Виброакустический способ и информационно-измерительная система контроля состояния трубопроводов на основе конечноэлементного анализа и нейросетевого моделирования

• Автор: Зиганшин, Шамиль Гаязович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 123 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Состояние вопроса исследований
1.1. Объекты исследований
1.2 Методы технической диагностики трубопроводов
1.3 Классификация существующих методов обнаружения утечек
1.3.1 Визуальный метод
1.3.2 Метод статистики аварий
1.3.4 Метод контроля распределения температуры по поверхности теплотрассы 1°
1.3.3 Контактный метод
1.3.5 Магнитный метод
1.3.6 Метод вихревых токов
1.3.8 Прочностной анализ
1.3.9 Акустический метод
1.4Теоретические основы метода собственных колебаний
1.4.1 Классификация акустических приборов, используемых для диагностики труб
1.4.2 Определение мест утечек в трубопроводах с помощью корреляционного течеискателя
1.4.3 Метод диагностики трубопроводов с помощью комплекса «Вектор»
1.5. Постановка задачи
2 Определение информативных критериев наличия дефектов трубопроводов
2.1. Аналитический метод расчета пластины
2.2 Аналитический метод расчета круга
2.3 Методы моделирования дефектов произвольной формы
2.3.1 История возникновения и развития метода конечных элементов

2.3.2 Основы МКЭ
2.4 Применение ANSYS для расчета форм колебаний дефектов разного рода
2.4.1 Методика расчета форм колебаний круга
2.4.2 Методика расчета дефектов произвольной формы
3. Локализация и идентификация дефектов трубопроводов
3.1 Методы построения алгоритмов поисков дефектов (обзор существующих языков программирования)
3.2 Применение программной среды Lab View для построения алгоритма поиска дефектов в трубопроводов
4. Экспериментальные исследования влияния размера дефектов на акустические характеристики участков трубопроводов 7
4.1 Порядок подготовки и проведения экспериментов
4.1.1 Порядок подготовки экспериментов
4.1.2 Методика проведения экспериментального исследования
4.2 Оценка погрешности результатов измерений
4.3 Требования по безопасности проведения измерений
4.4 Оценка повторяемости экспериментальных данных
4.6 Обработка экспериментальных данных
Заключение
Литература
Приложения
Введение
Надежность и экономичность теплоснабжения городов и промышленных объектов во многом зависит от фактического технического состояния трубопроводов, и, в частности, коррозионного состояния труб [115].
Россия - самая холодная страна в мире с самым высоким уровнем централизованного теплоснабжения в Европе [11]. Суммарная протяженность тепловых сетей составляет 125 тыс. км (в двухтрубном исчислении). Кроме того, в Российской Федерации эксплуатируются магистральные трубопроводы различного назначения общей протяженностью около 230 тыс. км, основную долю которых (более 60 % протяженности) составляют магистральные газопроводы, а остальные транспортируют опасные жидкости, такие как нефть, нефтепродукты, конденсат, широкую фракцию легких углеводородов, этилен и жидкий аммиак [159]. Около 40 % из них отработали более 20 лет [72, 149].
До ,принятия Изменения № 3 к СНиП П-3-79 не менее 60 % тепловой энергии зданий уходило в атмосферу. По данным Минэнерго удельная энергоемкость валового внутреннего продукта (ВВП) в нашей стране выше, чем в развитых странах Западной Европы почти в 3 раза и в 1,8 раза больше, чем в США, т. е. из каждой тонны сжигаемого топлива 500...600 кг сгорает впустую. Главная беда - изношенность трубопроводов, которая ведет к их разгерметизации. В результате разгерметизации трубопроводов потери воды достигают 30...40 %. Россия ежегодно забирает из открытых и подземных источников для коммунальных, промышленных и сельскохозяйственных нужд около 80 млрд. м3 воды. Ежегодный износ теплотрасс составляет 15 %, а потери тепла в них доходят до 15...20 %. Это в 2,5 раза превышает нормативный уровень. Для сравнения: за рубежом потери не превышают 2 % [110].
С ростом протяженности и времени эксплуатации трубопроводов увеличивается число их остановок [38]. Скрытая коррозия приводит к серьезным авариям, которые наносят непоправимый ущерб окружающей среде,

вышеизложенного, амплитуда указанных пиков позволяет оценить степень повреждения [115].
Используется три градации уровня дефектов (рис. 1.10):
- До критический дефект; (утонение 20 - 50%)
- Критический дефект; (утонение >50%)
- Авария.
Рис. 1.9 Обработка акустических сигналов в пакете программ комплекса
«Вектор»
Рис. 1.10 Представление результатов диагностики. Уровни дефектов