【摘 要】
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输气站场是输气管网的重要组成部分,为了保障天然气的安全运输,避免人身伤亡、环境污染或财产损失等事故发生,需要对输气站场存在的安全隐患进行风险控制和事故预防。超声导
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输气站场是输气管网的重要组成部分,为了保障天然气的安全运输,避免人身伤亡、环境污染或财产损失等事故发生,需要对输气站场存在的安全隐患进行风险控制和事故预防。超声导波检测技术具有快速、长距离和相对低成本的优势,将超声导波技术应用于工艺管道检测可大幅减少开挖量,缩短工期,节约成本。本文基于超声导波检测技术,提出了1种可以快速、高效识别输气站场的工艺管道缺陷及特征的方法,主要研究内容如下:(1)基于有限元方法进行传播过程模拟,分析超声导波在管道中的传播特性。通过模拟得到:能量变化方面,L(0,2)模态导波和T(0,1)模态导波在弯头中传播时能量都有衰减和转移,其中L(0,2)模态能量向弯头上、下两侧转移,T(0,1)模态向弯头左、右两侧转移;模态转换方面,与L(0,2)模态导波相比,T(0,1)模态的导波始终保持独立且清晰的状态,对含弯头管道的缺陷识别影响较小。(2)对影响超声导波检测信号的因素进行研究。在T(0,1)模态检测条件下,模拟频率和弯头特征对缺陷检测中导波信号的影响,并使用Wave Maker G4设备进行实验验证,确定了最优检测频率区间,同时发现弯头不仅影响缺陷反射回波信号的大小,还会使缺陷轴向定位产生大幅度偏差。(3)将特征信号法和BP神经网络结合,进行缺陷识别技术的研究。使用超声导波设备进行管道缺陷检测,基于特征信号法对数据进行特征分类,从分类结果中提取出763组管道特征数据,进而建立和训练BP神经网络,经过训练后,神经网络对测试样本中特征和缺陷识别的正确率达到80.9%。基于特征信号法和BP神经网络结合的缺陷识别技术可以降低检测人员的主观性影响,提高识别效率和准确率。(4)设计开发站场工艺管道缺陷识别系统。系统利用训练好的BP神经网络对站场工艺管道的缺陷或者管道特征进行自动识别。该系统同时具有数据管理的功能,能对检测数据进行存储和修改。
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