基于主動(dòng)加熱測(cè)溫法的海底管道懸空監(jiān)測(cè)與評(píng)定.pdf

1、碩士學(xué)位論文基于主動(dòng)加熱測(cè)溫法的海底管道懸空監(jiān)測(cè)與評(píng)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(hào)：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(kāi)采與利用

2、，對(duì)于面臨日益嚴(yán)重的能源危機(jī)的現(xiàn)代社會(huì)的進(jìn)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(yùn)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(yùn)行，海底管道的沖刷懸空監(jiān)測(cè)是工程中所面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。本文引入了主動(dòng)加熱測(cè)溫法的沖刷懸空監(jiān)測(cè)技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了一系列的研究工作，主要內(nèi)容如下：1主動(dòng)加熱測(cè)溫法的理論推導(dǎo)。本文針對(duì)海底管道的沖刷懸空監(jiān)測(cè)的問(wèn)題，分別將在介質(zhì)沙和介質(zhì)水中的傳熱學(xué)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)化，通過(guò)“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(guò)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(dòng)加熱測(cè)溫法的海底管道懸空監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成及其用于懸空監(jiān)測(cè)的室驗(yàn)過(guò)程。監(jiān)測(cè)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(gè)基本部分組成。熱纜沿海底管道平行布置，可以在加熱的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)溫度的采集。為驗(yàn)證此監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可行性，在實(shí)驗(yàn)室搭建了小型的海底管道懸空監(jiān)測(cè)的試驗(yàn)環(huán)境，進(jìn)行了三次模擬實(shí)驗(yàn)，獲得了加散熱過(guò)程中熱纜的溫度變化曲線。通過(guò)

4、分析采集到的溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)行特征提取或模式識(shí)別，可以識(shí)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(zhǎng)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(cè)系統(tǒng)，提出了“三指標(biāo)法”。采用價(jià)格低廉、使用方便的DSl8820溫度傳感器作為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中熱纜的溫度監(jiān)測(cè)元件，并提出“三指標(biāo)法”進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，獲得懸空段長(zhǎng)度?！叭笜?biāo)法”的三個(gè)指標(biāo)是指平均溫度、溫度曲線符合度和加熱段溫度波動(dòng)。4介紹了適用于遠(yuǎn)距離海底管道的基于BOTDA

5、的沖刷懸空監(jiān)測(cè)系統(tǒng)?？紤]到光纖傳感技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)和其應(yīng)用于海底管道監(jiān)測(cè)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，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(cè)系統(tǒng)。從試驗(yàn)得到的溫度曲線的數(shù)據(jù)中提取了三個(gè)特征：平均溫度、時(shí)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(cè)的前景。基于DSl8820的海底管道沖刷懸空監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，一個(gè)兩層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)一次試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到了訓(xùn)練，并將其應(yīng)用于另兩次試驗(yàn)數(shù)據(jù)，成功實(shí)現(xiàn)了沙水的介質(zhì)識(shí)別，并有極高的正確率。神