管道內檢測與評價的案例
管道漏磁內檢測仿真APP助力管道缺陷診斷
特別是老舊管道，易受服役環境、地貌、氣候以及破壞等多因素影響，可能導致嚴重傷害和財產損失。因此需要對管道進行定期檢測，針對管道可能出現的各種類型缺陷進行識別。
漏磁內檢測原理：檢測器在管道內部移動時，鐵磁性材料（管壁）在檢測器磁路系統造成的強磁作用下會被磁化接近于飽和，而鐵磁性材料的磁導率因材料缺失影響顯著。當磁性材料沒有任何缺陷時，所有磁通全部通過管體，不會產生磁場泄露；但如果材料中存在缺陷，如裂縫或針孔等，則會導致局部磁導率發生變化，進而導致磁場線的扭曲和磁通的泄露。這些泄露的磁通可以在材料表面或近表面使用適當的探測器檢測到，并經過上位機處理后得到相應缺陷信息。
漏磁檢測原理圖
針對各種管道檢測數據分析，目前面臨缺陷樣本庫尚未建立、缺陷診斷與評估困難等問題。為精準給出缺陷尺寸、位置和種類，亟需開展多種管道缺陷的漏磁內檢測有限元仿真模擬，建立仿真缺陷樣本庫，為缺陷診斷與評估提供依據。
二、管道漏磁內檢測仿真APP解決方案
本案例以管道裂紋缺陷為例，采用多物理場仿真PaaS平臺伏圖對管道漏磁內檢查過程進行仿真分析，并將仿真模型和流程封裝成仿真APP。本案例對漏磁單元的管壁尺寸、管材磁導率、管徑尺寸、永磁體材料系數、探頭位置（提離值）、軛鐵材料、缺陷位置尺寸進行參數化建模。用戶可以通過變化獲取不同壁厚、不同缺陷位置、尺寸下的漏磁信號，為評估管道缺陷診斷提供理論參考。歡迎在線體驗：管道漏磁內檢測仿真 – Simapps Store – 工業仿真APP商店
1、仿真模型構建
漏磁內檢測結構單元由基體、磁鐵、磁鐵蓋板、鋼刷、探測器組成，下圖為漏磁內檢測單元的簡化模型。
展開 光電液位傳感器在管道內原油液體液位檢測
隨著油田開發的深入，國內各大油田相繼進入開采后期，產出液含水率高，油田開發面臨諸多問題:新增可采儲量逐年減少，儲采失衡日趨嚴重;水油比呈指數上升，控水難度越來越大;原油開采能耗上升，采油成本不斷上升;集輸管道投用時間較長，在石油運輸過程中需要對管線內部液位進行測量，目前，對于石油管線內部石油液位的測量儀器結構復雜，造價高，操作不便，液位結果不夠直觀。無法對液位進行實施準確的監控。
為解決現有技術中存在的上問題，油管路液位監測儀內部設置有光源感應傳感器，結構設計簡單合理，通過檢測桿內部光源改變，判斷管路內部液位高度，裝置可靠性高，能夠對管路內部液位進行實時監測。在此基礎上也可安裝工采網提供的英國SST 工業級光電液位傳感器/光電液位開關 - LLC210D324-003。
英國SST 工業級光電液位傳感器/光電液位開關 - LLC210D324-003是單點檢測，TTL兼容數字電平信號輸出。 這款傳感器適用于大功率輸出場合，可以直接驅動白熾燈指示燈， 聲音報警器，繼電器或其它情形。 一個紅外LED光源和光電管探測器精確地安裝在傳感端的基座上， 能確保在空氣中達到很好的光耦合。當感應端浸入液體，紅外光會 從錐形表面透射出去，而光電管接受到的光強會變小，導致輸出電平發生變化。多樣化的輸出電路可滿足不同的應用場合。
工業級光電液位傳感器/光電液位開關LLC210D324-003電性特性：
展開 通過檢測密封箱內氧含量變化的方法來檢測密封箱的密封性
密封箱是針對特殊產品的存放裝置對密封性也有著很高的要求，因此，檢測箱體的密封性是一項必要的任務。
密封性檢測是一項重要的工程質量檢測工作，它主要檢測各種設備、管道和容器的密封性能，以確保其在運行過程中不會發生泄漏或滲漏等問題。對密封箱密封性的檢測還沒有成熟的檢測手段,在最初采用人工浸泡操作,將密封箱完全浸入水中來檢測密封箱的密封性,但通過人工浸泡操作的方法檢驗誤差大、檢驗效率低,并且密封箱浸水后需要進行干燥處理,流程復雜,工序繁多。工采網小編通過本文介紹一下密封性檢測的五種有效方法，并提供相應的注意事項，并介紹一種通過檢測密封箱內氧含量變化的方法來檢測密封箱的密封性。
1、按壓法檢測（常用方法）
通常使用水作為媒介，通過將蓋子或管道按壓，觀察是否存在漏水情況來判斷密封性能。
注意事項：確保測試環境干燥，減少漏水誤判 ；測試的部位完全被液體覆蓋，避免未發現泄漏情況
2、接觸法檢測（適用于特殊場景）
