[发明专利]一种用于管道漏磁检测的三维瞬态仿真方法

说明书

本发明涉及一种用于管道漏磁检测的三维瞬态仿真方法，该方法包括以下步骤：步骤1：根据真实环境下的实际测量装置建立三维静态模型；步骤2：对三维静态模型进行模型或网格优化；步骤3：针对模型或网格优化整个过程建立自动建模脚本；步骤4：选择合适的空隙；步骤5：计算磁铁矫顽力修正系数，根据选择的合适空隙和磁铁矫顽力修正系数建立修正后的三维静态模型；步骤6：对修正后的三维静态模型进行三维瞬态模型需求配置以得到三维瞬态模型并利用该模型进行管道漏磁检测仿真。与现有技术相比，本发明具有仿真准确度高，仿真计算速度快等优点。

技术领域

本发明涉及检测仿真技术领域，尤其是涉及一种用于管道漏磁检测的三维瞬态仿真方法。

背景技术

漏磁检测技术是油气管道最广泛使用的无损检测方法。主要工作原理是：在外磁场作用下，管道被磁化到近饱和状态，若管道内部存在腐蚀等缺陷，磁力线将绕开磁导率较低的缺陷区域，在管道表面形成漏磁场，从而引起磁敏传感器读数发生变化，经过反演算法评估后得到缺陷的类型、大小等关键信息，为管道维护提供科学依据。其中，训练数据是影响评估精度的关键因素，一般通过仿真和实验的方式获得，有限元仿真方式计算精度高、相比实验方式更易于得到大量的数据，因而得到广泛使用。

考虑到速度效应引起的涡流影响以及漏磁场具有的三维空间分布的特性，三维瞬态仿真是最适合的方法。由于是三维模型，模型网格规模一般较大；为响应速度效应引起的涡流影响，时间步长应足够小；因此，一般的三维瞬态模型计算速度较慢、或计算精度较低。如何建立得到计算快速、精度准确的瞬态模型，从而提升漏磁检测的量化精度，对管道合理维护、防止恶性事故发生，具有重要的科学与工程价值。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于管道漏磁检测的三维瞬态仿真方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于管道漏磁检测的三维瞬态仿真方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：根据真实环境下的实际测量装置建立三维静态模型；

步骤2：对三维静态模型进行模型或网格优化；

步骤3：针对模型或网格优化整个过程建立自动建模脚本；

步骤4：选择合适的空隙；

步骤5：计算磁铁矫顽力修正系数，根据选择的合适空隙和磁铁矫顽力修正系数建立修正后的三维静态模型；

步骤6：对修正后的三维静态模型进行三维瞬态模型需求配置以得到三维瞬态模型并利用该模型进行管道漏磁检测仿真。

进一步地，为了补偿引入空气隙造成的漏磁信号降低，所述步骤1中的三维静态模型的磁路方程为：

F＝φ(R_m+2R_g+R₁+R₂+R_p||R_c)

式中，F表示检测器的两个永磁铁之间的磁动势，φ表示通过管道的磁通，R_m表示检测器的钢刷、背铁和磁铁的总磁阻，R_g表示钢刷与管道管壁之间空气间隙的磁阻，R₁、R₂、R_p和R_c分别表示2段管道管壁、缺陷和缺陷旁管壁的磁阻。

进一步地，所述步骤1中的三维静态模型的磁动势增加系数为：

式中，k表示磁动势增加系数，S表示钢刷横截面积，l表示气隙长度。