WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 13 | 14 || 16 | 17 |   ...   | 19 |

Методы обработки результатов дистанционного магнитометрического обследования подземных трубопроводов

-- [ Страница 15 ] --

Проведем приближенный расчет компонент напряженности магнитного поля Нij в точках с координатами (x0, yi, z = 0) на основании значений компонент напряженности магнитного поля в точках с координатами (xi, yi, z = 0). В разделе 3.4. показано, что зависимости компонент Hx и Hz от x при z = 0 приближенно могут быть описаны функциями вида где Ax и Az – постоянные. Что касается компоненты Hy, то ее, согласно материалам раздела 3.4, можно считать независящей от x. Тогда для определения компонент магнитного поля в точках с координатами (x0, yi, 0) можно использовать следующие выражения:

Результат применения этого способа представлен на рисунке 6.4.

Особенно полезен учет различия глубины заложения для разных точек измерения для участков со сложным рельефом.

Рисунок 6.4. Графики глубины залегания оси трубопровода (а), поля трубопровода (б) и поля трубопровода, приведенного к средней глубине залегания 6.3. Поиск посторонних ферромагнитных предметов Метод поиска посторонних ферромагнитных предметов основан на том, что ширина на полувысоте магнитных аномалий локальных источников сравнима с расстоянием от этого источника до точек измерения. Считается, что глубина заложения оси h и диаметр трубопровода D известны. Тогда, если локальный источник расположен на трубопроводе, то расстояние от него до точек измерений должно находиться в диапазоне от h – D/2 до h + D/2. Соответственно ширина аномалии на полувысоте должна находиться в том же диапазоне. Если ширина на полувысоте меньше h – D/2, то имеются основания предполагать, что данный источник связан не с трубопроводом, а с посторонним ферромагнитным предметом, расположенным в грунте между трубопроводом и точками измерения (рисунок 6.5). Для оценки ширины аномалий таких источников при h 1,5 м D 1,0 м шаг измерений вдоль оси трубопровода должен быть меньше, чем 0,5 м.

Рисунок 6.5. Метод поиска посторонних ферромагнитных предметов.

При обследовании с помощью прибора «МАГ-01» обычно используется шаг 1,0 м. При таком шаге измерений посторонние ферромагнитные предметы вызывают резкое изменение магнитного поля в одной из точек измерений по сравнению с соседними точками. Для автоматизированного определения таких особенностей предложен следующий простой способ. Для каждой точки измерений (с порядковым номером i) вычисляются следующие четыре величины:

Задается пороговое значение at. Считается, что в окрестностях i-ой точки измерения имеется посторонний ферромагнитный предмет, если одновременно выполняются следующие условия:

1. Абсолютные значения a-1 и a+1 превышают порог at, при этом величины a- и a+1 имеют разные знаки.

2. Величины a-2 и a-1 имеют разные знаки, или a-2 отличается от a-1 более, чем на at/2.

3. Величины a+2 и a+1 имеют разные знаки, или a+2 отличается от a+1 более, чем на at/2.

Приведем пример работы предложенного алгоритма при пороговом значении at = 5 А/м2 (рисунок 6.6).

Рисунок 6.6. Пример работы алгоритма автоматизированного поиска посторонних ферромагнитных предметов. Графики зависимости продольного градиента трех компонент напряженности магнитного поля трубопровода от линейной координаты (а) и магнитограмма с указанием результатов поиска (б).

Для оценки глубины залегания постороннего ферромагнитного предмета необходимо измерение магнитного поля над этим предметом с шагом ~ 0,1 м.

Анализ магнитограмм реальных трубопроводов показывает, что в ряде случаев наблюдается взаимосвязь между расположением экстремумов вертикальной компоненты напряженности магнитного поля трубопровода и линейными координатами кольцевых сварных швов (рисунки 5.1 – 5.3).