測適用于一些端口難以直接觀察到的場景，此時使用染料或氣泡涂布在裝配好的密封部位，通過其是否擴散或氣泡是否生成來判斷密封性能，例如密封垂直管道內部的密封情況
注意事項：使用適當量的染料或氣泡液，避免過多或過少導致誤判；控制涂布的均勻性，確保雷同部位可以被準確檢測
3、氣密性試驗法檢測（可靠的方法）
用空氣或其他氣體作為測試媒介，通過測量壓力差來判斷密封性能。該方法適用于需要更加和可靠的密封性檢測。
注意事項：選用適當的氣體，避免對設備或組件材質產生侵蝕性；考慮不同溫度下氣體的膨脹情況，確保測試結果的準確性
在實施密封性檢測時，根據實際情況選擇合適的方法，并結合對應的注意事項，相信可以取得令人滿意的結果。
展開 一種新的評價方法評估陣發性房顫的檢測算法
第四屆中國生理信號競賽-CPSC2021設計了一種新的評價方法評估陣發性房顫的檢測算法：
步驟1針對全局節律類型的分類：非房顫節律（N）,持續性房顫節律（AFf）與陣發性房顫節律（AFp）。
步驟2針對任意房顫片段的起始點和終止點定位。
參賽選手僅需要在答案中提供房顫片段的起始點和終止點坐標。對于全局節律被識別為AFf的心電數據，其起始點和終止點坐標應該分別是改心電數據片段的段初始點和段終止點。如果心電數據全局節律被判斷為N，答案應為空列表。
競賽是免費參加的，前三名還能贏取大獎。感興趣的童鞋可以通過http://www.icbeb.org/CPSC2021了解詳情，注冊報名。
展開 
內螺旋排水管道施工要點
一、管材
建筑排水內螺旋管道包括塑料內螺旋管和鋼塑復合加強型內螺旋管。
塑料內螺旋管分為硬聚氯乙烯普通型內螺旋管和硬聚乙烯、高密度聚乙烯或聚丙烯塑料加強型內螺旋管。
鋼塑復合加強型內螺旋管采用鑄鐵管件，鑄鐵材質管件應符合現行國家標準 《排水用柔性接口鑄鐵件及附件》GB 12772 的有關規定。
塑料加強型內螺旋管應分別采用相應材質的管件。
二、使用部位
內螺旋管應用于排水立管。
內螺旋排水管不得用于排水橫支管、排水橫干管、排出管等排水橫管；不宜用于伸頂通氣管、專用通氣立管、器具通氣管、環形通氣管、輔助通氣管等通氣管道。
三、管件
普通型內螺旋排水系統排水橫支管與排水立管的連接應采用旋轉進水型管件件。
加強型內螺旋排水系統排水橫支管與排水立管的連接應采用加強型旋流器特殊管件。
塑料的加強型旋流器材質應與加強型內螺旋管材材質一致， 鋼塑復合加強型內螺旋管應配置加強型旋流器，其材質應選用鑄鐵材質。
四、連接
內螺旋管上下段連接 ，螺旋應上下銜接；內螺旋管與旋流器時，螺旋肋與導流葉片應上下銜接。
建筑排水塑料管的連接應符合現行行業標準《建筑排水塑料管道工程技術規程》CJJ/T 29 的有關規定。
建筑排水復合管的連接應符合現行行業標準《建筑排水復合管道工程技術規程 》CJJ/T 165 的有關規定。
柔性接口排水鑄鐵管連接應符合現行行業標準《建筑排水金屬管道工程技術規程》CJJ127的規定。
展開 油氣管道檢測機器人發展現狀
履帶可以沿著管道徑向移動來適應不同的管道內經，同時行進過程中又能夠獲得最小的扭力和最大的牽引力。適用的管道變徑范圍為 600～800 mm， 負載能力為 20 kg，目前還處在開發和校準階段， 未來目標是投向工業清潔領域。該設計充分發揮了履帶式機器人優秀的越障能力，而壓壁式機械結構又保證了機器人在變徑管道內有足夠的支撐能力來維持移動的穩定性。但是利用氣缸驅動，對氣源供給提出了要求。無論是拖帶氣管還是自備氣泵，都限制了機器人在管道內的靈活移動。僅適用于某些特殊管況，通用性不高。
2、針對垂直管道問題開發的專用型管道機器人
馬來西亞國家能源大學開發了一種電磁吸附式車輪型管道機器人，可應用于小型管道內的檢測作業。該機器人采用電磁吸附原理來保證對垂直管道的適應性。工作原理是在由導磁合金制成的車輪輪緣內嵌入磁盤， 電機通過同步帶驅動車輪滾動。其中磁盤由高強度永磁材料( NdFeB) 制成。經力學分析，強大的磁吸力足以支撐攜帶檢測設備的機器人在導磁管道內穩定運行， 無論是垂直面還是傾斜面。同時也具備良好的越障能力和移動性。其適用的管道變徑范圍為 80～180 mm。
3、針對復雜管道問題開發的專用型管道機器人
