WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 19 |

Методы обработки результатов дистанционного магнитометрического обследования подземных трубопроводов

-- [ Страница 2 ] --

Практическая значимость работы. На основании результатов проведенных исследований разработаны методы поиска посторонних ферромагнитных предметов и определения положения кольцевых сварных швов подземного трубопровода при отсутствии и при наличии дополнительной информации о длинах труб на рассматриваемом участке.

Предложена методика расчета усредненной намагниченности металла труб, позволяющая определять участки трубопровода с аномальными изменениями намагниченности.

На основе анализа источников погрешностей измерения магнитного поля разработаны рекомендации по проведению измерений и совершенствованию конструкции магнитометрических приборов.

На основании полученных результатов автором разработано внешнее программное обеспечение измерительного комплекса для дистанционной магнитометрической диагностики подземных трубопроводов «МАГ-01».

Результаты работы используются в учебном процессе при подготовке бакалавров и магистров по направлению 131000 – «Нефтегазовое дело» на кафедре «Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ» Нижегородского государственного технического университета.

Поданы две заявки на изобретения. Акты о внедрении результатов диссертационной работы представлены в приложении А.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Метод определения типа магнитного источника по ширине магнитной аномалии при известной глубине заложения трубопровода.

2. Методика расчета усредненной намагниченности участков подземного трубопровода по результатам измерения магнитного поля на поверхности грунта, позволяющая проводить поиск участков с аномальными изменениями намагниченности.

3. Метод поиска кольцевых сварных швов подземного трубопровода по результатам наземного магнитометрического обследования.

4. Метод расчета погрешностей измерения компонент постоянного магнитного поля трубопровода, связанных с позиционированием трехкомпонентных датчиков в точках измерения.

Личный вклад автора. Основные научные и практические результаты диссертации получены автором лично. Автором проведены теоретические исследования, разработка математических моделей, алгоритмов, программного обеспечения, обработка и анализ экспериментальных данных. Большинство полевых измерений и все стендовые экспериментальные работы выполнены автором либо при его непосредственном участии.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались на научных конференциях всероссийского и международного уровня, в частности, на IV и V Молодежных научно-практических конференциях «Новые технологии в газовой отрасли: опыт и преемственность» (ВНИИГАЗ, г.

Москва, 2012, 2013 г.), XIV Международной молодежной научной конференции «Севергеоэкотех-2013» (УГТУ, г. Ухта, 2013 г.), Молодежной научнопрактической конференции «Актуальные вопросы проектирования объектов добычи и транспорта газа» (ОАО «Гипрогазцентр», г. Нижний Новгород, 2013 г.), X Всероссийской молодежной конференции «Новые технологии в газовой промышленности» (РГУ им. Губкина, г. Москва, 2013 г.), V Международной научно-технической конференции «Газотранспортные системы: настоящее и будущее» (ВНИИГАЗ, г. Москва, 2013 г.), IX Международной учебно-научнопрактической конференции «Трубопроводный транспорт-2013» (УГНТУ, г. Уфа, 2013 г.), научно-технических советах ООО «Газпром трансгаз Нижний Новгород»

и ОАО «Гипрогазцентр».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ [А1 – А12], из них 5 статей в ведущих рецензируемых изданиях, включенных в перечень ВАК России.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и одного приложения, содержит 178 страниц текста, 76 рисунков, таблиц и список литературы из 93 наименований.

Глава 1. ДИСТАНЦИОННЫЕ МАГНИТОМЕТРИЧЕСКИЕ

ОБСЛЕДОВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ

Проводится обзор современных работ, связанных с дистанционными магнитометрическими обследованиями трубопроводов. Рассматриваются основные факторы, влияющие на намагниченность металла трубопровода.

Анализируются существующие способы интерпретации магнитограмм.

1.1. Составляющие напряженности магнитного поля вблизи трубопровода исследованиям пространственного распределения постоянного магнитного поля, обусловленного намагниченностью металла подземного трубопровода.

Переменные магнитные поля, применяемые для поиска трубопроводов, определения глубины заложения и оценки состояния изоляционного покрытия в работе не рассматриваются.

В работе в качестве характеристики магнитного поля используется вектор напряженности H. [1, 2]. Считается, что магнитная проницаемость грунта, окружающего трубопровод (как и магнитная проницаемость воздуха), близка к единице [3]. Расчетные формулы записываются в системе СИ.

Напряженность постоянного магнитного поля H в некоторой точке пространства вблизи трубопровода, изготовленного из ферромагнитного материала, представляет собой сумму трех слагаемых:

H1 – напряженность магнитного поля, связанного с намагниченностью металла трубопровода.

H2 – напряженность магнитного поля Земли и напряженность магнитного поля внешних источников, расположенных на значительном расстоянии от рассматриваемой точки (таким источником может быть, например, ток катодной защиты в трубопроводе, проложенном в том же коридоре, что и исследуемый трубопровод).





H3 – напряженность магнитного поля катодного тока, протекающего в трубопроводе.

Рассмотрим характерные особенности двух последних составляющих и оценим величины их вклада в суммарную напряженность магнитного поля.

1.1.1. Магнитное поле Земли Известно, что магнитное поле Земли зависит от географических координат точки наблюдения [4]. Ориентировочные характеристики магнитного поля Земли для средней полосы европейской части России следующие: модуль вектора напряженности HЗ 42,4 А/м, вертикальная компонента HЗв 40,3 А/м, горизонтальная компонента HЗг 13,1 А/м, северная компонента HЗсев 12,8 А/м, восточная компонента HЗвост 2,7 А/м.

