基于光纤传感技术的易燃易爆气体泄漏监测研究

针对目前易燃易爆气体泄漏监测手段的不足,提出了一种使用光纤光栅传感技术进行实时监测的方法。根据实际工况搭建了管道输气系统,使用空气作为传输介质模拟了易燃易爆气体发生泄漏的过程。通过对监测点管道的振动加速度进行采集,利用降噪和傅里叶、变换的信号处理手段,对振动波形进行分析。结果表明:在管道发生泄漏时,管道振动的振动加速度会发生一定程度的减小,振动主频会略微变大。通过光纤光栅传感技术,对振动特征参数进行分析和计算,可实现管道泄漏点准确定位。     

管道泄漏在线监测系统的研制

管道运输在世界经济中扮演着越来越重要的角色,管道泄漏的在线监测和定位在管道安全管理过程中至关重要。本文介绍一种基于音波传感技术的管道泄漏监测系统,包括它的工作原理、结构设计、硬件设计、软件设计、泄漏信号分析以及系统不确定度评定等。应用实践表明,该系统有检测灵敏度高、动态响应速度块、泄漏点定位重复性好、定位精度高等优点,具有很好的推广应用价值。     

改进型分布式光纤水下输气管道泄漏检测仿真分析

针对现有干涉分布式光纤感测架构在系统结构复杂度与灵敏度方面的限制,通过对一种基于萨格纳克/马赫-曾德尔原理的干涉分布式光纤感测架构进行改进,仿真分析架构中的关键结构参数,确定了一种延迟光纤长度为2 km,调制器光纤为5 m,检测起点为距离法拉第旋转镜1.03 km的改进型分布式光纤感测架构.仿真结果表明,该结构能够有效地减小光信号损失,准确地定位管道泄漏点位置,从而为水下长输管道的泄漏检测提供了一种理想的感测模型架构.     

一种抑制传感死区的Sagnac分布式传感器

提出了一种能抑制传感死区的Sagnac分布式光纤传感结构,利用2x2耦合器实现光路的循环.运用琼斯矩阵对光路进行了分析,指出只要延迟光纤的长度选择合适,就能消除传感光纤中的传感死区,排除信号中伪零频点对信号解调的干扰.在八个不同的点分别进行扰动定位监测,对得到的信号经滤波平滑后在局部最小值附近运用最小二乘法拟合,以确定零频点的位置.实验结果表明该系统能实现扰动定位,平均误差最大值为68 m,最小为3 m,证明了结构的正确性,表明该结构可用于远距离管道泄漏检测.     

基于迭代递推的供水管道多泄漏点声定位方法

针对多泄漏点产生的声发射信号及环境噪声对供水管道泄漏定位的影响,进行供水管道多泄漏点声定位方法研究。发展了一种基于迭代递推的供水管道多泄漏点声定位方法,研究迭代递推中品质因数阈值、信噪比阈值、相位偏移量的寻优区间和泄漏相关时频点的判定阈值等参数选择对泄漏定位效果的影响,并优选出适合的参数值。在此基础上,进行供水管道多漏点检测实验;结果表明,该方法可以实现管道上多个泄漏检测和定位,且定位误差小于1 m。研究工作为实际供水管道多泄漏点检测及定位提供了可行的解决方案。     

分布式光纤管道泄漏检测及预警技术灵敏度分析

针对管道安全存在的问题,提出了一种基于Mach-Zehnder光纤干涉仪原理的分布式光纤管道泄漏检测及预警技术,利用与管道同沟敷设的光缆中的3条单模光纤构成分布式光纤微振动传感器检测管道沿线的振动信号,可以有效地检测管道沿线所发生泄漏和异常事件．分析和研究了检测系统的测试灵敏度影响因素,并采用不同光缆结构和埋设方式对检测系统的检测灵敏度进行测试．实验结果表明,该检测技术可以检测到1m范围内的人工挖掘信号,在气体管道压力不小于0．2MPa的条件下,可以检测到0．4m^3／min的气体管道泄漏．     

基于Symlets小波变换的燃气管道泄漏诊断方法

提出一种新的基于无线传感器网络的管道泄漏诊断方法,以解决现有管道泄露诊断方法存在的定位精度差、距离受限和实时性差的问题.该方法采用分布式数据融合技术,在源节点处利用Symlets小波变换提取包含泄漏特征的单模态声发射信号,消除噪声干扰及频散现象;在汇聚节点处根据信号幅值大小将泄漏点两侧的信号排列组合,利用互相关时差定位和加权平均原理获得泄漏点位置坐标.实验结果表明,基于无线传感器网络的新型管道泄露诊断方法可显著提高泄漏点定位精度,其定位误差小于5%.     

