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1、赵家伟邹向春孙荣华中国石油西气东输管道分公司江苏南京200122【摘要】油气管道检测是预测事故隐患、为安全评价提供基础资料的重要手段，国外在实践中得到了较好的应用。油气管道检测是 预测事故隐患、为安全评价提供基础资料的重要手段。定期进行油气管道检验检测是实现管道安全运行与管理的重要措施，并在实践中得 到了较好的应用。由于油气管道站场管网在设计上通常具有复杂的形状并带有各种弯头、支管和三通等，其配件也可能具有复杂的形状并 带有各种附件、排出管、渐缩管和喷嘴等，导致产生较干线管道复杂得多的应力分布和局部应力集中。使得传统的检测和评价技术不能很 好得到应用。【关键词】油气管道设备诊断检测1 引言油气
2、管道设备管理工作中应掌握设备的 劣化、故障状态和造成劣化的原因。在过去， 一般凭五官感觉对设备的外表现象进行检查， 主要取决于检查员的丰富经验，但有时面对设 备停机，分解后却发现设备没有什么大问题。 由于管道运行设备科技含量提高，设备向大型 化、高速化、连续化和精密化发展，这种停机 解体检查和感官诊断的方法会造成设备精度 下降，也会造成财力、人力和时间上的巨大浪 费。于是，人们进行了探索，把人类医学的原 理溶人到设备管理之中，把研究故障机理的故 障物理学同现代信号处理技术结合起来，创造 了设备状态检测和故障诊断技术。这就要求我 们在站场设备管理中，切实提高设备的诊断技 术检测及其状态检测的环节
3、、程序、方法。2 设备诊断检侧技术的运用诊断技术必须包括三个方面的内容：（1）了解设备的现状。（2）了解异常或故障的原因。（3）有预知、预测未来影响的技术。 设备诊断技术一般包括两部分：一是对设备的技术状态简便而迅速地做出概括评价， 主要由现场作业人员实施的简易诊断技术；二 是当简易诊断难以做出正确判断时，由专业人 员实施的精密诊断技术。它是对经过简易诊断 判定为异常的设备做进一步的详细诊断，以确 定应采取的措施。它不仅需要简单的测定和分 析，还需要运用一系列复杂的定量检测和分析 技术。如果打个比喻，简易诊断相当于护士对 人体进行的健康检查，而精密诊断则相当于专 业医生对病人的诊断。油气管道设
4、备诊断要以掌握现状为中 心，但如果仅仅立足于现状，抓住某一特定的 异常或故障，进行简单的判断，是难以奏效 的，因此应按设备一生管理的要求，在每个阶 段开展设备的诊断技术，以实现设备寿命周期 费用达到最经济、最有效的目标。3 结构损伤检测与健康诊断方法3.1 结构健康监测与损伤检测结构健康监测与损伤检测研究主要致力的工程领域，以确保工程结构在复杂环境荷载作用下不至于无先兆地破坏，达到防灾减灾的 目的。目前，最有前途的方法之一就是结合参 数识别、结构动力学、振动测试技术、信号采 集与分析等跨学科技术的试验模态分析法。近年来结构整体检测方法大致可分为模 型修正法和指纹分析法两大类。其中，模型修 正法
5、主要用于将试验结构的振动响应记录与模 型计算结果进行综合比较，利用直接测得的加 速度时程记录或间接测知的模态参数、频率响 应函数等指标，通过各种模型修正方法，修正 模型中的刚度分布，从而得到结构刚度变化的 信息，实现结构的损伤判别与定位。指纹分析 法则是寻找与结构动力特性相关的动力指纹， 通过这种指纹的变化判断结构的真实状况。通 常用到的动力指纹有频率、振型、振型曲率 应变模态、功率谱、M A C（模态保证标准）、 C O M A C（坐标模态保证标准）指标等。虽然上 述两种方法检测结构损伤的过程不同，但它们 都需进行系统的模态参数识别。因此，模态参 数识别是结构损伤检测的基础。3.2 模态参
6、数识别模态参数识别是运用试验测试的数据， 确定系统模态参数的过程。模态参数识别的典 型过程包括：在结构系统的模态试验中测量由 于外部激励作用而产生的结构响应；从响应 数据中直接或通过数据处理技术确定系统的模 态参数，如模态频率和振型等。模态参数识别 分为频域模态参数识别和时域模态参数识别。 在识别除振型以外的其他模态参数时，按照使 用响应信号的数目分为局部识别和整体识别； 按照使用激励和响应的数目分为单输入单输出（SISO）识别法、单输入多输出（SIMO）识别 法和多输入多输出（MIMO）识别法。在SISO频 域模态参数识别中，按模态密集程度不同，可 分为单模态识别和多模态识别。前者将待识别
7、的各阶模态看作与其他模态独立的单自由度系 统，适于阻尼较小、模态较分散的情形；后者 将待识别的几阶模态视为有耦合，并考虑拟合 频段以外的模态影响，对于阻尼较大、模态较 密集的情况，必须采用多模态参数识别法。3.3 损伤检测指标的选择量的选择问题，即决定以哪些物理量为依据能够更好地识别和标定损伤的程度与位置。用于 损伤识别的物理量可以是全局量，如结构的固 有频率等，但用于损伤定位的物理量最好是局 域量，且需要满足两个基本条件：一是对局部 损伤敏感。二是位置坐标的单调函数。现已提 出了多种参数指标，并通过理论分析、模型实 验、现场实验等手段进行论证。这些敏感参数 主要可分为两大类，一类是位移模态参
8、数，如 固有频率、阻尼比和模态振型等；另一类是应 力应变模态参数，如应变分布、应变能和应变 模态等。应变模态与位移模态相比，具有如下优 点：（1）测量应变的电阻应变片质量小，负 载效应小，可大量使用，价格便宜。（2）应 变对于结构的局部特性变化（如局部应力、局 部结构损伤）比较敏感，而位移由于外部约束 的存在，对结构局部特性变化反应很不灵敏。 尽管应变模态较位移模态具有一定的优 势，但在实际应用中仍存在一些困难，因此针 对某具体问题时，仍然需要选择适合该问题的损伤检测指标。4 结语站场管网缺陷的全面检测一直是困扰管道 运营者的难题，没有任何一种检测方法能够独 立对站场管网进行全面检测。超声导波
9、技术虽 能对站场管网进行全面快速检测和缺陷的准确 定位，但是无法对缺陷尺寸精确定量。超声相 控阵和TOFD技术能有效检出管体或焊缝的各种 缺陷，完成对缺陷的定性和定量，弥补了长距 离超声导波技术在检测站场管网方面的不足。参考文献1 宋小春,黄松岭,赵伟. 天然气长输管道裂纹的无损检测方法J. 天然气工业 ,2006,(07) .2 何石,杨京伟,汤春明,何凤岐. 长输 管道宽频超声内检测器技术J. 管道技术与 设备 , 2007,(05) .3 马宏伟,陈富,杜功儒. 长输管道无 损检测自动化技术的研究进展J. 中国机械 工程 , 2003,(23) .4 周勇. 国外长输管道无损检测管理 J. 无损探伤 , 2001,(06) .5 白世武. 中国石油天然气管道行业 的无损检测技术发展及其与国外的交流与合作file:/C|/Users/Administrator/Desktop/新建文本文档.txt涵盖各行业最丰富完备的资料文献，最前瞻权威的行业动态，是专业人士的不二选择。file:/C|/Users/Administrator/Desktop/新建文本文档.txt2012/8/26 12:19:58
