探测地下管线接口的频率域电磁法研究

根据频率域中感应法探测金属管线的二次磁场分布,分析了感应电流形成机理和传输特征,讨论了由管线深度变化引起的异常规律.研究结果表明,频率域电磁法探测地下金属管线时,由于信号受金属管线内部电流线场的影响,管线接口的非金属介质将导致观测信号衰减.针对这种信号衰减在探测结果中易与管线变深处异常特征混淆的问题,提出了运用比值参数对两种异常有效地加以区分的方法.     

频率可选的地下金属管线探测仪发射机的设计

为解决国内地下金属管线探测仪发射机存在发射频率单一、功率较低的问题,设计了一种基于电磁法原理的新型地下金属管线探测仪发射机.该发射机采用磁偶极感应法,以SPCE061A凌阳单片机为控制核心,将传统的配谐电容技术与先进的集成芯片技术相结合,实现了整机性能的优化和智能控制,并具有4种可选的发射频率.实验表明,该仪器指标达到设计要求,最大发射功率大于12 W,实现了发射功率的8级可调,能实时显示发射信号的频率和发射功率,并具有结构简单、可靠性高、成本低等特点,满足实际工程不同地质条件下地下金属管线探测的需要.     

西宁地区地质雷达探测地下管线试验研究

为了研究在西宁地区地质雷达探测地下管线的效果,文中开展了地质雷达探测不同类型和不同地下敷设深度管线的试验。通过敷设电缆、金属管、PVC管,调节设备参数设置,数据图像处理,对地质雷达探测结果进行参数、波幅、图像和介质干扰因素分析研究。结果表明:确定本次探测地层相对介电常数为7;地质雷达探测3种管线单列波最大波幅均大于正常值(7 500 mV);对电缆和金属管探测效果较理想,而对PVC管的探测效果较差;受介质干扰因素的影响,400 MHz中心频率地质雷达仅可探明埋深1.5 m以内的管线敷设。研究结果解释了介质干扰的影响机理,提供了一种判断管线埋深和部位的依据。     

基于小波能量矩的城市地下管线探地雷达识别与分析

城市地下管线普查对于城市综合管理、智慧城市建设起着重要作用﹒本文基于探地雷达检测技术,结合频谱分析和小波能量矩方法,通过构建的管线探测正演模型和设计的管线探测物理模型试验,对不同埋深、不同填充介质的管线探测信号功率谱及能量矩分布规律进行了探究﹒研究结果表明：含水管线探测信号主频始终小于充填空气管线的,且管线信号主频随管线埋深增加无明显变化;含水管线探测信号能量矩均值及标准差均大于充填空气管线的,且管线信号能量矩总和及标准差均随管线埋深增加而不断降低﹒     

管线寻迹系统优化的方法研究与设计

管线寻迹系统是专门用来探测金属管道和线路的系统，根据电磁感应原理设计一个由电容三点式振荡电路产生正弦波，对其放大和整形后，送入单片机处理的基于单片机的手持式室内管线寻迹系统，可以检泖1室内墙体内管道及线路的走向。     

RAMAC探地雷达在地下管线探测中的应用

应用RAMAC系列探地雷达进行了地下管线探测的研究。基于对城市地下管线周围介质环境的分析,设计了探地雷达的工作参数,对不同类型的地下管线进行了探测,并就典型的管线异常特征进行了分析。     

非开挖拉管路径探测方法

城市地下管线探测是城市基础设施建设中不可缺少的重要环节。文中首先对城市地下管线探测方法进行分类,然后介绍城市地下管线探测的定位和定深方法:谷值法和峰值法;直读法、特征点法和辅助测深法,以比较各种方法的优缺点。提出一种新型的拉管路径的解算方法,为绘制拉管敷设路径纵向剖面图提供了理论支持。     

集输管线泄漏检测系统结构设计

采用负压波法检测管线泄漏信号．负压波信号由设置在管线两端的传感器拾取，根据压力波的梯度特征和压力变化率的时间差，利用相关信号处理方法判断泄漏程度和泄漏位置．同时根据大庆油田管线实际要求，采用GPS时间校对和无限扩频网，实现远程数据传输和泄漏自动检测．该项研究有利于保护国家资源，保护自然环境．     

