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油气管道非饱和磁化应力检测技术研究

石油机械 2024年第7期52卷 137-144页

作者：陈潇辛佳兴苏政达史徐武何仁洋刘畅陈金忠江苏省特种设备安全监督检验研究院中国特种设备检测研究院中广核研究院有限公司北京燃气绿源达清洁燃料有限公司

应力集中是在役油气管道损伤、失效的重要原因,为能源的输送安全埋下巨大隐患。为此,提出一种非饱和磁化管道应力检测新方法,分析了非饱和磁化油气管道应力检测机理,推导获得了应力检测等效磁路模型,利用有限元方法探究了屏蔽层对应力... 详细信息

应力集中是在役油气管道损伤、失效的重要原因,为能源的输送安全埋下巨大隐患。为此,提出一种非饱和磁化管道应力检测新方法,分析了非饱和磁化油气管道应力检测机理,推导获得了应力检测等效磁路模型,利用有限元方法探究了屏蔽层对应力响应信号的影响规律,对X52管道钢试件在0~140 MPa范围内进行拉伸应力检测试验,验证了非饱和磁化检测探头对试件应力状态的感知能力。研究结果表明:随磁屏蔽层长度增加,信号畸变度持续增加,但梯度值减小;随磁屏蔽层厚度增加,信号畸变度先增加后减小;拉伸应力与响应信号呈现负相关的线性变化趋势。研制的检测探头对应力状态感知的灵敏度达到18.48 mV/MPa。研究成果可为管道应力集中在线检测探头及装备研制提供参考。

关键词：油气管道应力检测非饱和磁化等效磁路屏蔽

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基于增量磁导率提取的油气管道正交差分涡流内检测技术

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油气储运 2024年

作者：宫彦双完小康王宏军辛佳兴陈广明陈金忠余冰锋马义来中国石油天然气股份有限公司塔里木油田公司油气工程研究院中国石油大学(北京)机械与储运工程学院中国特种设备检测研究院

【目的】管道作为石油、天然气的主要运输方式，其运行工况复杂，易产生腐蚀、裂纹等缺陷。传统的漏磁检测设备由于质量大、磁吸力强，在小口径、低压管道中难以通过，且对于微小缺陷的检测能力不足；传统的涡流检测技术受趋肤效应的限... 详细信息

【目的】管道作为石油、天然气的主要运输方式，其运行工况复杂，易产生腐蚀、裂纹等缺陷。传统的漏磁检测设备由于质量大、磁吸力强，在小口径、低压管道中难以通过，且对于微小缺陷的检测能力不足；传统的涡流检测技术受趋肤效应的限制无法检出管道外壁及埋藏缺陷，同时难以识别缺陷的深度信息；超声检测由于需要耦合剂，不适用于天然气管道的检测。【方法】提出了直流磁化与正交差分涡流结合的管道缺陷检测技术，利用有限元分析方法探究了管道内、外表面缺陷对于管道内部涡流场和磁导率的影响规律。研制了正交差分涡流检测探头，开展了管道内、外表面缺陷动态扫查实验。【结果】研制的正交差分涡流检测探头对管道内、外壁腐蚀及内壁裂纹均有信号响应。随着腐蚀深度、长度、宽度的增加，响应信号的峰值和波峰波谷间距均呈现出正相关的变化规律。管道内壁腐蚀与埋藏、外壁腐蚀的响应信号相位相反，可以为缺陷位置的快速判定提供参考。【结论】研究成果对弥补传统漏磁、涡流检测技术的不足，促进管道在线检测技术的发展具有重要意义。（图13，表2，参21）

关键词：增量磁导率提取差分涡流检测内检测检测探头

京津冀城市群热岛强度和热岛足迹的时空分布和驱动因素研究

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京津冀城市群热岛强度和热岛足迹的时空分布和驱动因素研究

作者：辛佳兴辽宁师范大学

学位级别：硕士

城市化进程导致地表温度(Land Surface Temperature,简称LST)升高,人口激增,引发了一系列诸如热岛效应、极端气候、高温热浪等事件的频发,对三生空间造成严重威胁。与传统MODIS LST数据相比,本研究所使用的中国陆域及周边逐日1 km全天... 详细信息

