WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 11 | 12 || 14 | 15 |   ...   | 17 |

Повышение эффективности магнитометрического метода дистанционного контроля технического состояния подземных магистральных трубопроводов

-- [ Страница 13 ] --

Согласно схемам, представленным на рисунках 4.1 и 4.2, получены составляющие магнитного поля при параллельном и перпендикулярном смещении от центральной точки, в которой располагается прибор.

Рисунок 4.10 - Составляющая X при параллельном смещении магнитов Рисунок 4.11 - Составляющая X при перпендикулярном смещении магнитов Рисунок 4.12 - Составляющая Y при параллельном смещении магнитов Рисунок 4.13 - Составляющая Y при перпендикулярном смещении магнитов Рисунок 4.14 - Составляющая Z при параллельном смещении магнитов Рисунок 4.15 - Составляющая Z при перпендикулярном смещении магнитов Из графиков составляющих магнитного поля приведенных на рисунках 4.10-4.15 можно сделать вывод, что адекватнее всего первая схема расположения магнитов.

Магистральные трубопроводы расположены под землей на глубине от 0, до 1,3 м, поэтому исследование зависимости составляющих постоянного магнитного поля, от расстояния до объекта являлось весьма важной и информативной задачей.

Эксперименты по исследованию зависимости от расстояния проводились, как в лабораторных, так и в полевых условиях на трассе магистрального трубопровода (труба лежала на поверхности).

Эксперименты были проведены аппаратурой магнитометр -градиентометр.

Измерялись три компоненты постоянного магнитного поля сборки постоянных магнитов на разной высоте от датчика измерительной аппаратуры, из которых расчетным путем получен модуль полного вектора Т (рисунок 4.16).

Рисунок 4.16 - Зависимость модуля полного вектора Т от расстояния до датчика прибора полученными в программном комплексе ANSYS 13.

Рисунок 4.17 - Зависимость вектора полной магнитной индукции от расстояния вдоль трубы Так же измерялись три компоненты постоянного магнитного поля образца трубной стали, представляющего собой пластину размерами 400332 мм. Опыт проводился два раза в одних и тех же условиях.

Рисунок 4.18 - Зависимость составляющих постоянного магнитного поля от расстояния Измерения позволили сделать следующие выводы: по мере удаления от пластины показания датчика по составляющей Х увеличиваются; по составляющей Y уменьшаются; по составляющей Z остаются практически неизменными, хотя наблюдается всплеск в пк 30, что скорее всего связано с наличием железа в подставке. Повторяемость результатов опыта 1 и опыта говорит о высокой воспроизводимости датчика (рисунок 4.18).

Второй эксперимент проводился на двухзвенной модели трубопровода.

Диаметр трубы в данном случае составил 200 мм, а длина звеньев 2 метра. Были измерены составляющие постоянного магнитного поля на высоте 0 м от трубы и на высоте 1 м от трубы, а также их градиенты – разности между измерениями на высоте 0 м от трубы и на высоте 1 м от трубы (рисунок 4.19).

Рисунок 4.19 - Зависимость составляющих постоянного магнитного поля: А. при удалении в сторону от трубы, Б. над осью трубы при изменении высоты расположения датчика А. X1,Y1,Z1, мкТл X2,Y2,Z2 мкТл Рисунок 4.20 - Зависимость составляющих постоянного магнитного поля, измеренных на модели трубопровода от расстояния при удалении в сторону от трубы: А. на высоте 0 м от Рисунок 4.21 - Зависимость полного вектора постоянного магнитного поляТ (с вычетом фона), на лежащей на поверхности трубе от расстояния: А) при удалении в сторону от трубы; Б) над осью трубы при изменении высоты расположения магниточувствительного Рисунок 4.21 - Магнитное поле над трубой при различных углах расположения Основной задачей исследований зависимости от намагничения являлось трубопровода с поверхности Земли (на расстоянии 1-2 м от верхней его образующей). Исследования проводились на двухзвенной модели трубопровода с диаметром трубы 200 мм и длинной звеньев 2 метра. Были измерены составляющие постоянного магнитного поля на высоте 0 м от трубы до намагничения и после намагничения кратковременными токовыми импульсами (рисунок 4.22), аналогичным образом проведены измерения на высоте 1 м от трубы (рисунок 4.23), а также рассчитаны градиенты составляющих (рисунок 4.24).