示踪法在复杂条件下地下管线探测中的应用

在城市地下管线探测中,电磁法是最主要的探测方法。本文结合上海市某非开挖信息管线探测工程,论述了示踪法在地下管线密集,相互间干扰较大且埋设条件复杂地区进行探测的方法和技术。     

管线泄漏与阀动作联合作用的水力瞬变分析

采用特征线法建立了管线泄漏的水力瞬变数学模型,建立了泄漏及阀动作的边界条件,编制了数值计算程序对管线泄漏与阀动作联合作用情况进行模拟计算.模拟结果表明,在管线泄漏过程中其他设备动作将对压力波信号产生影响,泄漏定位应综合考虑设备动作的压力波特性.通过对管线泄漏及设备动作引起的水力瞬变进行数值模拟,将为快速判定并准确定位泄漏提供指导.     

基于神经网络的管道泄漏检测方法及仪器

研究了管道泄漏后形成多相湍射流所引发的应力波在管壁中的传播机理,分析了泄漏引发的管道横振、纵振和圆环振动,提出一系列应力波特征提取指标及其离散数据算法。首次提出了以泄漏信号特征指标构造神经网络输入矩阵,建立对管道运行状况进行分类的神经网络模型以检测管道泄漏故障的发生。实验研究了这一新理论的有效性并设计了适用于工业应用的管道检测仪器。     

基于ISODATA算法的漏磁信号到缺陷轮廓的网络映射

由于漏磁信号与缺陷轮廓的非线性关系，由管道漏磁信号描述管道缺陷的几何特征一直是管道漏磁检测的难点．本采用小波基函数神经网络的方法，建立了由管道缺陷的漏磁信号到缺陷截面轮廓图的网络映射．算法中应用迭代自组织数据分析(ISODATA)动态聚类的算法使得基函数中心的选取更加合理，经过多层分辨率的训练．网络输出表明，该网络可以较准确反映出缺陷的几何特征，为管道缺陷的特征提取提供一种可行的方法。     

基于非线性理论的海底管跨涡激共振可靠性研究

海底管跨的涡激振动是引发管跨共振失效的主要因素．为此，考虑波浪水质点与海底管线管跨段振动间的相对运动速度以及波浪和海流的联合作用，对传统的波浪载荷计算方法进行了改进，引入了波浪激励载荷中的二阶平方阻尼项，从而建立了海底管跨的非线性涡激振动方程．同时，基于非线性振动特性，将倍频共振和亚频共振的概念引入管跨的涡激共振失效分析方法中，建立了相应的极限状态方程和管跨涡激共振长度预测公式，在此基础上提出了管跨的涡激共振失效可靠性分析方法，并通过算例验证得出海底管跨倍频涡激共振长度小于基频共振长度和亚频共振长度．建议在预测管跨的共振长度时，考虑管跨发生倍频共振时的长度，以保证其可靠性．     

滑坡对纵向埋地管道的变形特征与减灾对策研究

纵向布置作为埋地管道跨越山区地形的主要方式之一,滑坡对其致灾模式与横向布置埋地管道存在显著差异,横向布置埋地管道的变形机制和减灾对策并不适用于纵向布置的埋地管道。本文采用ABAQUS有限元软件研究埋地管道承载纵向滑坡作用的变形破坏规律,分析滑坡几何形态对管道变形破坏规律的影响,探讨改变管道径厚比、埋深、内压值对减小埋地管道受滑坡作用变形破坏的效果。研究结果表明：①埋地管道遭受滑坡作用最大的应变发生在滑坡坡脚管段;②埋地管道应变随滑坡坡度、厚度、长度增大而增大,其中滑坡厚度对管道遭受滑坡作用变形破坏影响程度最大,其次是滑坡长度,最后是滑坡坡度;③减小管道径厚比、埋深、内压都能有效增强管道的抗灾能力,从管道施工难易程度、成本、减灾效果以及运营管理四个方面考虑,最佳方案是减小管道的径厚比,其次是改变管道内压,最后是改变管道的埋深。     