日本神奈川大學研發了一種新式螺旋驅動型管道機器人，可應用于復雜管道內的檢測作業 。該機器人本體與傳統螺旋驅動機器人相類似。創新點為增加了連接單元，可以連接兩個以上的機器人本體組成一個系統。其中，連接單元包括三個伺服電機。一個電機用于改變本體運行方向， 同時另兩臺電機用于彎曲機器人本體。組合機器人可在復雜管道內行進。
目前國內外管道機器人的研究還處在發展改進階段， 距離成熟的市場化應用還存在一定距離。大多數開發出的管道機器人僅適用于特定的作業環境，通用性不強，但隨著技術的不斷發展，管道機器人有望替代現有的管道檢測設備，大幅提高管道檢測的準確性和發現隱患的及時性。
展開 FLUENT管道內氣體擴散模擬
文章發布：上海安世亞太官方訂閱號（搜索：PeraShanghai）
聯系我們：021-58403100
本教程演示了管道內釋放某氣體后擴散的模擬過程。
啟動FLUENT并導入網格
（1）在Windows系統下執行“開始”→“所有程序”→ANSYS 2021→Fluid Dynamics→Fluent 2021命令，啟動Fluent 2021。
（2）單擊主菜單中File→Read→Mesh命令，導入.msh網格文件。
定義模型
（1）單擊命令結構樹中General按鈕，彈出General（總體模型設定）面板，在Solver中Time選擇Transient，進行瞬態計算。
設置湍流模型
（1）在模型設定面板Models中雙擊Viscous按鈕，彈出Viscous Models對話框，在Model中選擇Realizable k-epsilon，單擊OK按鈕確認。
設置多組分模型
（1）在模型設定面板Models中雙擊Species按鈕，彈出Species Model對話框，選擇Species Transpor，Miture Material選擇propane-air。
展開 流量傳感器能夠準確檢測燃氣管道泄漏情況
燃氣管道泄漏是燃氣運輸的主要障礙，燃氣管道泄漏會造成巨大的經濟損失，因此燃氣管道泄漏檢測應用成為亟待解決的問題。流量平衡法檢測是管道檢漏最直接的方式之一，運行管道上的泄漏將會引起上游流量的增加，同時上游和下游的壓力減小。沒有泄漏時進入管道的質量流量和流出管道的質量流量是相等的，如果進入流量大于流出流量，就可以判斷管道中間有漏點。而現有的燃氣流量監測表安全防護差，在受到外力的作用下，易產生破碎的情況，從而促使燃氣流量監測失效，同時在與燃氣管道連接時，安裝不便，降低了工作效率。
為解決監測中的不足工采網推薦使用lSweek工采網氣體流量傳感器–AFE-01。AFE-01由四個鉑金薄膜電阻構成,阻抗低，加熱區面積小。加熱器左右兩邊各一個高阻抗電阻，用來檢測流速和流向，還有一個電阻用來檢測氣體的溫度，靠近加熱元件的兩個電阻連接成—個電橋，產生檢測流速和流向功能的—個輸出信號。
在沒有流量的情況下，這兩個電阻達到同樣的加熱狀態。當有流量存在時，其中一個電阻的溫度比另一個低很多，具體哪個電阻溫度變低由流向決定，溫度差可以測量得到，由流速和流向決定。流量傳感器的加熱時間和響應時間非常短，因為它的熱質量小。這種方式可以檢測到非常微小的流速變化。為了得到更高的流動速度，溫度傳感器可以與恒溫風速儀相連接。
AFE-01具有以下特點:體積非常小，雙流向檢測、檢測小質量物體的流動、簡單的信號處理電路和標定、完全固定的機械元件、優異的重復性和長期穩定性、適合醫療，儀表行業,OEM客戶使用。
展開 過渡管道內的湍流流動
參考資料：ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual
算例說明
本案例模擬了具有相同入口和出口橫截面積的圓形到矩形的過渡管道的湍流流動。由于流場的對稱性，只有四分之一的管道被建模。
圖中截面位置位于入口下游23米處。
計算域：入口半徑1m，管道長35m
物質屬性：物質密度為1 kg/m3，粘度為5.13e-6kg/m-s
邊界條件：入口速度為1m/s
網格劃分
采用矩形網格，網格數量為110960
計算設置
本次計算為穩態不可壓縮流動。
物質屬性
計算物質設置密度等參數
湍流模型
選擇為雷諾應力湍流模型
邊界條件
（1）入口速度邊界條件
（2）出口為出流邊界條件
