【摘要】：管道輸送已經(jīng)成為當(dāng)代社會(huì)的第五大運(yùn)輸工具,在運(yùn)輸流體介質(zhì)(如石油、天然氣、水等)方面有著巨大的優(yōu)勢。我國的管道工程遍及大片陸地與海域,成為拉動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)聯(lián)系的重要生命線。但是,現(xiàn)有的管道工程因服役時(shí)間過長而腐蝕老化、外界荷載沖擊等作用下常常發(fā)生損壞,導(dǎo)致重大事故的發(fā)生。此外,管道屬于線性工程,常規(guī)的點(diǎn)式檢測方法存在操作條件要求高、檢測效率低等缺點(diǎn)。因此,對(duì)復(fù)雜各異的管道工程發(fā)展快速有效的損傷檢測方法顯得愈加重要。本文針對(duì)兩種不同的管線形式,提出了不同的損傷識(shí)別方法。對(duì)外露管線,采用基于附加虛擬質(zhì)量的移動(dòng)式檢測法,對(duì)埋地充液管線,采用內(nèi)置聲發(fā)射傳感器測試技術(shù)進(jìn)行損傷識(shí)別,其主要研究內(nèi)容總結(jié)如下:(1)針對(duì)外露管線,本文基于虛擬變形法(VDM),推導(dǎo)出管道附加任意虛擬質(zhì)量后的頻率響應(yīng)公式,并用單自由度模型驗(yàn)證了該公式的正確性。通過結(jié)合理論模型的靈敏度矩陣,用目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化的方式推導(dǎo)出損傷迭代公式。(2)將基于附加虛擬質(zhì)量的損傷識(shí)別方法首次應(yīng)用在外露管道結(jié)構(gòu)上,以一根2米長的管道為例,通過劃分子結(jié)構(gòu)、在同一位置施加激勵(lì)得到加速度響應(yīng)、代入公式計(jì)算出附加最優(yōu)質(zhì)量下的頻率響應(yīng)、結(jié)合理論模態(tài)與靈敏度矩陣迭代出子結(jié)構(gòu)的損傷程度。本文首先用該方法進(jìn)行了管道的數(shù)值模擬,然后通過具體的試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證,證實(shí)了該方法對(duì)外露管道損傷識(shí)別的有效性。(3)針對(duì)埋地管線,傳感器布設(shè)不方便,本課題首次嘗試將聲發(fā)射傳感器安置于管道內(nèi)部進(jìn)行泄漏信號(hào)的采集,驗(yàn)證該方法的有效性,為后續(xù)內(nèi)置自容式聲發(fā)射傳感器監(jiān)測充液管道的損傷提供基礎(chǔ)。首先搭建了充液管道泄漏的實(shí)驗(yàn)室模型,設(shè)置了管道運(yùn)行的四種工況。利用支持向量機(jī)的方法(SVM)對(duì)管道泄漏工況進(jìn)行準(zhǔn)確的分類識(shí)別,將SVM法與聲發(fā)射技術(shù)結(jié)合進(jìn)行管道泄漏的檢測,對(duì)實(shí)現(xiàn)管道運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控提供了參考價(jià)值,應(yīng)用前景廣闊。(4)進(jìn)一步深入研究了利用聲發(fā)射技術(shù)進(jìn)行管道泄漏源定位的課題。首先通過斷鉛實(shí)驗(yàn)測得聲發(fā)射波在充水管道表面的傳播速度。針對(duì)原始泄漏聲發(fā)射信號(hào)含有過多噪聲的問題,分別用小波分解和經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMD)的方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行了去噪處理,然后重構(gòu)含泄漏源信息較多、能量占比較大的信號(hào)。最后通過互相關(guān)函數(shù)計(jì)算出延遲時(shí)間,利用時(shí)延估計(jì)法對(duì)管道泄漏源進(jìn)行了準(zhǔn)確定位。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U178

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本文編號(hào)：2752971