WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 17 |

Повышение эффективности магнитометрического метода дистанционного контроля технического состояния подземных магистральных трубопроводов

-- [ Страница 9 ] --

включающий измерение в заданных точках вектора магнитного поля в прямоугольных координатах, по крайней мере, двумя трехкомпонентными датчиками в процессе перемещения, с составлением тензора градиентов магнитного поля, проводят обработку полученной информации, по результатам, которой определяют фоновое значение и отклонения от него и по отличию на местоположении трубопровода в плане и в разрезе, о наличии остаточной магнитограмму с указанием местоположения дефектов. Для измерения магнитного поля дополнительно используется при необходимости увеличения чувствительности автономный преобразователь трехкомпонентных разностной преобразователь индукции постоянного магнитного поля (магнитометр градиентометр НВ0204.5A), для обеспечения заданного угла системе используется трехкомпонентного акселерометр для определения и компенсации отклонений от вертикального положения. Основные технические характеристики магнитометрической системы, представлены в таблице 2.1. [85] Таблица 2.1 - Основные технические характеристики Кол-во трехкомпонентных датчиков индукции постоянного магнитного Рабочий диапазон индукции постоянного магнитного поля, мкТл ± Разрешающая способность индукции постоянного магнитного поля, Продолжение таблицы 2.1 - Основные технические характеристики Рабочий диапазон градиента (разности) индукции постоянного магнитного поля, мкТл Разрешающая способность градиента (разности) индукции постоянного магнитного поля, мкТл Предел основной погрешности измерения индукции постоянного магнитного поля Предел основной погрешности измерения градиента (разности) индукции постоянного магнитного поля Количество однокомпонентных датчиков индукции переменного магнитного поля, шт.

Рабочий диапазон индукции переменного магнитного поля, нТл Разрешающая способность индукции переменного магнитного поля, Предел основной погрешности измерения индукции переменного магнитного поля Длительность непрерывной работы без подзарядки аккумулятора, час технического состояния магистральных трубопроводов должна решать следующие задачи:

Определять местоположение трубопровода в плане и в разрезе с точностью 35 см на глубине до 10 м.

Определять местоположение, форму и размеры металлических предметов в непосредственной близости от трубопровода.

Определять местоположение сварного шва трубопровода.

Определять величину изгибов трубопровода.

Определять влияние на измеряемый параметр магнитных полей соседних трубопроводов, линий связи, высоковольтных линий электропередачи.

Определять магнитное поле токов катодной защиты трубопровода.

Определять напряженные состояния трубопровода.

Иметь возможность передачи информации в персональную или портативную ЭВМ.

Иметь возможность определения местоположения путем связи c аппаратурой спутниковой привязки – Global Positioning System (GPS).

В настоящее время универсальной серийной магнитометрической аппаратуры для решения всех перечисленных задач не существует. В представленной аппаратуре реализованы практически все вышеперечисленные пункты. Так же, необходимо отметить, что магнитометры выполнены в виде переносных приборов и могут быть использованы при контроле магнитного поля различного рода трубопроводов. Отечественных и зарубежных аналогов не имеют.

ГЛАВА 3 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

ТРУБОПРОВОДОВ

Методы магнитного контроля технического состояния трубопроводов основаны на корреляционных связях между магнитными характеристиками трубопровода, окружающей среды, физико-химическими, механическими и структурными состояниями. Их правильное применение невозможно без знания магнитных свойств трубной стали и горных пород окружающих трубопровод, изменения этих свойств в процессе (эксплуатации) работы трубопровода.

Теория магнетизма и характеристика магнетизма минералов и горных пород рассмотрена во многих работах по физике, геофизике и петрографии [66-73] и др.

Вместе с тем, в них не уделено достаточного внимания комплексному анализу магнитных свойств трубопроводных сталей и вмещающих пород по отношению к дистанционному магнитометрическому контролю.

ориентировано на магнитометрию трубопроводных систем.

3.1 Физические основы магнитометрии трубопроводов Пространство, в котором действуют силы магнетизма, называется магнитным полем. При изучении физико-геологических процессов, определяющих магнитные свойства трубопроводов и окружающих их горных пород, рассмотрении принципов действия современной магнитоизмерительной аппаратуры нельзя обойтись без знания истинной физической природы магнетизма и основных уравнений магнитного поля.

Электрические и магнитные поля по теории Максвелла являются частным случаем единого электромагнитного поля. Поэтому раздельное рассмотрение электрического и магнитного полей может быть лишь условным.

уравнениями, которые в международной системе единиц СИ записывается как:

где 0 - магнитная проницаемость вакуума; J - магнитный момент единицы объема (намагниченность среды).

Уравнения связи между векторами записываются в виде линейных соотношений:

где - магнитная восприимчивость вещества; - его относительная магнитная проницаемость, причем 1, 0 – магнитная постоянная.

Размерность магнитной постоянной - 4 107 Гн/м (генри на метр).

Количественной характеристикой силового поля служит его напряженность.

Однако, истинная напряженность магнитного поля получила название магнитной индукции B, а наименование напряженности магнитного поля Н закрепилось за другой, производной от индукции величиной. Единицей магнитной индукции в СИ является тесла (Тл). Магнитная индукция определяется из закона Ампера о взаимодействии dF линейного элемента тока Idl c исследуемым магнитным полем (dF=I[dlB]).





Напряженность магнитного поля Н, поэтому считается вспомогательной величиной и определяется в СИ из уравнения (3.1) как:

где J - вектор намагниченности.

