埋地管道瞬变电磁检测理论与应用

前言

第1章 绪论 1

1.1 埋地管道检测背景和现状 1

1.2 瞬变电磁法简介 2

1.3 瞬变电磁法的发展和埋地管道检测中存在的问题 3

1.4 本书主要内容 6

1.5 本章小结 6

参考文献 6

第2章 瞬变电磁检测埋地管道腐蚀的基本理论 10

2.1 瞬变电磁检测原理 10

2.2 瞬变电磁检测装置 11

2.3 埋地管道瞬变电磁响应过程 12

2.4 瞬变电磁检测中的信号 13

2.4.1 激励信号 13

2.4.2 接收信号 14

2.5 激励信号参数对观测结果的影响 17

2.5.1 脉冲宽度的影响 17

2.5.2 关断时间的影响 18

2.6 信号采样方法 19

2.6.1 模拟积分采样 19

2.6.2 数字化叠加采样 20

2.6.3 模拟积分-数字化叠加采样 21

2.7 均匀半空间的瞬变电磁场 22

2.7.1 均匀大地表面的瞬变电磁场 22

2.7.2 瞬变电磁场等效计算 23

2.7.3 埋地管道的瞬变电磁响应范围 25

2.7.4 剩余壁厚计算方法 25

2.8 本章小结 27

参考文献 27

第3章 埋地管道腐蚀模型瞬变电磁响应三维正演模拟 29

3.1 广义麦克斯韦方程组 29

3.2 时域有限差分算法的迭代方程 31

3.3 解的数值稳定性 35

3.4 数值色散 36

3.5 非均匀网格剖分算法 37

3.5.1 网格剖分规则 37

3.5.2 非均匀网格对称算法 38

3.6 共形网格 42

3.7 吸收边界条件 45

3.7.1 Mur吸收边界条件 46

3.7.2 PML吸收边界条件 47

3.7.3 CPML吸收边界条件 48

3.8 激励源和初始条件 50

3.9 地空边界的处理 52

3.10 算法流程 54

3.11 建模仿真 55

3.11.1 模型方案 55

3.11.2 电磁场扩散云图 57

3.11.3 磁场与感应电动势的关系 60

3.11.4 腐蚀缺陷的瞬变电磁响应 63

3.11.5 不同传输介质的瞬变电磁响应 66

3.11.6 不同管径的瞬变电磁响应 68

3.11.7 不同腐蚀化合物和土壤的瞬变电磁响应 69

3.11.8 不同埋深的瞬变电磁响应 71

3.12 有限元仿真对比分析 72

3.12.1 模型方案 72

3.12.2 不同壁厚的瞬变电磁响应 73

3.12.3 不同关断时间的瞬变电磁响应 74

3.12.4 不同线圈参数的瞬变电磁响应 75

3.13 本章小结 76

参考文献 76

第4章 埋地管道模型瞬变电磁检测试验 78

4.1 检测仪器和装置 78

4.1.1 发射线圈分析 79

4.1.2 接收线圈分析 82

4.1.3 改进的聚磁装置 84

4.2 时域有限差分仿真结果的验证试验 87

4.2.1 不同腐蚀长度与腐蚀深度的模型试验 88

4.2.2 不同管径与埋深的模型试验 95

4.3 连续检测模型试验 99

4.3.1 连续检测方法 99

4.3.2 试验模型 100

4.3.3 试验结果 101

4.3.4 影响因素分析 104

4.4 并行埋地管道模型试验 106

4.4.1 试验模型和方案 106

4.4.2 试验结果 108

4.5 实际工况模拟试验 118

4.5.1 壁厚不同的管道检测 118

4.5.2 交叉管道检测 119

4.5.3 盗油阀门检测 121

4.5.4 盗油阀门与交叉管道的对比试验 126

4.6 本章小结 127

参考文献 128

第5章 瞬变电磁检测埋地管道野外工作方法和工程应用 129

5.1 瞬变电磁检测野外工作流程 129