城市化进程导致地表温度(Land Surface Temperature,简称LST)升高,人口激增,引发了一系列诸如热岛效应、极端气候、高温热浪等事件的频发,对三生空间造成严重威胁。与传统MODIS LST数据相比,本研究所使用的中国陆域及周边逐日1 km全天候地表温度数据集(TRIMS LST)具有更准确的精度。本文基于此数据集,运用定量遥感技术、地理空间分析技术和地学统计技术,结合城市边界数据集,分析京津冀城市群城市热岛强度和城市热岛足迹的时空分布特征。同时基于DEM数据、夜间灯光数据、统计数据、植被指数数据和PM2.5数据,结合多元线性回归、主成分分析和随机森林回归方法,探讨城市热岛强度和城市热岛足迹的影响因素及相关性。主要结论如下:(1)对于地表温度,在空间上,2005-2018年京津冀城市群昼夜LST均呈现西北低东南高的趋势,与DEM和纬度呈现相反趋势,即DEM或纬度高的地方LST低,DEM或纬度低的地方LST高。此外,年平均LST白天(>10℃)要高于夜间(PD>EVI的趋势;对于SUHIF来说,2015年夜间,PM2.5、PD和EVI的系数分别为-0.523、0.875和-0.452,说明PM2.5和EVI与SUHIF呈现负相关关系,而PD和SUHIF呈现正相关关系。

关键词：地表城市热岛强度地表城市热岛足迹地表温度主成分分析多元线性回归

直径168 mm管道被动喷射式皮碗结构设计及清洗性能仿真

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科学技术与工程 2023年第3期23卷 1048-1055页

作者：付双成戴朝磊张庆保陈金忠辛佳兴常州大学机械与轨道交通学院常州213164 中国特种设备检测研究院北京100029 中国石油大学(北京)机械储运工程学院北京102249

油气管道内部工况复杂且含有多种化学物质,为减少管道内黑色粉末及固化油泥对管道内检测器运行姿态稳定性及检测效率的影响,提出了一种适用于直径168 mm管道内检测器被动喷射式皮碗结构设计方案,利用有限元模拟仿真分析方法研究了被动... 详细信息

油气管道内部工况复杂且含有多种化学物质,为减少管道内黑色粉末及固化油泥对管道内检测器运行姿态稳定性及检测效率的影响,提出了一种适用于直径168 mm管道内检测器被动喷射式皮碗结构设计方案,利用有限元模拟仿真分析方法研究了被动喷射式皮碗结构设计的清洗性能。仿真结果表明:开孔角度为30°、开孔高度为15 mm及开孔直径为12 mm的被动式喷射开孔可使管道下游壁面上的流体介质流速达到14.81 m/s,可对黑色粉末进行有效清洗。被动喷射式皮碗结构可有效冲刷并清洗管道壁面黑色粉末,并在一定程度上清理管道内固化油泥,使其分散混合于管道内流体介质中随检测器排出管道外。该被动式喷射孔皮碗结构设计可丰富管道内检测器动力节皮碗设计理念,为相关检测性能优化提供理论指导和技术支撑。

关键词：油气管道检测器聚氨酯皮碗结构设计清洗性能

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小口径管道涡流变形内检测技术仿真分析与实验验证

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小口径管道涡流变形内检测技术仿真分析与实验验证

作者：辛佳兴中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

管道输送的通常是易燃易爆的石油天然气等能源物质,管道变形缺陷的存在会导致运输效率降低甚至管道破裂的发生,因此对在役管道进行定期检测对于维护管道正常运行有着重要意义。本论文基于涡流检测技术应用于小口径油气管道的变形内检测... 详细信息