Магнитное поле Земли изменяется с течением времени. Различают суточные, годовые, 11-летние и другие вариации. При магнитных бурях возмущения на поверхности Земли имеют амплитуду от 0,4 до 2,4 А/м. Суточные геомагнитные вариации имеют амплитуду 0,01 – 0,06 А/м (спокойные), 0,01 – 0,32 А/м (возмущенные) [5].

Основная особенность магнитного поля Земли заключается в том, что оно в нашей задаче является однородным, то есть одинаковым во всех точках рассматриваемой нами области пространства.

1.1.2. Магнитное поле постоянного тока катодной защиты Найдем магнитное поле, вызванное постоянным током, протекающим в трубопроводе. Будем считать плотность тока j одинаковой в объеме вещества и направленной вдоль оси трубопровода. Тогда система обладает осью симметрии, совпадающей с осью трубопровода. Рассмотрим контур в виде окружности, лежащей в плоскости, перпендикулярной к оси трубопровода. Центр окружности лежит на оси трубопровода, радиус окружности R превышает внешний радиус трубопровода. В силу симметрии значение модуля вектора Hкт во всех точках контура одинаково. Согласно теореме о циркуляции [6] где I – сила тока в трубопроводе. Вектор Hкт в каждой точке контура направлен по касательной к окружности.

Таким образом, магнитное поле катодного тока характеризуется, прежде всего, тем, что для него известно аналитическое соотношение. Напряженность магнитного поля тока линейно зависит от силы тока и уменьшается при удалении от трубы обратно пропорционально расстоянию от оси трубы до точки измерения.

С помощью соотношения (1.2) легко оценить величину напряженности магнитного поля, связанного с током. При токе I = 1 А и R = 1 м значение Hкт составляет приблизительно 0,16 А/м.

1.2. Факторы, влияющие на намагниченность металла трубопроводов При проведении магнитометрических обследований подземных трубопроводов измерения магнитного поля, как правило, проводятся в точках, расположенных на поверхности грунта над осью трубопровода (рисунок 1.1). При этом обычно используются трехкомпонентные датчики магнитного поля [7]. На рисунке 1.2 показано изображение векторов напряженности магнитного поля реального трубопровода, а на рисунке 1.3. представлены зависимости трех компонент этих векторов от линейной координаты точки измерения.

Рисунок 1.1. Схема дистанционного магнитометрического обследования трубопровода диаметром D, ось которого расположена на глубине h относительно Рисунок 1.2. Трехмерное изображение векторов напряженности магнитного поля Рисунок 1.3. Графики трех компонент напряженности магнитного поля реального участка трубопровода. Расположение осей декартовой системы координат Сталь, из которой изготавливаются подземные трубопроводы, представляет собой ферромагнитный материал. Ферромагнитные материалы обладают спонтанной намагниченностью, то есть могут иметь не равную нулю восприимчивость ферромагнетиков положительна ( 0) и достигает значений – 105, их намагниченность J растет с увеличением напряженности магнитного поля H нелинейно и в полях до 104 А/м достигает предельного значения Js – намагниченности насыщения. Значение намагниченности зависит от магнитной предыстории образца, это делает зависимость J от H неоднозначной (наблюдается магнитный гистерезис). Свойства ферромагнетиков обладают специфической зависимостью от температуры T. Намагниченность насыщения Js имеет наибольшее значение при T = 0 К и монотонно уменьшается до нуля при температуре, равной температуре Кюри (Т = ). Выше ферромагнетик переходит, как правило, в парамагнитное состояние (фазовый переход второго рода).

намагничивающего поля, но и является функцией таких факторов, как механические напряжения, температура, время [10]. Эти факторы действуют лишь при наличии внешнего постоянного магнитного поля или когда ферромагнетик имеет некоторую остаточную намагниченность. Намагниченность ферромагнитного объекта может быть результатом действия всех указанных факторов. Процесс изменения намагниченности под действием указанных факторов происходит по собственным законам и имеет свое собственное наименование.

Мгновенное намагничивание при постоянной температуре называется изотермическим намагничиванием. Намагничивание в постоянном магнитном поле при уменьшении температуры от точки Кюри до некоторой температуры T получило название термоостаточного. Изменение намагниченности в постоянном поле с течением времени называется вязким намагничиванием.

Термоостаточная намагниченность формируется в результате нескольких явлений, происходящих в ферромагнетике под действием температуры [10]. При повышении температуры, во-первых, уменьшается спонтанная намагниченность и коэрцитивная сила, а во-вторых, увеличивается магнитная восприимчивость в слабых полях. В результате при охлаждении ферромагнетика от точки Кюри при наличии внешнего поля H образуется намагниченность, которая может быть в несколько раз больше намагниченности, индуцированной этим же полем при низких (по сравнению с температурой Кюри) температурах.

Намагниченность любого тела, независимо от способа ее получения, намагничивание, но и в значительной степени формой самого тела [9, 10].

множества различных факторов [7]. Стальные листы, применяемые для производства труб, в процессе изготовления могут приобретать некоторую остаточную намагниченность. Эта намагниченность может изменяться при изготовлении труб. Затем намагниченность может изменяться при хранении и при транспортировке труб (если рядом имеются источники магнитного поля).



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 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.