石油管线泄漏的声发射技术(AE)监测系统研究

摘要

石油管道泄漏一直是困扰石油管道运输的一个难题，研究对石油管道泄漏进行监测和定位的理论及方法对提高管道运输能力和防止泄漏污染意义巨大。研究管道泄漏的检测理论、检测方法，实现对管道泄漏点的精确定位，对于维护管网的安全运行，避免资源的浪费，有着重要的理论意义和应用价值。特别是计算机处理能力的飞速发展，利用软件和虚拟仪器技术，结合现有的管道泄漏检测定位方法，研究全数字式的管道泄漏检测系统，能有效的提高泄漏检测定位的精度和可靠性，同时具有更好的适应性。 声发射泄漏检测是基于管道泄漏时激发的在管道中传播的超声波进行检测的一种方法。本文利用声发射检测技术，并结合现代信号处理技术、神经网络技术，在均匀圆管上研究了管道泄漏的信号处理和定位的方法，并在实验中证明了运用小波提取声发射泄漏信号中特定频带信号进行定位的可行性，具体包括以下工作： 建立了管道泄漏声发射声波检测系统，包括管道泄漏模型和声发射检测装置两部分。分析了泄漏声发射声波的产生机制以及其在理想均匀圆管中传播的特点，并建立了泄漏声发射声波检测系统的模型。通过对管道泄漏声发射检测实验，研究了泄漏声发射信号的能量和频谱随压力、泄漏孔径大小及传播距离变化的规律。 对泄漏声发射信号的时域统计特征、频域分布特征、泄漏信号的相关性作了详细的分析；并运行自适应滤波方法、小波软、硬阀值方法对泄漏声发射信号进行了有效的去噪处理。 利用泄漏声发射信号的互功率谱密度函数，考虑结构中导波的多模态和频散特性，对管道泄漏源定位技术进行了研究，构造了泄漏声发射源定位算法模型。在此基础上，利用结构频散特性确定相关参数、提取单一导波模态的方法，减小了多模态和频散特性对定位的不利影响，从而较好地实现了泄漏源的定位。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题开发背景和研究意义

1.1.1本课题的开发背景

1.1.2.课题研究的意义

1.2管道泄漏检测技术和方法

1.2.1声波检测法

1.2.2压力波法

1.2.3实时模型法

1.2.4统计检测法

1.2.5压力点分析法

1.3声发射泄漏检测方法

1.3.1听声法

1.3.2声发射定向探头检漏检测法

1.3.3声发射接触探头检漏测法

1.3.4声发射人造声源检测法

1.3.5声发射脉冲检测法

1.4声发射信号分析方法的研究

1.4.1神经网络

1.4.2小波分析

1.5管道泄漏检测技术国内外研究现状

1.5.1管道泄漏检测技术国外现状

1.5.2管道泄漏检测技术国内发展状况

1.6本课题研究目的和主要研究内容

1.6.1研究目的

1.6.2主要研究内容

2 泄露声发射的基本理论

2.1声发射信号的分析方法

2.1.1声发射信号的参数分析

2.1.2声发射信号的波形分析

2.2导波理论

2.2.1导波的群速度与相速度

2.2.2圆管中的声波导波理论

2.3随机信号的处理方法

2.3.1随机信号的时域特征量

2.3.2自适应滤波

2.3.3小波分析理论

2.4声发射源的定位技术

3 泄漏声发射实验研究

3.1实验方案

3.2泄漏声发射信号的时域研究

3.2.1时域波形及分布

3.2.2基于分布的泄漏时域监测

3.2.3时域统计特征研究

3.2.4时域相关性分析

3.3泄漏信号的频域分析及处理

3.3.1功率谱

3.3.2信号的自适应滤波

3.4泄漏信号的时频处理研究

3.4.1泄漏信号的奇异性定位

3.4.2泄漏信号的小波滤波

3.4.3泄漏信号的小波提取

4 管道泄漏声发射定位研究

4.1管道泄漏声发射定位方法及原理

4.1.1基于信号幅度或功率衰减的定位

4.1.2互相关定位

4.1.3干涉式定位

4.2管道泄漏定位的实验研究

4.2.1相关定位实验研究

4.2.2声发射检测中的神经网络定位

5结论

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献