管道输送的通常是易燃易爆的石油天然气等能源物质,管道变形缺陷的存在会导致运输效率降低甚至管道破裂的发生,因此对在役管道进行定期检测对于维护管道正常运行有着重要意义。本论文基于涡流检测技术应用于小口径油气管道的变形内检测,进行理论分析、结构设计、仿真模拟、实验研究。(1)本文首先概述了电涡流检测技术的国内外发展现状,分析了传统的接触式管道变形内检测存在的缺点,提出了接触式变形检测与涡流变形检测的复合技术并对电涡流检测进行理论分析。(2)其次,本文设计了涡流管道变形内检测器的整体结构。根据内检测器过弯及管道的最大变形量、探头输出通道数,对内检测的骨架、采集系统、程轮布置方案进行方案设计。确定了涡流管道变形检测器的整体尺寸,完成了涡流检测探头的机械骨架、电路系统设计及扭力弹簧的设计计算。利用有限元仿真方法,对简化的内检测器模型进行弯道通过性分析,结果表明设计的检测器刚性结构可以通过1.5D×90°弯头的极限工况,验证了内检测器骨架设计的合理性。(3)本文利用Maxwell有限元分析软件,对简化的探头、试件模型进行电磁仿真分析,得出阵列布置激励线圈,求解点处的磁感应强度峰值与提离值呈现出负相关的非线性变化趋势,两个相邻线圈间得间距分别为:a=0.1mm、2.5mm、5mm,求解点处的磁感应强度峰值该点随提离值变化量分别为:1m T/mm、0.7m T/mm、0.5m T/mm,表明相邻线圈的存在对于提高涡流传感器的灵敏度有积极的作用。同时改变激励频率、激励电压幅值、占空比等激励参数及激励线圈内径,研究上述参数变化对电涡流变形检测的影响,仿真结果表明适当增加激励频率、激励电压幅值及占空比有助于电涡流变形检测。(4)最后利用作者研制的涡流距离检测探头搭建涡流检测试验台进行实验研究。结果表明,在任意提离值下当增大激励电压的幅值时,传感器输出的电压信号幅值均增加;固定其它参数,增加提离值时,感器输出的电压信号幅值呈现出负相关的非线性变化规律。双线圈激励时,传感器的量程及对提离值变化的灵敏度均提高,表明相邻线圈的存在提高了传感器检测距离的能力。实验结果验证了有限元分析的结论,表明涡流检测管道变形具有可行性。对采集到的实验数据进行分析,表明在该实验条件下,本文设计的管道涡流变形检测探头可以实现最小1mm的变形量检测,量程最大可以达到8mm。本论文的研究工作为小口径油气管道涡流变形检测方法及涡流内检测探头的设计提供了借鉴,具有较好的理论意义和工程应用价值。

关键词：油气管道管道变形涡流检测探头有限元分析实验研究

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基于阵列涡流技术的管道变形检测数值分析

石油机械 2022年第2期50卷 115-122页

作者：辛佳兴陈金忠李晓龙朱宏武王长新中国石油大学(北京)机械与储运工程学院中国特种设备检测研究院压力管道部

及时发现管道变形缺陷并排除安全隐患,对保证油气资源正常运输有重大意义。鉴于此,针对阵列涡流管道变形检测技术进行了电磁理论分析,从磁畴的微观水平上解释了涡流信号的变化机理,提出管道内检测器上阵列探头的3种布置方案,利用Maxwel... 详细信息

及时发现管道变形缺陷并排除安全隐患,对保证油气资源正常运输有重大意义。鉴于此,针对阵列涡流管道变形检测技术进行了电磁理论分析,从磁畴的微观水平上解释了涡流信号的变化机理,提出管道内检测器上阵列探头的3种布置方案,利用Maxwell有限元分析软件对阵列涡流管道变形缺陷检测的三维模型进行数值模拟,以磁感应强度峰值为特征量对管道变形缺陷进行分析。分析结果表明:基于电涡流传感技术的管道变形缺陷检测中,管道磁畴磁化产生的磁场强度大于感应涡流产生的磁场强度;阵列涡流传感器输出信号变化量随管道变形量呈四次多项式递增的变化规律;对比单独布置的传感器,阵列涡流传感器对管道变形缺陷检测的灵敏度至多下降10%。所得结论可为油气管道涡流变形内检测探头的研制提供技术支撑。

关键词：阵列涡流技术油气管道变形缺陷管道内检测数值模拟磁畴磁化

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油气管道内检测技术研究前沿进展

石油机械 2022年第5期50卷 119-126页

作者：辛佳兴陈金忠李晓龙王长新张雪伟朱宏武中国石油大学(北京)机械与储运工程学院中国特种设备检测研究院压力管道部

管道是石油天然气等能源介质相对安全、可靠的运输方式,但由于制造及焊接缺陷、局部损伤、腐蚀等导致管道事故时有发生,为管道安全运行埋下了极大隐患。通过周期性的管道内检测服务获取多种管道本体缺陷信息,从而排除安全隐患的做法已... 详细信息

