【摘要】：管道輸送是目前長(zhǎng)距離輸送氣體和液體物資最經(jīng)濟(jì)、有效的方式,廣泛地應(yīng)用于石油、天然氣資源的跨區(qū)域輸送。為了避免管道受到傷害,一般將其以一定深度埋于地下。但是由于地殼運(yùn)動(dòng)、自然侵蝕、人工作業(yè)等原因,會(huì)導(dǎo)致管道出現(xiàn)懸空的情況,這會(huì)給管道帶來(lái)巨大的安全隱患。目前多采用管道外檢測(cè)方法辨識(shí)管道懸空情況,其檢測(cè)結(jié)果容易受到管外復(fù)雜環(huán)境的影響,并且常常存在著效率低、成本高、作業(yè)周期長(zhǎng)等特點(diǎn)。本文針對(duì)敷設(shè)管道懸空檢測(cè)問(wèn)題研究了一種管內(nèi)檢測(cè)方法,該方法通過(guò)管內(nèi)主動(dòng)激勵(lì)方式對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行激振,通過(guò)分析管道敷設(shè)段和懸空段的振動(dòng)響應(yīng)差異對(duì)管道懸空情況進(jìn)行辨識(shí)。由于是管道內(nèi)檢測(cè)作業(yè)、激勵(lì)信號(hào)可控且管內(nèi)一次作業(yè)即可檢測(cè)管道懸空情況,因此可以有效規(guī)避管道外檢測(cè)作業(yè)所存在的問(wèn)題,檢測(cè)優(yōu)勢(shì)明顯。本文基于彈性地基梁理論分析了管道與土壤的耦合特性,根據(jù)管道在不同敷設(shè)環(huán)境下可能出現(xiàn)的懸空情況進(jìn)行了仿真模擬,用ADAMS軟件進(jìn)行了頻響函數(shù)分析和模態(tài)分析,分析了管道在不同狀態(tài)下的動(dòng)力學(xué)響應(yīng),對(duì)管道是否出現(xiàn)懸空段進(jìn)行了定性判斷,總結(jié)了管道懸空段的長(zhǎng)度和支撐介質(zhì)的硬度對(duì)頻率響應(yīng)函數(shù)的影響規(guī)律,得出了內(nèi)檢測(cè)管道懸空的辨識(shí)特征并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
【圖文】：

海床管道完全淹埋 局部掩埋 在海床表面圖 1.2 管道與土壤的三種接觸狀態(tài)Fig. 1.2 Thre e contact s tate s be twe e n pipe line and s e abe d一般埋地管道的三種狀態(tài)，正常敷設(shè)段管道為完全掩埋狀態(tài)，如圖 1.2 所示。但是，地形不規(guī)則所形成的管跨現(xiàn)象普遍存在，管跨形式和管跨長(zhǎng)度多種多樣，這些主要與管道鋪設(shè)的路徑、土體參數(shù)、環(huán)境參數(shù)等因素密切相關(guān)[9]，常見(jiàn)的幾種管道敷設(shè)地形示意圖如圖 1.3 所示。

管道懸空外檢測(cè)不會(huì)對(duì)管道造成任何損傷，可靠性較高，，但受到地理環(huán)境的影響，存在效率低、檢測(cè)成本高的缺點(diǎn)，成熟的管道外檢測(cè)技術(shù)包括：（1）人工巡線人工巡線的方法是通過(guò)專人巡線排查來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，海底管道是通過(guò)潛水員進(jìn)行水下作業(yè)，對(duì)海底管道進(jìn)行探查，這種方法可以直觀的發(fā)現(xiàn)管道裸露情況，但由于受到潛水深度的影響，該方法只適用于淺海，且存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低的缺點(diǎn)。（2）水下 ROV 檢測(cè)ROV 檢測(cè)類似于人工巡線摸查，只是把潛水員換成 ROV，如圖 1.4 所示。ROV上搭載有高清攝像頭，通過(guò)水面人員遠(yuǎn)程操控機(jī)器人進(jìn)行水下探查作業(yè)，把探查到的水下情況通過(guò)影像實(shí)時(shí)地呈現(xiàn)在屏幕上，其作業(yè)方式一般是巡線航行檢測(cè)，遇到可疑故障地點(diǎn)會(huì)懸停進(jìn)行仔細(xì)排查。水下機(jī)器人受水壓約束較小，在設(shè)備搭載能力和安全性方面優(yōu)于人工摸查，其缺點(diǎn)是受海底環(huán)境制約，對(duì)海況要求較高、成本較高。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE973.6

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