Проведенное в ходе работы моделирование полей протяженных цилиндрических источников (раздел 2.4) показало, что такие картины объясняются различными комбинациями усредненной намагниченности соседних труб. Известно, что в процессе изготовления трубы приобретают определенный уровень остаточной намагниченности [7]. При строительстве трубопровода вектора суммарных магнитных моментов соседних труб располагаются произвольным образом. В процессе эксплуатации намагниченность элементов трубопровода может изменяться, однако эти изменения, как показывает опыт, не приводят к исчезновению различия намагниченности соседних труб (раздел 5.4).

Измерив распределение постоянного магнитного поля вдоль проекции оси трубопровода на поверхность грунта и проанализировав полученные магнитограммы, можно определить положение границ между некоторыми элементами трубопровода с различной ориентацией векторов суммарных магнитных моментов. Как правило, эти границы соответствуют кольцевым сварным швам трубопровода.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили предложить метод поиска кольцевых сварных швов, основанный на автоматизированном определении координат локальных экстремумов вертикальной составляющей напряженности постоянного магнитного поля трубопровода Hx (рисунок 6.7). Если глубина заложения трубопровода в разных точках измерений отличается, то перед поиском экстремумов необходимо осуществить приведение результатов измерений магнитного поля к среднему значению глубины (раздел 6.2.2).

Рисунок 6.7. Метод поиска кольцевых сварных швов.

Для определения координат экстремумов участок зависимости Hx(y) (рисунок 6.8а) в окрестностях i-ой точки измерений аппроксимируется отрезком прямой Hx = Eiy + Gi. Коэффициент Ei при переменной y представляет собой значение усредненной производной Hx по координате y в i-ой точке. Для вычисления Ei используется выражение, известное по задачам линейной аппроксимации с использованием метода наименьших квадратов:





где Hxi – значение вертикальной компоненты в i-ой точке измерений, yi – линейная координата i-ой точки измерений, k = –m, …, –1, 0, 1, …, m, m – величина, характеризующая количество точек, используемых при аппроксимации. Значение m зависит от шага измерений вдоль оси y. При шаге 1 м оптимальное значение m = 2. Точки, в которых производная dHx/dy = 0, представляют собой точки локальных экстремумов Hx. (рисунок 6.8б). Для каждого экстремума может быть определена высота w (рисунок 6.8а).

Высота экстремумов определяется следующим образом. Пусть имеется зависимость y(x). Рассмотрим локальный экстремум 2 и соседние по отношению к нему локальные экстремумы 1 и 3 (рисунок 6.9). Очевидно, что если экстремум – максимум, то экстремумы 1 и 3 – минимумы. И наоборот, если экстремум 2 – минимум, то экстремумы 1 и 3 – минимумы. Проведем прямую, соединяющую точки 1 и 3, и определим координату y4 точки пересечения 4 этой прямой с вертикальной прямой x = x2.

Рисунок 6.8. К задаче определения положения кольцевых сварных швов.

Фрагмент магнитограммы участка трубопровода (а). Зависимость dHx/dy(y) (б).

Фрагмент магнитограммы с указанием возможного положения швов (прямоугольники, вытянутые в вертикальном направлении, высота прямоугольников пропорциональна абсолютному значению высоты экстремумов Hx(y)) (в).

Разность координат y2 и y4 будем называть высотой w рассматриваемого экстремума 2:

Если рассматриваемый экстремум – максимум, то его высота положительна, если минимум – то его высота отрицательна. Единицы измерения высоты совпадают с единицами измерения величины y. В случае поиска экстремумов компонент напряженности магнитного поля высота экстремумов измеряется в А/м.

Рисунок 6.9. К определению высоты локального экстремума.

Будем считать, что координаты локальных экстремумов Hx представляют собой предполагаемые координаты кольцевых сварных швов (рисунок 6.8в). При этом следует учитывать, что из-за различий намагниченности соседних труб экстремумы могут смещаться в сторону от истинного положения швов (раздел 2.4.5). Чем больше абсолютное значение высоты экстремума, тем больше вероятность наличия кольцевого сварного шва в непосредственной близости от данного экстремума. Поэтому связанными со швами считаются только экстремумы, высота которых превышает заданное граничное значение wt.

