предметами. Из полученных результатов фоновые значения вычитаются, тем самым снижая погрешность показаний прибора.

Схемы проведения экспериментальных исследований приведены на рисунках 4.1 и 4.2:

Рисунок 4.5 - Модуль полного вектора Т, мкТл, получаемый при нечетном количестве Рисунок 4.6 - Модуль полного вектора Т, мкТл, получаемый при четном количестве По полученным графикам модуля полного вектора Т, можно проследить следующие закономерности, при соединении магнитов разными полюсами при нечетном их количестве, происходит снижение модуля полного вектора в нулевой точке, а при соединении магнитов разными полюсами при четном их количестве, происходит увеличение значения модуля полного вектора в нулевой точке. На рисунке 4.7 представлена зависит модуля полного вектора Т в нулевой точке от количества магнитов в сборке.

Рисунок 4.7 - Зависимости модуля полного вектора Т от четного и нечетного количества Для полного представления о магнитном поле постоянных магнитов, большой интерес представляют исследование составляющих магнитного поля, при различном количестве постоянных магнитов и при различной комбинации их соединения между собой.

Рисунок 4.8 - Составляющие X, Y, Z, магнитного поля одного постоянного магнита Рисунок 4.9 - Измерение составляющих X, Y, Z трубы длиной 1 м, диаметром 10 см Если провести сравнительный анализ составляющих магнитного поля от постоянных магнитов и трубы длиной 1м, диаметром 10 см, то можно отметить их совпадение, пренебрегая направленностью векторов. На основе рисунков 4.8. и 4.9., можно сделать вывод о том, что магнитное поле от постоянных магнитов имеют схожий характер с магнитным полем трубопровода. Тем самым подтверждается адекватность физического моделирования.



Pages:     | 1 |   ...   | 10 | 11 || 13 | 14 |   ...   | 17 |
 


Похожие работы:

« ПЕНКИН КОНСТАНТИН ВЛАДИМИРОВИЧ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СТАДИИ СИНТЕЗА ПРОИЗВОДСТВА ЭТАНОЛАМИНОВ И РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ СИСТЕМ КОРРЕКЦИИ ЕГО ФРАКЦИЙ НА ОСНОВЕ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ Специальность 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Сажин С.Г. Дзержинск – 2014 г. 2 Оглавление Введение Глава 1. Анализ ...»

« ПЕНКИН КОНСТАНТИН ВЛАДИМИРОВИЧ Математические модели стадии синтеза этаноламина и разработка оптимальных систем коррекции его фракций Специальность 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Сажин С.Г. Дзержинск – 2014 г. 2 Оглавление Введение Глава 1. Анализ технологического процесса синтеза этаноламинов как ...»

«Величко, Александр Павлович Разработка ИК­радиометрического комплекса, обеспечивающего дистанционный контроль и исследование облаков и прозрачности атмосферы Москва Российская государственная библиотека diss.rsl.ru 2007 Величко, Александр Павлович.    Разработка ИК­радиометрического комплекса, обеспечивающего дистанционный контроль и исследование облаков и прозрачности атмосферы [Электронный ресурс] : дис. . канд. техн. наук : 05.11.13. ­ Москва: РГБ, 2007. ­ (Из фондов Российской ...»

« Пастухов Юрий Викторович ИНФОРМАЦИОННО – ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ПРОМЫШЛЕННОЙ КОРРОЗИИ С ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ НА ОСНОВЕ ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ 05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы (в машиностроении) Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук Научный руководитель – докт. техн. наук, профессор Муха Ю. П. Волгоград - 2014 2 Оглавление Введение.... 5 Глава 1. Современное состояние ...»

« Фесько Юрий Александрович РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕХМЕРНОЙ ФОРМЫ ОБЪЕКТОВ 05.11.07 – Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель – кандидат технических наук, профессор Тымкул Василий Михайлович Новосибирск – 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение 1 Аналитический обзор научно-технической и патентной литературы по оптическим и оптико-электронным ...»

« ЛАРИН АЛЕКСЕЙ АНДРЕЕВИЧ СПОСОБЫ ОЦЕНКИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ Специальность: 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель -кандидат технических наук, старший научный сотрудник Бакулин В.Н. Научный консультант - кандидат технических наук, доцент Резниченко В.И. Москва 2013 2 Содержание ...»








 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.