Оценка остаточного ресурса работы и состояния трубопроводного транспорта нефти и газа является актуальной задачей, так как его аварийный выход из строя порождает не только экономические убытки, но и наносит большой экологический ущерб. Поэтому для диагностики необходимы высокопроизводительные, многофункциональные и точные методы и средства контроля.
Известно, что параметры петли магнитного гистерезиса – коэрцитивная сила Нс, остаточная намагниченность Jr, максимальная намагниченность Jm, дифференциальная магнитная проницаемость µd – в общем случае структурно-чувствительны как к химическому составу, структуре ферромагнитного материала, так и к внешним воздействиям. Разложение общего сигнала преобразователя на гармонические составляющие значительно повышает чувствительность электромагнитных методов контроля к изменениям различных физико-механических свойств ферромагнетика. При этом известные трудности представляет выбор такого перемагничивающего поля, при котором наблюдается максимум чувствительности, а при одновременном воздействии на испытуемый объект переменного H+ и постоянного Ho магнитных полей необходимо выбрать оптимальное значение постоянного поля.
Решение задачи выбора оптимальных с точки зрения чувствительности значений полей возможно только при наличии аналитической связи гармонических составляющих с параметрами петли гистерезиса.
В работе [1] решена задача расчета параметров гармоник при одновременном действии полей Ho и H+ = Hm sin wt , направленных параллельно граничным поверхностям изделия. В основу решения этой задачи положена формула статической петли гистерезиса
B = 2/π(Bmax arctgα (Hoc +Hm sinωt)),
где Hoc = Ho ± Hc, 
, Br , Bmax – остаточная магнитная индукция и индукция насыщения материала. Знак минус берется для восходящей ветви петли магнитного гистерезиса, а знак плюс – для нисходящей. Формула связи электродвижущей силы проходного преобразователя с параметрами петли гистерезиса имеет вид.
, (1)
где w2 – число витков измерительной обмотки, 
– циклическая частота перемагничивающего поля.
Методом Фурье получены аналитические выражения гармонических составляющих:
; (2)
; (3)
(4)
где n – номер гармоники, αn bn – коэффициенты Фурье, En, ψn – амплитуда и фаза n-й гармонической составляющей. Знак минус в формуле (3) берется при Ho ≥ Hc. Однако формулу (1) можно разложить на гармонические составляющие с помощью дискретного преобразования Фурье (ДПФ) [2].
, 
, (5)
(6)
где N – число дискретизаций, xi – величина i-й дискретизации, i – номер дискретизации.
Из набора гармоник, полученных по результатам измерений на трубах, помещенных в накладной или проходной преобразователь, специальными методами выбирают наиболее информативные гармоники (их фазы или амплитуды). При этом трубы на этапе настройки выбирают как с дефектами так и без дефектов.
Проведенные исследования на трубах диаметром 119 мм показали высокую чувствительность метода к изменениям геометрии тубы и присутствию дефектов нарушения сплошности.
Библиографическая ссылка
Калугин А.И., Жигалов В.А., Пряхин В.В. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ВЫСШИХ ГАРМОНИК ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ // Современные наукоемкие технологии. – 2013. – № 8-2. – С. 197-198;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=32077 (дата обращения: 03.01.2025).