基于相关分析法的供水管道漏点定位技术研究

管道泄漏检测与定位技术在供水管道安全生产中占有重要地位.文章主要依据负压波法,应用相关分析理论对供水管道进行泄漏检测和定位.对于所提取的泄漏信号中含有的大量噪声,可以通过滑动平均滤波、小波分析等方法对其进行去噪处理.实验结果表明:根据实际情况合理选择去噪方法,可以有效提高基于相关分析法的供水管道泄漏柃测与定位精度.     

管道泄漏数学模型及测试技术

通过分析建立管道泄漏数学模型,研究泄漏引发的瞬态负压波在管道中的传播过程,编制离线软件模拟管道泄漏事故.在此基础上,运用瞬态负压波法在实验环道上进行泄漏监测实验.实验数据采集系统由HB26S型扩散硅压力传感器和PCI-1800L型A/D采集转换芯片组成,采集设在环道首末端处监测点的压力信号,并以此信号判断泄漏是否发生.运用信号相关处理方法对环道首末端监测点的压力信号进行处理,得到泄漏引发的瞬态负压波传播到环道首末端监测点的时间差,实现漏点的定位.实验结果验证了瞬态负压波泄漏检测方法的有效性和极性相关漏点定位法准确性.     

双谱在管道两点泄漏定位模型中的应用

在广义声发射检测理论和盲信号处理理论相结合的基础上,在假设两泄漏信号统计独立及检测噪声与信号统计独立的前提下,提出了一种基于双谱的管道两点泄漏定位方法,该方法在理论上可定位已经存在或正在发生的泄漏事故.依据该模型,按照独立信号双谱的特性,建立了两检测系统输出的自双谱和互双谱组成的方程组,巧妙地利用双谱域中的两条直线上的双谱值,推导了两泄漏点的定位理论公式.在双谱估计中,采用直接法和Han-ning-Poisson组合二维窗估计了观测序列的双谱值.在实验基础上,验证了该公式的正确性及该方法在工程上的可行性.实验结果表明:对于城市地下燃气管网,在0.01~0.09 MPa压力范围内,检测距离为28.6 m的情况下,定位绝对误差小于1.5 m.     

塔里木油田套管气密封检测技术现状及分析

为降低油田气井套管泄漏造成的事故风险,油田采用气密封检测技术来排查和检测完井套管的泄漏情况,保障套管的完整性,对塔里木油田气密封检测的原理、标准、现状、检测压力和检测时间进行了分析,并抽取部分检测报告对气密封检测检出套管不合格的原因进行了分析。结果表明:经卸扣、清洗、涂抹螺纹脂、排除外界干扰后再次检测,合格套管所占的比例较大。由于螺纹损坏或质量因素导致泄漏所占比例较小,认为现场操作、使用环境是造成气密封检测时套管不合格的主要因素。气密封检测技术能对接头工厂端气密封性提供技术保障,解决了油田工厂端缺少检测手段的问题。相比接头泄漏导致的严重后果,尽管下套管时间每根增加了近4 min,气密封检测仍是不可缺少的过程。泄漏率不会随着检测压力的增加而增加,与检测压力无直接关系,且检测压力为套管抗内压强度的60%时较为安全、可靠。     

大型压力输水管道泄漏监测方法的试验研究

为研究一种针对大型压力输水管道泄漏问题的在线监测方法,设计了4种不同压力工况(0.2 MPa、0.4 MPa、0.6 MPa、0.8 MPa)和4种不同泄漏孔直径工况(2 mm、4 mm、8 mm、14 mm)的管道模型试验。试验通过控制阀门开闭、阀门孔径大小和输水管压力变化来模拟实际运行管道的泄漏状态,并用水声检波器采集泄漏状态和非泄漏状态下的管道噪声数据来比较信号差异。经过分析,推导出了泄漏孔面积、管道压力与管道噪声信号振幅三者的关系。试验结果表明,通过利用水声检波器监测管道噪声变化进而监测管道泄漏是可行的,且泄漏信号主要由偶极子声源组成,泄漏状态下振幅随泄漏孔面积和管道运行压力均呈幂函数的关系增长。     

冷库制冷剂管路检漏与定位实时模型研究

本文将目前国际上广泛应用于长管道输送系统中的检测管道泄漏的实时模型法应用于液态氨制冷剂管路泄漏研究。并以R22制冷剂来模拟氨系统循环管路,根据动态及泄露实验研究特性,建立检漏、定位的实时模型,并通过实验验证了该模型可以实现高效快速的检漏效果及确定漏点位置,检漏精度可达到3.0%,但定位精度及稳定性与漏点位置有关。这为冷库的安全运行提供了有效措施和理论依据。     

