学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示
钻杆直流励磁漏磁检测技术的研究
作 者: 张青斌
导 师: 杨理践
学 校: 沈阳工业大学
专 业: 检测技术与自动化装置
关键词: 钻杆 漏磁 无损检测 ANSYS FPGA
分类号: TM936
类 型: 硕士论文
年 份: 2007年
下 载: 194次
引 用: 3次
阅 读: 论文下载
内容摘要
钻杆是石油钻井设备中不可缺少的关键部件,钻杆缺陷自动检测系统对于提高生产效率,降低人工劳动强度,减少钻探事故和经济损失具有重要意义。本论文以实现钻杆缺陷的自动检测为目标,系统地研究了采用漏磁法进行钻杆的横向、纵向缺陷检测的相关问题及多路缺陷信号的数据采集方法,并初步完成了系统调试。在研究了国内外漏磁检测技术的现状及发展趋势的基础上,通过对国内外钻杆无损检测方法和系统的研究现状和实现方法的分析,根据钻杆缺陷的实际情况和现场检测要求,确定了应用单一漏磁法为探伤方法的系统整体方案。对横向缺陷检测装置的磁化方式、线圈磁场分布及计算、端部效应和检测盲区等问题进行了研究。设计了恒流源电路,保证了磁场的稳定。讨论了开路磁化和闭路磁化的区别,并提出了材料的起始磁化曲线不能作为钻杆磁化强度的选择依据。应用ANSYS有限元仿真软件对线圈磁场进行仿真分析,与理论计算值进行比较,验证了ANSYS仿真的正确性。应用不同规格钻杆的仿真数据,建立不同规格钻杆的不同开路磁化曲线,并以此作为最佳磁化强度的选择依据。在对比了多种传输方法后,采用滑环作为纵向缺陷检测装置中缺陷信号和外界通信的传输媒介。设计完成了能对多路缺陷信号进行数据采集的数据采集系统。应用FPGA识别数据采集卡发出的脉冲沿来控制多路开关阵列完成了多数据通道的合并,在上位机中根据同步信号将数据还原到各通道,实现了数据的正确采集。提出了一种新颖的数据采集方法,解决了数据采集卡的输入通道数满足多数量传感器的需要问题。通过现场调试,该钻杆漏磁检测系统可以检测出钻杆的裂纹、孔洞、腐蚀等缺陷,系统运行良好。
|
全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-11 1 绪论 11-19 1.1 课题的背景与意义 11-13 1.2 钻杆无损检测系统的研究现状 13-16 1.2.1 钻杆无损检测方法的研究现状 13-15 1.2.2 钻杆无损检测系统的研究及应用现状 15-16 1.3 漏磁无损检测技术的原理与研究现状 16-18 1.3.1 漏磁检测技术的原理及特点 16-17 1.3.2 国内外漏磁检测技术的研究现状 17-18 1.4 论文的主要工作 18-19 2 钻杆漏磁无损检测系统的方案设计 19-25 2.1 检测方法的确定 19-20 2.2 检测方案的确定 20-21 2.3 钻杆无损检测系统总体结构方案设计 21-25 2.3.1 钻杆检测的工艺流程 22 2.3.2 系统整体结构说明 22-25 3 钻杆横向缺陷漏磁检测方法的研究与实现 25-38 3.1 磁化方式 25-27 3.1.1 磁化方式概述 25-26 3.1.2 磁化方式的确定 26-27 3.2 线圈磁场的分布及计算 27-30 3.2.1 薄壁线圈磁场的计算 27-29 3.2.2 厚壁线圈磁场的计算 29-30 3.2.3 线圈磁场的分布 30 3.3 钻杆纵向磁化时端部退磁场的影响及端部效应的产生原理 30-32 3.3.1 端部退磁场的研究 30-32 3.3.2 端部效应产生的原理 32 3.4 磁化装置供电电源的设计 32-35 3.4.1 恒流电源的设计 33-34 3.4.2 调整管保护电路的设计 34-35 3.5 不同规格钻杆最佳磁化强度的研究 35-38 3.5.1 铁磁性材料的磁化特性 35-36 