管道泄漏检测系统中次声波信号传播规律研究

由于输油输气管道的运行环境不同、输送介质不同,从而造成了每条管道的声波信号完全不同,管道泄漏声发射信号既携带系统结构中的某些特征信息(泄漏孔大小和位置等),同时又有很大的随机性和不确定性。次声波泄漏检测技术是对管壁状况检测的声发射检测方法和基于现代信号处理的检漏方法二者结合,从而进行管道泄漏检测和泄漏点的定位。文章中把次声波传感器接受泄漏次声信号的过程比拟为"听"的动作,来研究在油气管道泄漏检测系统中次声波信号传播的规律。     

基于信号增强的缓慢泄漏检测方法

目前管道泄漏检测方法可有效检测突发泄漏,对于缓慢泄漏则存在检测灵敏度低、定位不准确等问题。基于此,提出了一种基于信号增强的缓慢泄漏检测方法。通过信号压缩(抽取及移位)克服缓慢泄漏压力信号下降平缓的缺点;根据声波信号具有波形尖锐突出、对突发泄漏敏感的优点,通过建立以压力为输入、虚拟声波为输出的声波信号变送器模型,将压力信号转换为声波信号,克服了泄漏压力信号容易被淹没在管道压力波动及背景噪声中的缺点,实现了缓慢泄漏信号的增强;利用临近插值方法重构虚拟声波信号,基于延时互相关分析实现了缓慢泄漏的准确定位。实验结果表明,该方法具有显著的信号增强效果和定位精度,实现了缓慢泄漏的准确检测。     

基于功率谱比对的液氯输送管道泄漏检测方法

针对液氯输送管道泄漏检测难以获取泄漏信号样本用于特征提取和诊断建模的难题,提出了一种基于功率谱比对的无泄漏信号样本管道泄漏检测方法。鉴于相同类型传感器应用于不同介质时表现出相似的输出信号特性,通过分析、比较现有的气体管道泄漏信号和正常信号的频域特征,提出了基于双移动窗和功率谱比对的频域特征提取方法。以液氮模拟输送管道正常信号为目标类数据,在无泄漏信号样本条件下建立了基于SVDD的面向液氯输送管道泄漏检测的诊断模型,实现泄漏的可靠检测。现场模拟检验结果表明：该方法能够有效实现液氯输送管道泄漏检测。     

基于信号增强的缓慢泄漏检测方法

目前管道泄漏检测方法可有效检测突发泄漏，对于缓慢泄漏则存在检测灵敏度低、定位不准确等问题。基于此，提出了一种基于信号增强的缓慢泄漏检测方法。通过信号压缩（抽取及移位）克服缓慢泄漏压力信号下降平缓的缺点；根据声波信号具有波形尖锐突出、对突发泄漏敏感的优点，通过建立以压力为输入、虚拟声波为输出的声波信号变送器模型，将压力信号转换为声波信号，克服了泄漏压力信号容易被淹没在管道压力波动及背景噪声中的缺点，实现了缓慢泄漏信号的增强；利用临近插值方法重构虚拟声波信号，基于延时互相关分析实现了缓慢泄漏的准确定位。实验结果表明，该方法具有显著的信号增强效果和定位精度，实现了缓慢泄漏的准确检测。     

具有工况适应性的管道泄漏信号特征提取

基于神经网络的管道泄漏检测的关键是特征量的提取。以基于压电式动态压力传感器的管道泄漏信号暂态过程为研究对象,分析了不同工况下首、末站泄漏信号的差异,介绍了基于小波分解的泄漏信号增强方法。提出了把动态压力信号作正负区间划分、把相邻区间信号累加值差分、相邻区间信号均值差分和相邻区间信号峰值差分作为泄漏信号识别特征的特征量计算方法和相对量化方法,分析了泄漏信号特征量的横向、纵向合理性评判依据,并以此对从实际泄漏信号中提取得到的特征量进行了检验,验证了特征量提取方法的合理性。最后,给出了以首、末站特征量共同作为输入的神经网络管道泄漏诊断模型及其训练、检验结果。长期的管道泄漏实时监测结果表明,所提出的泄漏信号特征提取方法具有较强的工况适应性,为原油输送管道泄漏的鲁棒诊断提供了较好的技术手段。     

基于次声波的天然气管道泄漏检测系统设计

基于声学和流体学等相关理论,研究了天然气管道发生泄漏时次声波产生的机理及信号特点和采集方法,并对声波在天然气管道内的传输速度的算法进行修正,通过GPS模块确定天然气泄漏时的次声波到达首、末站的时间差,从而对泄漏点进行准确的定位,最后给出了天然气管道泄漏检测系统的软、硬件设计方案.     