气体管道泄漏声源特性研究

气体管道泄漏声源的特性决定了声波法气体管道泄漏检测的精度和适应性。为探究气体管道泄漏声源的特性,建立了气体管道泄漏的物理模型,研究了相应的声波产生机理。分析了不同泄漏口径、不同管道压力下的泄漏声源特性并与实验结果进行了对比。结果表明:气体管道泄漏产生的声源以四极子声源为主,泄漏声波能量主要集中在50 Hz以下,声压级均值随管道内压和泄漏口径的增大而增大。仿真结果与实验结果对比表明,基于该仿真方法对输气管道泄漏的声源特性分析是可行的。     

输油管道中微弱应力波信号检测的研究

研究了盗油实时监测报警系统．此系统可及时发现盗油对输油管道的破坏,避免管道泄漏及原油被窃取．研究应用应力波检测的原理对人为破坏管道进行监测．采用主站基站主从式无线通讯的方式．进行数据的传输以及盗油的报警定位．根据现场测试的数倨．选择应力波检测模式,并分析了应力波信号随检测距离的时频特性变化．系统对应力波信号的检测距离达到了1km,取得了较好的检测效果．降低了系统造价．     

Aseptic integrity and microhole determination of packages by gas leakage detection

In principle, an aseptic package should protect against any type of microbe penetration. It means that each microhole must be less than about 0.5μm in diameter. In practice this critical limit may be much higher, owing to various factors, and consequently a controlling system does not necessarily have to have such a sensitivity. Controlling systems based on gas leakage detection have been suggested. In this report the basic validity range of such systems, including either mass spectrometer detection or an infra-red spectrometer, is analysed and various crucial factors are clarified as a basis for technical development. The actual control principle assumes that transmission of gases through the package originates only from microholes and cracks and that gas permeation through the packaging material is negligible. However, in practice the gas permeation may be considerable. For example, a package having a polyethylene (LDPE) barrier layer of 50μm in thickness has a gas permeation comparable to what is coming out through a pinhole of 10μm in diameter, and accordingly only much bigger microholes can be determined, with reference to calculations presented. If the barrier is improved by a Saran® layer (PVDC) of 25μm the gas permeation is still disturbing and only holes bigger than about 5μm in diameter may be detected. If instead the barrier is improved by an aluminium layer, gas permeation is negligible in most cases, and the basic principle of the gas leak detection systems is valid. Infra-red spectrometer based systems theoretically need at least a test time of 0.5 min and in practice much more to detect a microhole of 10μm in diameter-to collect a sufficient quantity of trace gas. Mass spectrometer based systems are in principle not testing time limited assuming a rapid enough vacuum pump can be arranged and that moisture interferences do not arise from the packaging material or from the packaged contents. Further, some aspects on the necessity of introduction a 100% control system, vis-a- vis a statistical control system, are given in terms of producer's and consumer's risks. About 100 packagings/h must be tested at ordinary production speed (1000–3000 packagingslh^?1) to check accepted quality levels of 0.1% defectives. At higher quality levels, i.e. less than 0.1% defectives, the sample size needed increases rapidly towards 100% of the total production.     

基于Fluent薄带钢桶气体泄漏数值分析

目的探究钢桶气体泄漏的射流流场对桶身激励产生声发射信号的基本原理和特性。方法利用计算流体力学Fluent软件分析钢桶气体泄漏流场状态,介绍钢桶气体泄漏的射流模型及产生机理,利用计算流体力学有限元方法建立数学模型,建立钢桶泄漏的几何模型和边界条件,设置仿真分析的相关参数,得到不同内压、不同漏孔直径和多漏孔情况下的钢桶泄漏仿真结果,并讨论钢桶泄漏气流速度场、压力场等参数的分布情况。结果钢桶发生泄漏时的气流速度对声发射信号起主导作用,内压对气流速度影响较大,孔径和漏孔数量带来的影响较小。结论该分析为探讨钢桶的泄漏机理与声发射激励信号的检测提供了参考。     

EMD信号分析方法的声发射管道泄漏检测研究

针对管道泄漏声发射检测信号的非平稳特征,提出了基于经验模态分解(EMD)的信号分析方法。该信号分析方法将管道泄漏产生的声发射信号通过EMD分解为多个平稳的固有模态函数(IMF)之和,选择包含声发射特征的若干IMF分量进行重构,可以提取到管道泄漏声发射信号的本质特征,消除噪声信号的干扰。通过对重构后的信号进行互相关分析计算,使基于声发射方法的管道泄漏检测的定位精度得到较大提高,验证了Hilbert-Huang变换是表征声发射信号的非平稳特征及信号参数提取的有效工具。