砂土海床海底管道贯入的数值模拟

为预测砂土海床海底管道贯入深度,在ABAQUS下建立了砂土海床海底管道贯入的耦合欧拉-拉格朗日有限元模型,模拟海底管道在风浪流及自重等荷载作用下贯入砂土海床的过程,研究了管-土界面摩擦系数、砂土内摩擦角、剪胀角及弹性模量对管道贯入深度的影响。结果表明,在海底管道贯入过程中,管道两侧海床隆起,在海床土体内形成了自管道底部延伸至海床表面的连续滑动面,砂土破坏表现为整体剪切破坏形式;管-土界面摩擦系数、砂土内摩擦角及剪胀角均会影响砂土海床海底管道贯入深度,其中砂土内摩擦角对海底管道贯入深度影响最大,而砂土弹性模量则对海底管道贯入深度没有显著影响。海底管道贯入阻力随管-土界面摩擦系数、砂土内摩擦角和剪胀角增加而呈幂函数增大。所提海底管道贯入深度预测公式考虑了管-土界面相互作用和砂土力学特性的影响,能准确预测砂土海床中管道的贯入深度,可为砂土海床海底管道在位稳定性评估提供基础数据。     

用于管道焊缝检测的激光超声系统

针对石油管道焊缝检测中被测样品粗糙,作业环境恶劣等问题,基于光折变晶体内双波混合干涉原理,研制了高频激光超声测振仪,结合激光超声的激励技术,设计了一种可用于检测石油管道表面及内部焊缝缺陷的激光超声检测系统.利用该系统分别对缺陷在表面和内部的管道焊缝试块进行了超声激励和检测实验.实验结果表明,该系统能有效地分析出被测样品表面以及内部缺陷的位置以及相应深度,检测分辨率达到0.01 mm,缺陷位置检测误差控制在2%以内.该检测系统结构紧凑可靠,操作简便,开发的高频激光超声测振仪能工作在管道焊缝检测的常见作业环境(70~75 d B低频环境噪声),具有一定的适用性.     

高含水原油集输管道内腐蚀预测及监测方法

针对高含水原油集输管道内腐蚀穿孔事故日趋严重的工程实际问题,对高含水原油集输管道内腐蚀高风险点预测及内腐蚀缺陷监测方法进行了综合研究。基于原油集输管道管内介质的液滴携带机理,给出了该类管道内腐蚀高风险点的预测和判定方法;基于场指纹腐蚀监测原理,研究了代表腐蚀缺陷深度的指纹系数的空间分布规律,给出了其与管道壁厚减薄量的对应关系曲线,建立了高含水原油集输管道内腐蚀状况的评估模型。研究可为高含水原油集输管道科学管理及保障原油集输管道安全运营提供技术支撑。     

寒区油气集输管道合适埋深数值计算

油气集输管道的敷设深度直接影响管道的建设成本,对管道的安全平稳运行也起重要作用.考虑寒区土壤的初始温度周期性变化、地表不同日平均温度以及是否冻结等因素,建立数学模型,并采用有限单元法对多种埋设深度的集输管道土壤温度场进行数值计算.实例计算表明:0.8 m是寒区较合适的管道埋设深度.当大气温度升高时,可适当减小集输管道的埋深,以节省建设成本.在集输管道运行管理计算分析时,可以不考虑冻结及非冻结状态物性对土壤自然温度场的影响,将土壤看作常物性.该模型可为寒区油气集输管道的敷设提供一定的理论依据.     

深基坑开挖引起邻近地下管线位移的两阶段法

针对深基坑开挖引起的周围地下管线位移,基于两阶段法,首先给出了基坑开挖引起的周围自由土体位移的计算方法,然后结合Winkler弹性地基梁模型,建立了受土体卸载附加变形影响的地下管线竖向和水平方向位移方程,通过有限差分法求解出地下管线位移。将此方法应用于工程实例,其理论计算结果与现场实测数据基本吻合,验证了两阶段法的合理性及适用性。本方法可用于分析管线埋深、管线距离、地基土性质等因素对管线变形的影响。     

埋地管道在地震波作用下的动力响应分析

埋地管道是一种特殊的地下结构.地震时由于管道与沙土等介质的相互作用引起管道运动,在管道中产生地震应力.针对地震波作用下埋地管道的运动特点,应用有限元分析方法对埋地管道进行模拟试验,结果表明水平地震沿x方向和y方向共同激励作用下管道的横向位移响应远远小于轴向位移响应.