基于主動加熱測溫法的海底管道懸空監(jiān)測與評定.pdf

1、碩士學(xué)位論文基于主動加熱測溫法的海底管道懸空監(jiān)測與評定ScourMonitoringandEvaluationofSubmarinePipelinesBasedonActive—thermometry作者姓名：巴勤學(xué)科、專業(yè)：查三堡：墮壅這壅三猩壁墮塑三猩學(xué)號：指導(dǎo)教師：21006265完成日期：2013年5月1日大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要海上油氣資源的高效開采與利用

2、，對于面臨日益嚴(yán)重的能源危機的現(xiàn)代社會的進一步發(fā)展至關(guān)重要。海底管道系統(tǒng)是海上油氣資源的運輸?shù)摹吧€工程”，是極其重要的資產(chǎn)。為了確保海底管道系統(tǒng)在服役期內(nèi)的安全運行，海底管道的沖刷懸空監(jiān)測是工程中所面臨的一個重要問題。本文引入了主動加熱測溫法的沖刷懸空監(jiān)測技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上進行了一系列的研究工作，主要內(nèi)容如下：1主動加熱測溫法的理論推導(dǎo)。本文針對海底管道的沖刷懸空監(jiān)測的問題，分別將在介質(zhì)沙和介質(zhì)水中的傳熱學(xué)問題進行簡化，通過“瞬態(tài)熱

3、流法”和“集總參數(shù)法”，求出了在兩種介質(zhì)中加散熱過程中的溫度變化的解析解，為后文的分析提供了理論基礎(chǔ)。2介紹了基于主動加熱測溫法的海底管道懸空監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成及其用于懸空監(jiān)測的室驗過程。監(jiān)測系統(tǒng)由熱纜、數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元三個基本部分組成。熱纜沿海底管道平行布置，可以在加熱的過程中，實現(xiàn)溫度的采集。為驗證此監(jiān)測系統(tǒng)的可行性，在實驗室搭建了小型的海底管道懸空監(jiān)測的試驗環(huán)境，進行了三次模擬實驗，獲得了加散熱過程中熱纜的溫度變化曲線。通過

4、分析采集到的溫度數(shù)據(jù)，進行特征提取或模式識別，可以識別其周邊的介質(zhì)是沙或是水，得到海底管道的懸空段位置和長度。3介紹了適用于近海段的基于DSl8820的海底管道沖刷懸空監(jiān)測系統(tǒng)，提出了“三指標(biāo)法”。采用價格低廉、使用方便的DSl8820溫度傳感器作為監(jiān)測系統(tǒng)中熱纜的溫度監(jiān)測元件，并提出“三指標(biāo)法”進行數(shù)據(jù)分析，獲得懸空段長度。“三指標(biāo)法”的三個指標(biāo)是指平均溫度、溫度曲線符合度和加熱段溫度波動。4介紹了適用于遠距離海底管道的基于BOTDA

5、的沖刷懸空監(jiān)測系統(tǒng)?？紤]到光纖傳感技術(shù)的諸多優(yōu)點和其應(yīng)用于海底管道監(jiān)測的獨特優(yōu)勢，利用分布式光纖傳感器作為熱纜中的溫度傳感元件，以此搭建懸空監(jiān)測系統(tǒng)。從試驗得到的溫度曲線的數(shù)據(jù)中提取了三個特征：平均溫度、時間穩(wěn)定性和空間連續(xù)性。5初步探討了神經(jīng)網(wǎng)路算法用于懸空監(jiān)測的前景。基于DSl8820的海底管道沖刷懸空監(jiān)測系統(tǒng)，一個兩層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過一次試驗數(shù)據(jù)得到了訓(xùn)練，并將其應(yīng)用于另兩次試驗數(shù)據(jù)，成功實現(xiàn)了沙水的介質(zhì)識別，并有極高的正確率。神