Для повышения надежности прогноза положения швов требуется дополнительная информация о длинах труб на рассматриваемом участке.

Источником информации о длинах труб может служить проектная или эксплуатационная документация. Если длины и последовательность расположения труб на рассматриваемом участке известны, то вероятное положение кольцевых сварных швов определяется на основании анализа взаимного расположения всех экстремумов Hx на данном участке с учетом реальных расстояний между кольцевыми сварными швами. Предполагается, что истинная координата выбранного шва yи находится в интервале [y0 – d0, y0 + d0] (рисунок 6.8г). Поиск швов осуществляется в пределах указанного интервала.

Текущее положение выбранного шва характеризуется координатой y. При данной y для каждого шва производится поиск экстремумов, расстояние от которых до шва не превышает заданной величины ds (полуширина окна поиска). Если таких экстремумов несколько, то выбирается экстремум, находящийся на минимальном расстоянии от шва. Выбранные таким образом экстремумы для k-го шва характеризуются двумя числами – высотой wk и расстоянием до шва dk. Вводится понятие степени совпадения положения экстремумов Hx и кольцевых сварных швов q:

Суммирование осуществляется по швам, в окрестностях которых обнаружены экстремумы. Если на расстоянии ds от шва экстремумов не имеется, то такой шов в суммировании не участвует.

Расчет q производится при изменении y в пределах заданного интервала с заданным шагом. Если зависимость q(y) имеет максимумы (рисунок 6.8г), то значения y, соответствующие этим максимумам, считаются наиболее вероятными координатами выбранного шва. Зная координату одного из швов, длины и последовательность расположения труб, легко определить координаты остальных швов.

Если ширина интервала поиска 2d0 превышает среднюю длину трубы и не имеется существенных нарушений периодичности расположения швов, то координаты швов будут определены с точностью до аддитивной постоянной, кратной средней длине трубы. Иначе говоря, по результатам расчетов можно сказать, что в точках с данными координатами расположены швы, но назвать номера этих швов нельзя (рисунок 6.10). Однозначное определение координат конкретных швов в этом случае не предусматривается.

Рисунок 6.10. Неоднозначность определения положения кольцевых сварных Таким образом, для решения задачи определения координат конкретных швов исходная точность привязки должна удовлетворять более жестким условиям, чем для определения только факта наличия швов без указания их номеров.

Разработанный метод позволяет осуществлять определение положения кольцевых сварных швов в автоматизированном режиме, что исключает влияние на результаты интерпретации магнитограмм человеческого фактора.

Соответствующий алгоритм поиска кольцевых сварных швов реализован в рамках разработанного программного обеспечения для визуализации и анализа результатов магнитометрических обследований трубопроводов (раздел 6.6).

В ходе работы проведена экспериментальная проверка предложенного метода поиска швов с целью оценки точности и достоверности поиска в двух случаях: без использования и при использовании данных о длинах и порядке расположения труб. Проверка проводилась на участках действующих трубопроводов, на которых производились магнитометрические измерения, а затем, после откапывания и снятия изоляции, определялось истинное положение швов. Характеристики этих участков представлены в таблице 6.1. Суммарная протяженность участков – 5000 м.



Pages:     | 1 |   ...   | 13 | 14 || 16 | 17 |   ...   | 19 |
 


Похожие работы:

« Цыплакова Елена Германовна ПРИБОРЫ И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ И МОНИТОРИНГА ВОЗДЕЙСТВИЯ АВТОТРАНСПОРТА НА АТМОСФЕРНЫЙ ВОЗДУХ СЕВЕРНЫХ ГОРОДОВ Специальность 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук Научный консультант заслуженный деятель науки РФ, лауреат Государственной премии РФ, доктор технических наук, профессор Потапов Анатолий Иванович Санкт-Петербург – 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ...»

« ЛЮБЧИК АННА НИКОЛАЕВНА ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАГНИТОМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДА ДИСТАНЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОДЗЕМНЫХ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ 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 геолого-минералогических наук, профессор Е.И. Крапивский САНКТ-ПЕТЕРБУРГ -2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ...»

« 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.