3.5.2 闭路磁化与开路磁化的比较 36-38 4 磁场的有限元分析 38-52 4.1 有限元法 38-39 4.2 ANSYS有限元分析软件概述 39-40 4.3 应用 ANSYS进行二维静态磁场分析 40-48 4.3.1 应用 ANSYS进行分析的步骤 40-43 4.3.2 空心线圈磁场的模拟分析 43-45 4.3.3 线圈中通入钻杆的磁场分析 45-48 4.4 不同规格钻杆最佳磁化强度的确定 48-52 5 纵向缺陷检测装置的研究与实现 52-56 5.1 纵向缺陷检测装置系统结构的确定 52-53 5.2 纵向缺陷检测装置供电和信号传输方法的研究 53-56 5.2.1 几种供电和信号传输方法的介绍 53-55 5.2.2 纵向缺陷检测装置供电和信号传输方法的确定 55-56 6 钻杆漏磁检测数据采集系统的设计 56-74 6.1 数据采集系统的两个设计指标 56-58 6.1.1 采样率的确定 56-58 6.1.2 采样精度及量程的确定 58 6.2 数据采集系统总体方案的确定 58-59 6.3 数据采集卡 PCI-1716概述 59-61 6.4 FPGA的特点及应用流程 61-65 6.4.1 FPGA概述 61 6.4.2 FPGA的开发流程 61-63 6.4.3 ISE软件综述 63-64 6.4.4 VHDL概述 64-65 6.4.5 XILINX公司 SPARTAN-IIE系列 FPGA 65 6.5 FPGA芯片配置电路设计 65-68 6.5.1 Xilinx FPGA的配置引脚 65-66 6.5.2 Xilinx公司FPGA器件的配置方法 66-67 6.5.3 FPGA芯片与 PROM的连接电路 67-68 6.6 系统软件设计 68-72 6.6.1 横向缺陷检测程序的设计 68-71 6.6.2 纵向缺陷检测程序的设计 71-72 6.7 实验结果 72-74 7 结论 74-75 参考文献 75-78 附录 A 钻杆直流励磁漏磁检测数据采集电路 78-80 在学研究成果 80-81 致谢 81
|
相似论文
- 基于FPGA的电磁超声检测系统的研究,TH878.2
- 混凝土高拱坝三维非线性有限元坝肩稳定分析研究,TV642.4
- 基于FPGA的五相PMSM驱动控制系统的研究,TM341
- LXI任意波形发生器研制,TM935
- 电流及电场对结晶器铜板上电镀镍及其合金镀层性能的影响,TQ153.2
- 基于FPGA的射频功放数字预失真器设计,TN722.75
- 突发OFDM系统同步与信道估计算法及FPGA实现,TN919.3
- 直扩系统抗多径性能分析及补偿方法研究,TN914.42
- 电视制导系统中视频图像压缩优化设计及实现研究,TN919.81
- 基于FPGA的多用户扩频码捕获研究及硬件仿真,TN914.42
- 基于FPGA的数字图像处理基本算法研究与实现,TP391.41
- 基于FPGA的高速图像预处理技术的研究,TP391.41
- 基于FPGA的高速数字图像采集与接口设计,TP274.2
- 基于FPGA的电感传感器数据采集系统的研制,TP274.2
- 基于Nios的串行总线分析仪研制,TP274
- 基于FPGA-RocketIO_X的PMC高速数据传输板开发,TP274.2
- PXI高性能数字I/O模块研制,TP274
- LXI计数器研制,TP274
- 基于FPGA的高速实时数据采集系统,TP274.2
- 核桃破壳力试验及核桃剥壳机主要部件虚拟样机设计,S226.4
- 高层建筑消防炮专用灭火弹研究,TU892
中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气测量技术及仪器 > 磁数量测量及仪器
© 2012 www.xueweilunwen.com
|