V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Оценка остаточного ресурса работы и состояния трубопроводного транспорта нефти и газа является актуальной задачей, так как его аварийный выход из строя порождает не только экономические убытки, но и наносит большой экологический ущерб. Поэтому для диагностики необходимы высокопроизводительные, многофункциональные и точные методы и средства контроля.

Известно, что параметры петли магнитного гистерезиса – коэрцитивная сила Н_с, остаточная намагниченность J_r, максимальная намагниченностьJ_m, дифференциальная магнитная проницаемость - в общем случае структурно-чувствительны как к химическому составу, структуре ферромагнитного материала, так и к внешним воздействиям. Разложение общего сигнала преобразователя на гармонические составляющие значительно повышает чувствительность электромагнитных методов контроля к изменениям различных физико-механических свойств ферромагнетика. При этом известные трудности представляет выбор такого перемагничивающего поля, при котором наблюдается максимум чувствительности, а при одновременном воздействии на испытуемый объект переменного H⁺ и постоянного H_o магнитных полей необходимо выбрать оптимальное значение постоянного поля.

Решение задачи выбора оптимальных с точки зрения чувствительности значений полей возможно только при наличии аналитической связи гармонических составляющих с параметрами петли гистерезиса.

В работе [1] решена задача расчета параметров гармоник при одновременном действии полей H_oи H⁺ = H_msin wt , направленных параллельно граничным поверхностям изделия. В основу решения этой задачи положена формула статической петли гистерезиса

B = B_maxarctg ( H_oc+H_msin t),

где H_oc = H_o H_c, = tg ( ) , B_r, B_max – остаточная магнитная индукция и индукция насыщения материала. Знак минус берется для восходящей ветви петли магнитного гистерезиса, а знак плюс – для нисходящей. Формула связи электродвижущей силы проходного преобразователя с параметрами петли гистерезиса имеет вид.

E = w₂s , (1)

где w₂ - число витков измерительной обмотки, - циклическая частота перемагничивающего поля.

Методом Фурье получены аналитические выражения гармонических составляющих:

= - E_o , (2)

bn = E_o [ sin n (- ], (3)

En= ( (4)

где n – номер гармоники, b - коэффициенты Фурье, En, - амплитуда и фаза n-й гармонической составляющей. Знак минус в формуле (3) берется при H_o H_c. Однако формулу (1) можно разложить на гармонические составляющие с помощью дискретного преобразования Фурье (ДПФ)

En = , arctg (), (5)

где

= cos 2 π_ni/N, sin 2 π_ni/N, (6)

N – число дискретизаций, - величина i-й дискретизации, i – номер дискретизации.

Из набора гармоник, полученных по результатам измерений на трубах, помещенных в накладной или проходной преобразователь, специальными методами выбирают наиболее информативные гармоники (их фазы или амплитуды). При этом трубы на этапе настройки выбирают как с дефектами так и без дефектов.

Проведенные исследования на трубах диаметром 119 мм показали высокую чувствительность метода к изменениям геометрии тубы и присутствию дефектов нарушения сплошности.

Список литературы:

1.  
   1.  

      1. Зацепин Н.Н., Шапоров Б.Д. Нелинейные процессы в ферромагнетике, перемагничиваемом продольным полем.- Минск, 1974.

      2. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике.- М., 1974.

Код для цитирования: Скопировать