計算結果
計算域云圖展示
壓力云圖
計算值與實驗值對比
（1）截面位置處壓力系數對比值
（2）管道中心線位置處壓力系數對比值
參考文獻
D.O. Davis, F.B. Gessner, “Experimental Investigation of Turbulent Flow Through a Circular-to-Rectangular Transition Duct”. AIAA Journal, Vol 30, pp. 367-375, 1992
展開 基于模糊分類的流體管道泄漏故障智能檢測方法研究
本文針對基于負壓波法管道泄漏實時檢測系統誤報高和靈敏度低的問題提出一種流體管道泄漏故障智能檢測方法,該方法首先給出管道運行參數的確定模型,然后結合模糊算子給出流體管道狀態模糊模型,進而利用該模型實現管道故障分類。以這種智能檢測方法為核心設計流體管道故泄漏故障智能診斷系統( leak intelligent diagnosis system for fluid pipeline,LIDSFP),通過對某成品油管道實例仿真和在流體管道測試系統上的試驗研究,給出了LIDSFP性能指標,進一步分析表明該系統可以有效完成流體管道的泄漏故障診斷
基于模糊分類的流體管道泄漏故障智能檢測方法研究.pdf
展開 FLUENT管道內沖刷腐蝕模擬
本教程將通過一個完整的三維計算流體動力學模擬過程，模擬管道內固體顆粒沖刷腐蝕模擬問題。
1 啟動Workbench并建立分析項目
（1）在Windows系統下執行“開始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Workbench命令，啟動Workbench 19.2，進入ANSYS Workbench 19.2界面。
（2）雙擊主界面Toolbox（工具箱）中的Analysis systems→Fluid Flow（Fluent）選項，即可在項目管理區創建分析項目A。
2 導入幾何體
（1）在A2欄的Geometry上單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇Import Geometry→Browse命令，此時會彈出“打開”對話框。
（2）在彈出的“打開”對話框中選擇文件路徑，導入幾何體文件。
3 劃分網格
（1）雙擊A3欄Mesh項，進入Meshing界面，在該界面下進行模型的網格劃分。
（2）依次右鍵選擇模型入口邊界和出口邊界，在彈出快捷菜單中選擇Create Named Selection，彈出Selection Name對話框，輸入名稱inlet和outlet，單擊OK按鈕確認。
（3）右鍵單擊模型樹中Mesh選項，依次選擇Mesh→Insert→Inflation。boundary選擇管道壁面，在Maximum Layers中輸入5。
（5）網格參數設置，在Assembly Meshing中，Method選擇CutCell，在Sizing中，Max Size填入6.91E-03，Curvature Min Size填入3e-03在Quality中，Smoothing選擇High。
展開 
FLUENT管道內固體顆粒模擬
本教程演示了管道內固體顆粒隨氣流運動的設置和求解。幾何模型為二維模型。
1 啟動Workbench并建立分析項目
（1）在Windows系統下執行“開始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Workbench命令，啟動Workbench 19.2，進入ANSYS Workbench 19.2界面。
（2）雙擊主界面Toolbox（工具箱）中的Analysis systems→Fluid Flow（Fluent）選項，即可在項目管理區創建分析項目A。
2 導入幾何體
（1）在A2欄的Geometry上單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇Import Geometry→Browse命令，此時會彈出“打開”對話框。
（2）在彈出的“打開”對話框中選擇文件路徑，導入幾何體文件。