Размерность напряженности магнитного поля А/м (ампер на метр).

Для вакуума, воздушной среды и немагнитных горных пород Так как в вакууме (и приблизительно в воздухе) J = 0, то численные значения вектора индукции и напряженности магнитного поля различаются в СИ только множителем 0. В магниторазведке и магнитной дефектоскопии допустим и несколько иной подход, согласно которому напряженность магнитного поля в вакууме может быть определена, как первичная величина. Тогда в безграничной среде с проницаемостью (безразмерная величина), на которую воздействует магнитное поле напряженностью H, суммарная напряженность называется магнитной индукцией.

Намагниченность J в системе СИ также измеряется в амперах на метр.

Однако в магниторазведочной практике широкое распространение получила наиболее удобная и физически корректная гауссова система единиц СГС. В ней величина В выражается в гауссах (Гс), Н – в эрстедах (Э). Магнитная восприимчивость в обеих системах безразмерна.

Для характеристики магнитного поля в ограниченном пространстве используют представление о магнитном потоке Ф (интеграл вектора магнитной индукции или напряженности магнитного поля). [69] Многочисленные опыты позволили установить, что полный магнитный поток, пронизывающий замкнутую поверхность, всегда равен нулю:

Поле вектора магнитной индукции не имеет дивергенции, т.е. не имеет ни источников, ни стоков; линии магнитной индукции всегда непрерывны и образуют замкнутые петли; они нигде не начинаются и не заканчиваются.

Следовательно, магнитное поле является либо вихревым, либо смешанным.

Поскольку поле вектора B носит вихревой или смешанный характер, оно имеет векторный потенциал A, определяемый соотношением:

Векторный потенциал подчиняется уравнениям Пуассона и Лапласа. Это обстоятельство облегчает расчеты магнитного поля благодаря возможности использования аналогий с решениями, полученными для электростатического поля.

Элементы земного магнетизма (рисунок 3.1) – проекции полного вектора напряженности земного магнитного поля Т на оси координат и горизонтальную плоскость, а также углы склонения и наклонения. Проекция вектора Т на горизонтальную плоскость называется горизонтальной составляющей (Н), на вертикальную ось – вертикальной составляющей (Z), на ось Х (направленную по географическому меридиану на Север) – северной составляющей (Х), на ось Y (направленную по географической параллели на Восток) – восточной составляющей (Y). Углом склонения (D) называется угол между географическим меридианом и горизонтальной составляющей Н (склонение считается положительным при отклонении Н к Востоку). Склонение обычно указывается на географических картах. Углом наклонения I называется угол между вектором Т и горизонтальной плоскостью (наклонение считается положительным при отклонении Т вниз). Углы склонения и наклонения измеряются в градусах.

Рисунок 3.1 - Элементы земного магнетизма: Х, Y, Н – горизонтальные составляющие, Z – вертикальная составляющая, Нт – полный вектор, D – магнитное склонение, I – магнитное наклонение; географические полюсы: N - северный, S – южный; геомагнитные 1 – геомагнитный экватор; 2 – географический экватор; 3 – магнитный экватор. D – магнитное склонение; I – магнитное наклонение В зависимости от используемой при расчетах системы координат, для полной характеристики величины и построения в пространстве вектора Т, достаточно трех элементов земного магнетизма: в прямоугольной системе координат – X, Y, Z; в цилиндрической – H, Z, D; в сферической – T, D, I.

Ранее магнитометрические приборы измеряли напряженность магнитного поля в системе СГС (в эрстедах, миллиэрстедах и гаммах). Современные приборы, как правило, измеряют магнитную индукцию в системе СИ (в Тесла, микротесла и нанотесла), а напряженность магнитного поля в А/м.

Максимальное значение индукции геомагнитного поля составляет около 0,7104 Тл (70 000 нТл) – (в районе южного магнитного полюса). Его величина в северных широтах России составляет от 33 000 до 50 000 нТл.

Горизонтальная составляющая вектора магнитной индукции определяется как векторная сумма:

Из рисунка 3.1. следуют следующие соотношения между элементами земного магнетизма:

где H, X, Y и Z – соответственно горизонтальная, северная, восточная и вертикальная составляющие вектора НТ.

распределению силовых линий магнитного диполя, причем северный и южный магнитные полюсы не совпадают с географическими полюсами Земли. Магнитное поле Земли в пределах малых участков считают постоянным и называют нормальным магнитным полем.

Стальные трубопроводы, железобетонные пригрузы, конструкционные материалы, железный лом и, в значительно меньшей степени, вмещающие горные дефектоскопами) и создают вокруг себя аномальные магнитные поля (вектор магнитной индукции Та), которые накладываются на магнитное поле Земли (вектор магнитной индукции Т). Молекулярные токи создают поле, направленное противоположно внешнему полю. Вследствие взаимодействия между молекулярными токами трубопровод приобретает намагниченность J под некоторым углом к направлению поля. Этот угол максимален в центре объекта и минимален на его краях. Это поле называют размагничивающим.

Размагничивающий фактор для цилиндра, намагниченного перпендикулярно образующей, составляет 2. Формула для расчета размагничивающего фактора приведена ниже. Намагниченность ферромагнетиков нелинейно зависит не только от внешнего поля, но и от дополнительных факторов времени, температуры, механических напряжений и т.п.

Метод дистанционной магнитометрии трубопроводов заключается в измерении различных компонент модуля полного вектора напряженности магнитного поля.



Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 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.