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钻杆直流励磁漏磁检测技术的研究

张青斌

   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。……   
[关键词]:钻杆;漏磁;无损检测;ANSYS;FPGA
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:沈阳工业大学2007年
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