管道是石油天然气等能源介质相对安全、可靠的运输方式,但由于制造及焊接缺陷、局部损伤、腐蚀等导致管道事故时有发生,为管道安全运行埋下了极大隐患。通过周期性的管道内检测服务获取多种管道本体缺陷信息,从而排除安全隐患的做法已被国内外管道业主所认可。为促进管道内检测技术的发展,介绍了管道清管、变形及智能检测的三个阶段,对不同功能的管道内检测设备进行分类,阐述了管道漏磁、涡流、超声和电磁超声等多种智能内检测设备的检测原理,梳理了国内外知名管道检测服务公司及相关科研单位的先进内检测设备和研究成果。针对目前管道缺陷检测存在的难点,指出内检测技术的发展方向,提出的建议可为我国管道内检测技术的发展及设备研制提供参考。

关键词：油气管道内检测技术管道缺陷智能内检测发展方向建议

基于SSA-BP神经网络的管道裂纹涡流识别研究

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石油机械 2022年第8期50卷 118-125页

作者：王长新陈金忠辛佳兴张雪伟何仁洋王德国中国石油大学(北京) 中国特种设备检测研究院南昌航空大学

目前,管道裂纹识别研究主要集中在漏磁检测领域,针对管道裂纹涡流检测定量识别的研究较少。为此,基于SSA-BP神经网络对管道裂纹进行定量识别研究,运用Maxwell有限元仿真软件对不同尺寸裂纹进行数值模拟,探究不同尺寸裂纹信号特征的变化... 详细信息

目前,管道裂纹识别研究主要集中在漏磁检测领域,针对管道裂纹涡流检测定量识别的研究较少。为此,基于SSA-BP神经网络对管道裂纹进行定量识别研究,运用Maxwell有限元仿真软件对不同尺寸裂纹进行数值模拟,探究不同尺寸裂纹信号特征的变化规律,并搭建基于涡流检测技术的裂纹检测系统,验证了数值模拟的正确性;对试验及数值模拟的检测信号进行特征参数提取,采用SSA-BP神经网络对裂纹参数进行定量识别。研究结果表明:研制的涡流检测探头可实现对宽1 mm、深0.2 mm的裂纹有效检出;采用麻雀搜索算法优化的BP神经网络提高了神经网络的识别精度和运行速度;构建的SSA-BP神经网络管道裂纹识别模型较传统BP神经网络模型,深度、宽度最大相对误差分别减小56.7百分点和0.36百分点,深度、宽度最大绝对误差分别为0.05和0.0043 mm,能够有效实现对管道裂纹尺寸的定量识别。所得结果对油气管道裂纹定量识别技术的发展具有一定的指导意义。

关键词：管道裂纹定量识别 SSA-BP神经网络涡流检测磁通密度

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幼儿心理健康教育的家园共建路径探索

中文科技期刊数据库（全文版）教育科学 2024年第4期 0156-0159页

作者：辛佳和西安交通大学第一附属医院幼儿园陕西西安710061

近年来,幼儿心理健康越来越受到人们的重视,心理健康教育也在幼儿园教育中扮演着举足轻重的地位。可以说幼儿的心理健康对于他们的健康成长非常重要,进行科学、合理的健康教育,探索家园共建机制,帮助幼儿建立起良好的心理素质,具有非常... 详细信息

近年来,幼儿心理健康越来越受到人们的重视,心理健康教育也在幼儿园教育中扮演着举足轻重的地位。可以说幼儿的心理健康对于他们的健康成长非常重要,进行科学、合理的健康教育,探索家园共建机制,帮助幼儿建立起良好的心理素质,具有非常重要的意义。为此,幼儿教师应从幼儿的内心需求出发,结合他们的个性发展规律采用恰当的心理健康教育方法,组织各种有趣精彩的心理健康教育活动,促进幼儿心理健康的良性发展。

关键词：幼儿心理健康家园共建