5.2 数据处理方法 131

5.2.1 噪声来源分析 132

5.2.2 多次叠加消噪 133

5.2.3 异常点剔除 134

5.2.4 分离一次磁场 135

5.2.5 平滑滤波 137

5.3 数据处理软件 139

5.4 石油管道检测 141

5.4.1 老任河石油管道检测 141

5.4.2 三河生态活力公园石油管道检测 143

5.4.3 赛罕塔拉石油管道检测 144

5.4.4 马村盗油阀门检测 146

5.5 天然气管道检测 149

5.5.1 石西油田天然气管道检测 149

5.5.2 大鲁店附近天然气管道检测 150

5.5.3 京藏高速某段天然气管道检测 153

5.5.4 长庆油田天然气管道检测 155

5.5.5 昌平区某段天然气管道检测 157

5.6 热力管道检测 158

5.6.1 呼和浩特市热力管道检测 158

5.6.2 天津市热力管道检测 160

5.7 本章小结 162

参考文献 162

第6章 总结和展望 164

6.1 总结 164

6.2 展望 1662100433B

《埋地管道瞬变电磁检测理论与应用》从应用角度出发，详细阐述了瞬变电磁检测埋地管道的理论基础、方法技术和应用实例。《埋地管道瞬变电磁检测理论与应用》共6章，主要内容包括埋地管道无损检测技术的发展、瞬变电磁法的特点、瞬变电磁检测埋地管道腐蚀的基本理论、基于非均匀网格剖分的时域有限差分三维正演数值模拟技术、模拟各种管道腐蚀模型和工况的试验研究、适用于实际检测操作的数据处理方法，以及在油气管道和热力管道中的工程应用情况。

本书在总结国内外研究成果的基础上，从生产实际中所涉及的瞬变流问题出发，结合作者多年的研究成果，着重讲述瞬变流的基本理论及其工程应用。主要内容包括瞬变流基本理论、泵及泵站分析、液柱分离和弥合水击、弥合水击数学模型及数值解法、管网系统分析、瞬变流在堵塞检测中的应用、瞬变流在泄漏检测中的应用、长距离输油管道的水力瞬变分析。

本书可供流体力学、油气储运工程等相关专业的本科、硕士、博士研究生学习使用，也可供从事液体管道瞬变流工作的科研、教学、设计人员参考。

第一章　绪论

第一节　研究的目的及意义

第二节　研究现状和发展动态

第二章　瞬变流基本理论

第一节　瞬变流分析基本方程

第二节　瞬变流方程的数值解法

第三节　边界条件的建立和求解

第三章　泵及泵站分析

第一节　离心泵及其特性

第二节　泵站分析

第三节　泵站的运行控制

第四节　泵站的水力瞬变

第四章　液柱分离和弥合水锤

第一节　气体释放

第二节　液柱分离和断流空腔

第三节　断流空腔与弥合水锤升压的关系

第四节　完全断流型空腔弥合水锤的形成过程分析

第五节　断流空腔弥合水锤的防护措施

第六节　小结

第五章　断流空腔弥合水锤数学模型及数值解法

第一节　断流空腔弥合水锤数学模型

第二节　断流空腔弥合水锤的数值模拟

第三节　断流空腔弥合水锤工程实例分析

第六章　管网系统分析

第一节　管网的稳态流动分析

第二节　管网的瞬态流动分析

第七章　瞬变流在管道堵塞检测中的应用

第一节　基于瞬态压力信号分析的堵塞检测

第二节　基于小波变换的信号分析方法

第三节　基于小波变换的堵塞点识别技术

第四节　应用实例分析

第八章　瞬变流在泄漏检测中的应用

第一节　基于瞬态模型的泄漏检测方法

第二节　基于瞬态负压波的泄漏检测方法

第九章　长距离输油管道水力瞬变分析

第一节　水力瞬变分析软件介绍

第二节　基于SPS的原油管道停输再启动分析

第三节　基于TLNET的原油管道泄漏量分析

参考文献

埋地管道泄漏检测仪常见的有手持式埋地管道泄漏检测仪（伸缩式埋地管道泄漏检测仪）和手推式埋地管道泄漏检测仪。