3 劃分網格
（1）雙擊A3欄Mesh項，進入Meshing界面，在該界面下進行模型的網格劃分。
（2）依次右鍵選擇模型下邊界和上邊界，在彈出的如圖16-79所示的快捷菜單中選擇Create Named Selection，彈出如圖16-80所示的Selection Name對話框，輸入名稱inlet和outlet，單擊OK按鈕確認。
（3）設置網格尺寸為0.01m。在Quality中，Smoothing選擇High。
（4）右鍵單擊模型樹中Mesh選項，選擇快捷菜單中的Generate Mesh選項，開始生成網格。
（5）網格劃分完成以后，單擊模型樹中Mesh項可以在圖形窗口中查看網格。
（6）執行主菜單File→Close Meshing命令，退出網格劃分界面，返回到Workbench主界面。
展開 管道內臨界熱通量沸騰
計算將考慮管道內臨界熱通量和干涸后傳熱的影響。管道的外壁是用恒定的熱流量加熱的。
計算域：圓柱直徑5mm，通道長度設為7m
兩相流：水連續相，水蒸氣為離散相
邊界條件：水流入流量為1495kg/m2/s，壁面熱通量為797000W/m2
網格劃分
采用矩形網格，網格數量為9600。
計算設置
本次計算問穩態計算，湍流模型選擇RNG k-epsilon。考慮重力影響，選擇軸對稱計算。
物質屬性
計算物質設置為液態水和水蒸氣
多相流模型
選擇歐拉多相流模型，主相設為水，次相設為水蒸氣
邊界條件
設置管道下方水流入邊界條件
出口為壓力邊界條件
壁面邊界條件
計算結果
計算域液體體積百分比云圖
計算值與實驗值對比
溫度對比圖表
參考文獻
N. Hoyer, “Calculation of dryout and post-dryout heat transfer for tube geometry”, International Journal of Multiphase Flow, Vol 24, pp. 319-334, 1998
展開 管道內非牛頓流體流動
參考資料：ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual
算例說明
本案例介紹了管道內非牛頓流體流動過程。
計算域：管道長0.1m，直徑2.5mm
物質屬性：密度為1000kg/m3，粘度采用Power law，其中參數k=0，n=0.4
邊界條件：入口平均速度為2m/s
網格劃分
采用矩形網格，網格數量為16000
計算設置
本次計算為穩態軸對稱流動。
物質屬性
計算物質的密度和粘性
邊界條件
設置入口流速，流速值有profile文件讀入
profile文件下載地址：https://pan.baidu.com/s/1ibZQTgwKEV-iOhqeMBAfEg 密碼: 88qz
設置出口為壓力出口邊界條件
壁面皆為無滑移邊界條件
計算結果
計算域速度云圖
計算域壓力云圖
計算值與實驗值對比
管道壓降數值對比圖表
參考文獻
W.F. Hughes and J.A. Brighton. Schaum's Outline of Theory and Problems of Fluid Dynamics. McGraw-Hill Book Co., Inc., New York, NY. 1991.
展開 管道內固體污染物顆粒的沖蝕仿真 ￥500
用于輸送石油和天然氣之類流體的管道通常包含流動流體攜帶的固體污染物顆粒，例 如沙子。這些固體顆粒會撞擊管壁，使表面材料變形或剝離的過程稱為沖蝕。 除了管壁材料的物理損耗之外，固體顆粒的沖蝕可能會以其他更間接的方式損害管道。 例如，固體顆粒可能會損壞管道內的耐腐蝕層，還可能去除內表面的化學緩蝕劑，使 管壁中更易受腐蝕的材料暴露在外。這種協同效應通常由術語沖蝕 表示，它們可能導 致石油和天然氣管道加速退化，因此為此付出的代價極高。 管道沖蝕仿真對于設計、優化和診斷來說是強大且具成本效益的工具。本例計算帶有U型管道的沖蝕磨損率，沖蝕模型采用Finne模型，模擬結果展示如下：
感興趣的朋友，可下載模型源文件，進行交流。
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