天然氣集輸系統(tǒng)壓力容器角焊縫裂紋檢測技術(shù)研究

【摘要】：石油工業(yè)中，原油、天然氣等是經(jīng)過管道進(jìn)行壓力輸送的，因此在天然氣集輸系統(tǒng)設(shè)有多個(gè)增壓站。為了緩解壓縮機(jī)加壓過程中產(chǎn)生的脈動壓力對后續(xù)輸油管道的影響，通常壓縮機(jī)的輸出口以及管路匯集處會焊接一個(gè)附屬的容器罐以達(dá)到緩沖壓力的目的。在實(shí)際工作過程中壓力容器焊接部位受力后容易產(chǎn)生裂紋缺陷。如不能及時(shí)檢測會導(dǎo)致泄漏事故的發(fā)生，從而影響生產(chǎn)安全。 目前，國內(nèi)對壓力容器角焊縫裂紋的檢測主要應(yīng)用超聲波、磁粉、滲透等傳統(tǒng)的無損檢測方法。由于壓力容器角焊縫結(jié)構(gòu)的特殊性以及傳統(tǒng)檢測方法具有一定局限性，壓力容器角焊縫裂紋缺陷的漏檢時(shí)有發(fā)生，從而導(dǎo)致泄漏事故。因此，建立一種有效的壓力容器角焊縫裂紋缺陷檢測技術(shù)具有重要意義。 本文首先分析了壓力容器角焊縫裂紋的形式與特征，結(jié)合實(shí)際出了工況總結(jié)角焊縫裂紋缺陷產(chǎn)生的原因。通過參考國內(nèi)外無損檢測技術(shù)的發(fā)展情況以及實(shí)際檢測需要，制定了以超聲波相控陣技術(shù)為核心的無損檢測方案。 根據(jù)壓力容器角焊縫的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)確定了檢測參數(shù)，設(shè)計(jì)了陣列探頭的結(jié)構(gòu)尺寸。搭建了檢測信號前置處理模擬電路，應(yīng)用FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)了超聲波相控陣檢測的延遲功能，保證了超聲波相控陣電子聚焦功能的實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用LabVIEW開發(fā)了檢測系統(tǒng)上位機(jī)分析處理軟件，用于處理和顯示接收到的檢測信息。 本文在檢測信號收發(fā)模塊中，應(yīng)用簡單可靠的算法配合FPGA硬件實(shí)現(xiàn)了納秒級的時(shí)間延遲控制功能，滿足了超聲波相控陣檢測對于延遲時(shí)間控制的要求；在上位機(jī)分析軟件中，依據(jù)檢測回波信號的特點(diǎn)進(jìn)行有用信息的篩選，簡化了后續(xù)處理模塊。設(shè)計(jì)了“去極小值潤化”算法，有效濾除噪聲影響，突出了回波信號的特征成分，提高了超聲波相控陣檢測系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。 【關(guān)鍵詞】：壓力容器角焊縫 超聲波相控陣技術(shù) 時(shí)間延遲 電子聚焦 FPGA LabVIEW
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TE977;TG441.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題背景9-10
• 1.2 課題研究的目的和意義10-11
• 1.3 課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3.1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀11-14
• 1.3.2 國外發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.4 主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 角焊縫裂紋分析及其檢測方案的研究17-24
• 2.1 壓力容器角焊縫裂紋分析17-19
• 2.1.1 壓力容器工況介紹17
• 2.1.2 壓力容器角焊縫的形式特征17-18
• 2.1.3 角焊縫裂紋的形式特征18
• 2.1.4 角焊縫裂紋形成原因的分析18-19
• 2.2 裂紋檢測系統(tǒng)方案的研究19-23
• 2.2.1 檢測方案的制定19-23
• 2.2.2 裂紋檢測系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第3章 裂紋檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)24-52
• 3.1 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析24-25
• 3.2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的分析與制定25-29
• 3.2.1 檢測參數(shù)的分析與確定25-26
• 3.2.2 硬件系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)26-29
• 3.3 硬件系統(tǒng)關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)29-51
• 3.3.1 超聲波陣列探頭設(shè)計(jì)29-38
• 3.3.2 超聲波延遲功能設(shè)計(jì)38-45
• 3.3.3 探頭驅(qū)動及回波信號前置處理電路設(shè)計(jì)45-48
• 3.3.4 回波信號接收模塊設(shè)計(jì)方案制定48-50
• 3.3.5 通信模塊設(shè)計(jì)50-51
• 3.4 本章小結(jié)51-52
• 第4章 裂紋檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)52-69
• 4.1 上位機(jī)軟件系統(tǒng)功能分析52-53
• 4.2 上位機(jī)軟件開發(fā)工具53-54
• 4.3 上位機(jī)軟件功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)54-68
• 4.3.1 通信與預(yù)處理功能設(shè)計(jì)54-58
• 4.3.2 數(shù)據(jù)處理功能設(shè)計(jì)58-62
• 4.3.3 檢測信息顯示功能設(shè)計(jì)62-64
• 4.3.4 檢測信息存儲功能設(shè)計(jì)64-68
• 4.4 本章小結(jié)68-69
• 第5章 延遲模塊仿真與軟件系統(tǒng)模擬測試69-78
• 5.1 硬件系統(tǒng)延遲模塊仿真69-73
• 5.1.1 仿真實(shí)現(xiàn)69-71
• 5.1.2 仿真結(jié)果分析71-73
• 5.2 軟件系統(tǒng)模擬測試73-77
• 5.2.1 模擬測試的實(shí)現(xiàn)73-77
• 5.2.2 模擬測試結(jié)果分析77
• 5.3 本章小結(jié)77-78
• 結(jié)論78-79
• 參考文獻(xiàn)79-84
• 致謝84

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