本文關鍵詞：基于光纖光柵應變箍的管道健康監(jiān)測，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：管道健康監(jiān)測技術對于及時了解管道安全運營狀態(tài),確保國民經濟和人民生命財產安全具有重要意義。隨著新型材料、新型傳感器的不斷發(fā)展,各種管道檢測及監(jiān)測技術應運而生。本文提出一種利用環(huán)向應變進行管道腐蝕監(jiān)測以及管道泄漏定位的方法,同時,為了滿足監(jiān)測需求,開發(fā)了一種用于測量管道環(huán)向平均應變的光纖光柵應變箍傳感器。圍繞上述監(jiān)測理論及傳感技術,本文主要進行了以下幾方面的研究工作：(1)管道腐蝕引起的壁厚減小和管道泄漏引起的壓力突降均會使管道環(huán)向應變發(fā)生變化。本文提出了一種利用環(huán)向應變評價管道均勻腐蝕及局部腐蝕,以及進行管道泄漏監(jiān)測和定位的方法。探討了環(huán)向平均應變相比于單點測量對于管道腐蝕評價的優(yōu)勢,利用有限元軟件分析了管道環(huán)向平均應變對于局部腐蝕的敏感性。而基于環(huán)向應變的管道泄漏監(jiān)測方法中,包括用于常規(guī)泄漏量的負壓波時間差定位法,以及用于泄漏量較小情況的負壓波能量衰減定位法。本文通過鋼管道模型和PVC管道模型分別進行了腐蝕和泄漏模擬試驗,驗證了文中提出方法的有效性。(2)為滿足管道環(huán)向應變監(jiān)測要求,開發(fā)了一種光纖光柵應變箍傳感器,可用于監(jiān)測管道的環(huán)向平均應變進而評價管道腐蝕程度,且具有監(jiān)測泄漏過程所引起的環(huán)向應變動態(tài)變化的能力。本文對自行研制封裝的光纖光柵應變箍傳感器進行了靈敏度、穩(wěn)定性等方面的測試,分析了其在管道健康監(jiān)測中的有效性和實用性。設計中還包括一種預拉伸夾持裝置,可使傳感器與管道結構保持一致變形。(3)利用特征線法,分析了管道泄漏后達到穩(wěn)定狀態(tài)時,管道沿線的環(huán)向應變分布。結合BP神經網(wǎng)絡,提出了一種基于管道沿線穩(wěn)態(tài)環(huán)向應變分布的管道泄漏定位方法。分析比較了不同環(huán)向應變測點數(shù)量、隱含層節(jié)點數(shù)量時,該定位方法對于管道泄漏位置判斷的準確率,獲得了最優(yōu)化的神經網(wǎng)絡預測結構。同時,還通過疊加干擾信號證明了該方法對噪聲干擾具有較好的抑制能力。(4)由于環(huán)向應變測點布置靈活,通過布設一定數(shù)量的環(huán)向應變測點,可使管道的目標檢測泄漏量的限值大幅降低。本文利用數(shù)學模型分析了管道泄漏發(fā)生后的負壓波能量衰減規(guī)律,并提出基于環(huán)向應變的管道泄漏定位方法中,使用環(huán)向應變可檢半徑來確定環(huán)向應變測點間距的方法,以滿足對于不同目標檢測泄漏量的要求。本文還分析了不同的管道運營參數(shù),對于環(huán)向應變可檢半徑的影響。
【關鍵詞】：光纖光柵應變箍 管道腐蝕監(jiān)測 管道泄漏監(jiān)測 BP神經網(wǎng)絡 環(huán)向應變可檢半徑
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TE973.6
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• TABLE OF CONTENTS12-15
• 圖目錄15-17
• 表目錄17-18
• 主要符號表18-19
• 1 緒論19-38
• 1.1 管道運輸發(fā)展狀況及安全問題19-22
• 1.1.1 管道運輸?shù)陌l(fā)展狀況19-20
• 1.1.2 管道運輸?shù)陌踩珕栴}20-22
• 1.2 國內外現(xiàn)有管道檢測及監(jiān)測方法綜述22-35
• 1.2.1 管道腐蝕檢測方法22-25
• 1.2.2 管道泄漏檢測方法25-31
• 1.2.3 管道健康監(jiān)測技術的研究現(xiàn)狀31-35
• 1.3 本文的研究意義及主要研究內容35-38