基于EMD和小波变换的热网管道泄漏检测与定位方法

对基于声波检测的热网管道泄漏与定位方法进行研究,介绍了基于声波法的热网泄漏检测的实验设计方案与定位原理。利用基于MATLAB的小波函数和EMD分解对原始数据频率进行逐级分离,直至分离能够提取奇异点信息,以达到去噪和判定管道泄漏的目的。并将两种方法进行对比,得到优解。     

基于时域积分的泄漏声波信号增强方法

在管道泄漏检测中,泄漏信号的信噪比是影响误报和漏报的主要因素。传统的小波去噪和EMD分解方法受小波基选择、分解尺度选择和重构分量选择的影响难以保证稳定、有效的信号增强效果。通过分析动态压力变送器的传递函数,发现动态压力变送器的输出信号中缺失了反映声波信号低频响应特性的积分项,提出了基于时域积分的、增益可调的泄漏声波信号增强方法,现场实测数据的测试结果表明:基于时域积分的泄漏信号增强方法具有稳定显著的信号增强效果和定位精度,无需复杂的参数寻优,为微小泄漏的检测以及减少误报和漏报提供了有效的技术支持。     

基于SVM的天然气管道泄漏次声波检测技术研究

为了有效的对天然气管道泄漏进行及时识别,根据管道泄漏信号特征,本文采用了次声波检测技术进行长距离输气管道泄漏检测。结合支持向量机(SVM)人工智能识别理论,提出了基于次声波-SVM的管道泄漏智能识别方法。应用该智能识别方法对实际天然气管道泄漏进行检测实验研究,同时对影响SVM识别准确度的三类核函数进行了对比分析。实验结果表明:基于次声波-SVM(RBF核函数)的检测模型识别准确率最高,且该方法可以有效满足长输管道的泄漏检测。     

基于瞬变流的输油管道泄漏检测模拟

针对输油管道泄漏检测的现状进行了总结,并研究了一种基于瞬变流的检测输油管道泄漏点的方法,该方法利用管道均匀竖直的特点,在下游流体出口处设置阀门和压力检测装置,当输油管道发生泄露时,周期性关闭阀门产生瞬变流即连续压力波,以连续压力波为输入信号,泄漏管道为系统,检测管道出口处的压力信号为输出信号来检测泄漏。当产生同样周期及振幅的连续压力波时,由于泄漏点所在的位置不同及压力波造成管道共振,输出信号即管道出口检测到的压力也不同,根据这一特性,不断改变输入的压力波周期,即可产生不同的系统频率响应图。由此判断出泄漏点位置。     

气液两相流差压波动信号的Hilbert-Huang变换特性

将Hilbert-Huang（HHT）变换应用于中小管径水平管气液两相流差压波动信号的分析.利用经验模态分解（EMD）方法把信号分解成多个内模函数(IMF),再对各内模函数进行Hilbert变换,得到信号的Hilbert谱,并提取各内模函数的信号能量特征.在此基础上比较了不同管径下信号分析的结果,分析了不同频段的能量分布与流型变迁的关系,并讨论了小波变换和HHT两种信号处理方法各自的特点.实验结果表明,HHT可以用于非线性非平稳信号的分析,提取的能量特征值反映了水平管气液两相流的流动状态和流型的变迁,该方法为水平管气液两相流差压波动信号的研究提供了借鉴.     

基于激励响应的输油管道泄漏检测技术研究

基于激励响应法,假定管道末端阀门快速部分关闭,求出了出管道末端处的瞬态压力响应.根据定义的负压波反射系数关系式和瞬态压力响应图,应用行波计算方法得到泄漏点的全部信息(泄漏流量和位置).本文对一个实例进行了计算,并应用小波方法对瞬态压力信号的奇异点进行识别,准确判断出泄漏点位置,两者表明基于激励响应的输油管道泄漏检测技术是充分有效的一种新方法.     

一种新型支线管网泄漏监测系统

介绍一种对带有支线的管网的泄漏检测定位方法,以及基于该方法的泄漏监测系统,系统中采用新的信号处理技术和虚拟仪器技术,提高泄漏检测灵敏度和定位精度。     

小波包分析方法在撞击流反应器内压力波动信号处理中的应用

在总结小波包理论的基础上，利用小波包分析方法将撞击流反应器内压力波动信号分解到相邻的不同频率段上，然后用信号重构方法对各个频率段上的信号进行重构，并做了相应的Hilbert包络谱分析。分析结果表明，小波包分析方法能够为信号提供一种更加精细的分析方法，它将频带进行多层次划分，对多分辨分析没有细分的高频部分进一步分解，从而提高了频率分辨率。同时验证了小波包分析在撞击流反应器内压力波动信号处理中应用的有效性，而且小波包分析方法比小波方法处理信号的效果更为理想。