轴向励磁的管道漏磁内检测磁饱和问题研究

发布时间：2017-09-12 14:25

  本文关键词：轴向励磁的管道漏磁内检测磁饱和问题研究

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【摘要】：随着我国经济发展，输油输气管道长度不断增加，埋地管道长度的增加造成运行过程中更多腐蚀、变形的影响，需要对检测方法进行改进，提高检测精度，漏磁检测法是输油输气管道缺陷检测中比较有效的方法。采用电磁场或永磁铁磁场激励管道，检测效果明显，但磁化设备体积较庞大，且钢管被磁化后很难退磁。对于输油输气管道，在一些特殊管道，漏磁检测励磁部分和检测部分不能同时进行，造成漏磁信号检测困难。 本课题针对管道漏磁内检测磁饱和程度对管道的影响、管道剩磁问题进行研究，提出利用剩磁效应来检测管道缺陷尺寸的方法。基于管道漏磁检测技术、漏磁检测磁化方式，研究永磁铁轴向励磁检测方法、直流线圈轴向励磁检测方法，，研究在降低磁饱和时，仍能检测出缺陷处漏磁信号，优化检测器励磁单元体积，研究利用管道剩磁效应检测缺陷信号、确定缺陷尺寸的方法。采用Comsol有限元仿真分析软件，建立管道三维漏磁场仿真模型，通过对仿真模型的分析计算，查看缺陷处磁感应强度的轴向、径向分量，定量的分析磁饱和程度和永磁体尺寸的对应关系；同时建立直流线圈励磁的管道三维仿真模型以及螺旋永磁体励磁的管道三维仿真模型，得到环型永磁体和螺旋型永磁体激励对管道不同缺陷处漏磁场仿真分析结果；研究管道剩磁效应检测原理、管道材料剩磁参数，搭建实验平台，采用直流线圈激励方式，对管道进行漏磁外检测，将两组不同厚度管道分别磁化到饱和状态，经直流线圈不同电流磁化管道后产生剩磁效应，用霍尔传感器检测缺陷处剩磁信号。 Comsol仿真分析得到不同磁饱和程度对缺陷处磁感应强度的影响，得到磁化管道至饱和状态的最优电流参数；实验对剩磁原理、检测方法及剩磁信号影响因素进行了论证，验证了利用剩磁效应检测管道缺陷方法的可行性，并对剩磁信号进行分析得出剩磁信号与管道缺陷的关系以及不同激励电流对剩磁效应的影响。
【关键词】：漏磁检测 磁饱和 Comsol有限元分析 剩磁效应 螺旋永磁体
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG115.284
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题研究的目的及意义9-10
• 1.2 管道内检测技术及外检测技术10-11
• 1.2.1 管道外检测技术10-11
• 1.2.2 管道内检测技术11
• 1.3 管道漏磁检测技术研究现状11-14
• 1.3.1 国外研究历史与发展现状11-13
• 1.3.2 国内研究历史与发展现状13-14
• 1.4 课题研究的主要内容及章节安排14-16
• 1.4.1 课题研究的主要内容14-15
• 1.4.2 论文的章节安排15-16
• 第2章 管道漏磁检测技术研究16-32
• 2.1 管道漏磁检测原理16-17
• 2.2 管道缺陷漏磁场理论研究17-23
• 2.2.1 管道漏磁场形成机理17-20
• 2.2.2 缺陷漏磁场理论模型20-23
• 2.3 管道漏磁检测励磁方式23-27
• 2.3.1 管道漏磁检测轴向及周向励磁方法23-25
• 2.3.3 永磁铁励磁管道漏磁内检测方法25-26
• 2.3.4 直流线圈激励管道漏磁外检测方法26-27
• 2.4 管道磁饱和问题理论研究27-30
• 2.4.1 铁磁性材料特性及磁化过程27-29
• 2.4.2 磁饱和与磁滞回线29-30
• 2.5 剩磁检测原理及退磁技术30-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第3章 管道漏磁检测的 Comsol 有限元分析32-57
• 3.1 有限元分析方法32
• 3.2 基于有限元的漏磁场数学模型32-33
• 3.3 Comsol Multiphysics 有限元软件基本步骤33-35
• 3.4 管道缺陷 Comsol Multiphysics 三维仿真分析35-56
• 3.4.1 三种励磁方式管道漏磁检测仿真建模35-38
• 3.4.2 材料属性、物理场设定及网格剖分38-43
• 3.4.3 三种仿真模型求解后处理分析43-48
• 3.4.4 管道直流线圈激励磁化电流分析48-51
• 3.4.5 管道漏磁检测磁饱和程度仿真分析51-56
• 3.5 本章小结56-57
• 第4章 实验与结果分析57-73
• 4.1 剩磁检测实验装置设置57-63
• 4.1.1 直流电激励方法59-60
• 4.1.2 霍尔效应、霍尔元件和霍尔传感器60-62
• 4.1.3 信号调理及数模转换部分62-63
• 4.2 实验结果与分析63-72
• 4.2.1 7mm 厚管道剩磁检测实验64-69
• 4.2.2 10mm 厚管道剩磁检测实验69-72
• 4.3 本章小结72-73
• 第5章 结论73-74
• 参考文献74-77
• 在学研究成果77-78
• 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：837767