Рисунок 4.22 - Составляющие постоянного магнитного поля, измеренные вдоль трубы на высоте 0 м до намагничения (А) и после намагничения (Б) Рисунок 4.23 - Составляющие постоянного магнитного поля, измеренные вдоль трубы на высоте 1 м до намагничения (А) и после намагничения (Б) Рисунок 4.24 - Градиент составляющих постоянного магнитного поля, измеренный вдоль Существует три вид стыков между звеньями трубопровода. Существует три намагниченности сходятся, расходятся или коллениарны (имеют одинаковое направление).

Рисунок 4.25 - Модели трубопроводов, содержащие три вида стыков между звеньями трубопровода, J- вектор полной намагниченности трубопровода В результате двумерного моделирования в работе [32] установлено следующее:

Большие минимумы соответствуют местам стыковки звеньев, у которых вектора намагниченности сходятся.

Большие максимумы соответствуют местам стыковки звеньев, у которых вектора намагниченности расходятся.

Небольшие пики на кривой соответствуют местам стыковки звеньев с коллинеарными векторами намагниченности. В последнем случае на картине магнитного поля проявляются зоны сварки (швы) между соседними звеньями. Так как в процессе сварки некоторая часть соседних звеньев нагревается выше точки Кюри, шов приобретает отличную от звеньев намагниченность. Это позволяет нам выделять такого вида стыки.

Важным результатом является то, что для некоторых секций труб выявлена пониженная намагниченность. Причиной пониженной намагниченности могут быть конструктивные особенности труб. Известно, что трубы конструктивно могут быть трех разных типов:





В случае второго типа, когда два полуцилиндра трубы соединены продольными швами так, что векторы намагниченности направлены навстречу друг другу, суммарная намагниченность снижается. Более сложным распределением намагниченности характеризуется третий тип труб. Ленточные трубы, оказываясь наиболее дешевыми в производстве, наименее надежны в эксплуатации. Обнаружение в трубопроводе таких наименее надежных по конструкции секций позволит установить за ними постоянный контроль.

Описанные выше возможные варианты стыков между звеньями трубопровода отмечены разными цветами на рисунке 4.26.

Рисунок 4.26 - Магнитного поля вдоль оси участка трубопровода, содержащего звено с Данная теория была проверена на сборке постоянных магнитов для следующих последовательностей:

1. Два магнита соединенных одинаковыми полюсами (рисунок 4.27).

Рисунок 4.27 - Составляющие магнитного поля двух магнитов соединенных 2. Четыре магнита соединенные по краям одинаковыми полюсами, в центре разными (рисунок 4.28).

Рисунок 4.28 - Составляющие магнитного поля четырех магнитов соединенных по краям одинаковыми полюсами, в центре разными 3. Четыре магнита соединенные одинаковыми полюсами рисунки 4.29.

Рисунок 4.29 - Составляющие магнитного поля А) четырех магнитов соединенных одинаковыми полюсами Б) - (сборка перевернутая вниз) При изучении составляющих постоянного магнитного поля на модели трубопровода, представляющей собой три звена труб диаметром 10 см и длинной 50 см практически исследован тот факт, что при переходе от одного звена к другому изменяется форма магнитной аномалии, т.е. наблюдается резкий максимум (как в случае с вертикальной составляющей Z), минимум или изменение знака поля (рисунок 4.30).

10 см Рисунок 4.30 - Горизонтальные X,Y и вертикальная Z составляющие постоянного магнитного поля, измеренные над моделью При исследовании стыков на модели трубопровода было установлено, что периодичность составляющих магнитного поля соответствует длине секции трубы – 50 см (рисунок 4.30). С большей четкостью она проявляется по Xсоставляющей (параллельной трубопроводу), по этой составляющей в большинстве случаев отмечаются стыки различных секций труб. Наиболее информативна Z-составляющая (вертикальная).

