储罐罐底腐蚀声发射检测信号处理关键技术研究

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为保障我国石油供应安全,一批国家石油战略储备基地正在规划和建设中,进而我国大型立式金属储罐数量将随之激增。作为一种特种设备,储油罐一旦发生泄漏等事故,后果非常严重,因此加强储油罐的安全监控和维护管理是储备基地建成之后的重要工作。研究先进的储罐罐底在线检测技术,对于保障储油罐的安全稳定运行,减少和避免环境污染,减少因盲目检修所带来的经济损失具有重要意义。本文对储罐罐底声发射在线检测技术中的信号处理环节进行了研究,主要包括以下几方面工作:1、研究了罐底声发射信号的融合过程,提出了基于聚类分析的声发射信号融合方法,从而提高了对声发射事件提取的准确度,有效降低了噪声信号的干扰。2、根据罐底声发射源的定位要求,分别采用三角定位算法和超定定位算法对罐底声发射源进行定位,并根据两种算法的特点分别选用了不同的数值解算方法,采用蒙特卡洛方法对比研究了两种定位算法在理想情况下和非理想情况下的定位性能,对罐底声发射源定位分析具有重要指导意义。3、为实现对罐底腐蚀区域的自动化识别和评估,研究小波聚类算法,并将该算法应用到声发射源罐底分布区域的识别,提出采用声发射源分布信息熵对区域识别效果进行评价,通过对现场检测数据的分析,对小波聚类算法的参数设置范围进行了优化,进而提高识别效率。4、对国内11座城市的输油站的25个储罐进行了现场检测实验,分析了储罐类型对检测结果的影响,总结了现场检测过程中避免噪声和干扰的方法,对进一步开展现场检测具有指导意义。5、自主开发了声发射罐底检测数据分析评估软件,具有模块化,可扩展等特点,能够完成声发射信号波形分析、信号特征提取与分析、声发射源定位、罐底腐蚀评估等工作。
中文摘要第3-4页
ABSTRACT第4-5页
第一章 绪论第9-31页
    1.1 石油罐储与储罐安全第9-17页
        1.1.1 石油储罐安全事故的危害及防患第11-13页
        1.1.2 影响石油储罐安全的因素第13-17页
    1.2 储罐罐底检测第17-26页
        1.2.1 超声测厚第17-18页
        1.2.2 涡流检测第18页
        1.2.3 磁粉检测第18-19页
        1.2.4 漏磁检测第19-20页
        1.2.5 储罐机器人在线检测技术第20-22页
        1.2.6 储罐罐底平板导波在线检测第22-23页
        1.2.7 储罐罐底声发射在线检测第23-24页
        1.2.8 储罐检测方法对比第24-26页
    1.3 声发射罐底检测技术研究现状第26-29页
    1.4 本文的研究意义及主要研究内容第29-31页
第二章 罐底声发射信号融合第31-53页
    2.1 罐底声发射信号第31-37页
    2.2 基于聚类的声发射信号融合第37-44页
        2.2.1 聚类的测度计算第37-38页
        2.2.2 聚类第38-42页
        2.2.3 多相似声源判定第42-44页
    2.3 时间差估计第44-47页
    2.4 现场实验第47-51页
        2.4.1 实验方案第47页
        2.4.2 实验结果及分析第47-51页
    2.5 小结第51-53页
第三章 罐底声发射源定位及定位性能分析第53-71页
    3.1 三角定位算法第53-56页
    3.2 超定定位算法第56-60页
    3.3 定位性能评价第60-69页
        3.3.1 研究平台第60-62页
        3.3.2 理想情况下两种算法的计算性能比较第62页
        3.3.3 非理想情况下定位性能第62-69页
    3.4 小结第69-71页
第四章 罐底声发射源分布区域识别第71-89页
    4.1 基于小波聚类的区域识别第71-83页
        4.1.1 划分网格第71-73页
        4.1.2 二维离散小波变换第73-75页
        4.1.3 区域查找和标记第75-77页
        4.1.4 确定声发射源所属区域第77-78页
        4.1.5 计算区域面积和声发射源密度第78-81页
        4.1.6 区域识别有效性评价第81-83页
    4.2 参数优化第83-88页
        4.2.1 分析尺度和网格数量第84-86页
        4.2.2 小波基函数的选择范围第86-88页
    4.3 小结第88-89页
第五章 罐底腐蚀声发射检测现场应用第89-105页
    5.1 声发射罐底腐蚀检测数据分析评价软件第89-93页
    5.2 现场检测过程中避免噪声和干扰的方法第93-99页
        5.2.1 检测系统的安装与设置第93-96页
        5.2.2 检测时机的选择第96-97页
        5.2.3 基于护卫传感器的罐顶噪声消除第97-99页
    5.3 现场应用第99-104页
    5.4 小结第104-105页
第六章 总结与展望第105-109页
    6.1 本文的主要工作第105-106页
    6.2 本论文的创新点第106页
    6.3 储罐罐底声发射检测技术展望第106-109页
参考文献第109-117页
发表论文和科研情况说明第117-120页
    发表的论文第117-118页
    申请的发明专利第118页
    参与的科研项目第118-119页
    获得的科技奖项第119-120页
致谢第120页
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