• 2 基于環(huán)向應變的管道腐蝕及泄漏監(jiān)測理論研究38-59
• 2.1 基本原理38-40
• 2.2 基于環(huán)向平均應變的管道腐蝕評價40-51
• 2.2.1 基于環(huán)向平均應變的管道均勻腐蝕評價41-45
• 2.2.2 管道環(huán)向平均應變對于局部腐蝕的敏感性分析45-51
• 2.3 基于環(huán)向應變的管道泄漏監(jiān)測及定位51-57
• 2.3.1 負壓波法基本原理51-54
• 2.3.2 基于環(huán)向應變的負壓波時間差法54-55
• 2.3.3 基于環(huán)向應變的負壓波能量衰減法55-57
• 2.4 本章小結57-59
• 3 光纖光柵應變箍傳感器的開發(fā)及試驗研究59-79
• 3.1 光纖光柵傳感器的開發(fā)及應用59-67
• 3.1.1 光纖光柵傳感原理59-61
• 3.1.2 光纖光柵傳感器的開發(fā)61-65
• 3.1.3 光纖光柵傳感器在模型試驗中的應用65-67
• 3.2 光纖光柵應變箍傳感器的開發(fā)67-72
• 3.2.1 光纖光柵應變箍傳感器設計原理68-70
• 3.2.2 光纖光柵應變箍傳感器的預拉伸裝置70-72
• 3.3 光纖光柵應變箍傳感器的性能測試72-78
• 3.3.1 PVC管道模型介紹72-74
• 3.3.2 靈敏度系數(shù)對比測試74-75
• 3.3.3 穩(wěn)定性測試75-76
• 3.3.4 動態(tài)響應測試76-78
• 3.4 本章小結78-79
• 4 管道腐蝕及泄漏模擬試驗研究79-103
• 4.1 鋼管道腐蝕模擬試驗研究79-86
• 4.1.1 鋼管道模型介紹79-82
• 4.1.2 管道均勻腐蝕結果分析82
• 4.1.3 管道局部腐蝕結果分析82-86
• 4.2 PVC管道泄漏模擬試驗研究86-97
• 4.2.1 PVC管道模型介紹87-89
• 4.2.2 預備試驗結果分析89-93
• 4.2.3 多泄漏點長管道試驗結果分析93-97
• 4.3 管道泄漏實時監(jiān)測系統(tǒng)及信號處理97-101
• 4.3.1 基于LabVIEW的管道泄漏監(jiān)測系統(tǒng)98-99
• 4.3.2 基于小波分析的泄漏信號處理99-101
• 4.4 本章小結101-103
• 5 基于穩(wěn)態(tài)環(huán)向應變分布的管道泄漏定位103-122
• 5.1 管道泄漏過程的數(shù)值計算研究103-111
• 5.1.1 管道泄漏瞬變模型103-106
• 5.1.2 管道泄漏方程的特征線法求解106-109
• 5.1.3 泄漏后的環(huán)向應變分布109-111
• 5.2 基于BP神經網(wǎng)絡的管道泄漏定位111-121
• 5.2.1 BP人工神經網(wǎng)絡112-114
• 5.2.2 基于BP神經網(wǎng)絡的管道泄漏定位114-118
• 5.2.3 基于BP神經網(wǎng)絡的環(huán)向應變信號識別118-121
• 5.3 本章小結121-122
• 6 環(huán)向應變測點布設間距的研究122-137
• 6.1 負壓波衰減規(guī)律研究122-128
• 6.1.1 管道的數(shù)學模型122
• 6.1.2 泄漏點處的壓降計算122-124
• 6.1.3 負壓波的能量衰減124-128
• 6.2 環(huán)向應變測點布設間距的研究128-135
• 6.2.1 環(huán)向應變可檢覆蓋范圍128-131
• 6.2.2 環(huán)向應變測點間距的計算131-135
• 6.3 本章小結135-137
• 7 結論與展望137-141
• 7.1 結論137-139
• 7.2 創(chuàng)新點摘要139
• 7.3 展望139-141
• 參考文獻141-148
• 攻讀博士學位期間科研項目及科研成果148-150
• 致謝150-151
• 作者簡介151-152

  本文關鍵詞：基于光纖光柵應變箍的管道健康監(jiān)測，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：410871