Оценка погрешности магнитометрического обследования трубопровода 4. результатов измерений. Для ее определения около 10% измерений выполняются дважды в различное время и, желательно, различными операторами.

Погрешность магнитного метода определяется по следующей формуле:

где i - составляющие общей погрешности.

Можно выделить следующие составляющие:

1. в - погрешность воспроизводимости. Определяется при постоянном положении прибора и связано с аппаратурной погрешностью (разрядность АЦП, временем осреднения, временными флуктуациями магнитного поля). Зависит от величины поля и от местоположения датчика (фон, аномалия над трубопроводом).

воспроизводимости составляет около 0,01 мкТл для фоновых значений магнитного поля и достигает 0,1 мкТл при измерениях над наземным трубопроводом.

Оценка погрешности воспроизводимости производится по формуле:

где Ni - разности первичных и повторных наблюдений, n - количество контрольных (повторных) точек. При высокоточных наблюдениях необходимо записывать расстояние магниточувствительного элемента до земной поверхности и глубину залегания трубопровода, определенную методом исследования магнитной составляющей поля катодной защиты трубопровода.

Погрешности воспроизводимости исследовалась, как при лабораторных измерениях, так и при работах на магистральном трубопроводе. При проведении полевых работ вдоль трассы трубопровода измерения составляющих постоянного магнитного поля и их градиентов были проведены три раза. В первый раз – с шагом 0,5 м, во второй и третий раз – с шагом 5 м. Таким образом, на одной и той же точке вдоль профиля трубопровода с шагом 5 м были проведены три измерения в разный промежуток времени (рисунок 4.31). Затем по формуле (4.2) вычислялась оценка погрешности воспроизводимости. Результаты вычислений приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Оценка погрешности воспроизводимости, % Рисунок 4.31 - Повторные измерения составляющих постоянного магнитного поля вдоль 2. – угловая погрешность измерений. Условно можно разделить на две части: погрешность девиации и погрешность акселерометра.

2.1. Погрешность девиации. Первая часть угловой погрешности зависит от ориентации датчика в магнитном поле. Она может быть уменьшена путем постоянной ориентации датчика относительно магнитного поля Земли и/или трубопровода.

В широком смысле под девиацией понимают отклонение показаний магниточувствительного прибора от истинного значения измеряемой величины, обусловленной магнитными помехами. Величина девиации зависит от ориентации носителя и от широты местности (точнее, от параметров геомагнитного поля).

Девиация, обусловленная изменением курса носителя, называется курсовой девиацией и выражается зависимостью, установленной Арчибальдом Смитом (1862 г.) где К магнитный курс носителя; А - постоянная девиации; В и С – коэффициенты полукруговой девиации (соответствующая им девиация меняет знак через 180о); D и E – коэффициенты четвертной девиации (меняющей знак через 90о).

Девиация, обусловленная эволюциями носителя – поперечным или продольным креном, - называется креновой девиацией. Используются термины поперечный и продольный крены.

Основанием для раздельного рассмотрения курсовой и креновой девиации служит то, что нормальным положением носителя является горизонтальное (углы крена равны нулю) с произвольным курсом. Поэтому курсовая девиация выступает в роли систематической погрешности, а креновая – в роли случайной.

Учет креновой девиации производится в предположении малых углов. Тогда вместо А, В,…. Е записывают соответственно:

где – угол крена, рад; А1, В1….Е1 – параметры девиации первого порядка;

А2, В2….Е2 – параметры девиации второго порядка.

Для феррорезонансного магнитометра целесообразно рассматривать два угла x и Y последовательно вводя поправки в X, Y и Z. Если креновые поправки для составляющих магнитного поля X и Y должны быть похожи, то для составляющей Z они значительно меньше.

проградуирован по углам, как будто бы сделано в КМД) оказалось невозможным.



Pages:     | 1 |   ...   | 11 | 12 || 14 | 15 |   ...   | 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.