基于軟件的管道泄漏檢測方法主要有:負(fù)壓波法、壓力梯度法、實時模型法、質(zhì)量平衡法、統(tǒng)計決策法、應(yīng)力波法和聲發(fā)射法。其中,由于負(fù)壓波法只需在管道兩端安裝壓力變送器,具有儀表結(jié)構(gòu)小、成本低、安裝維護方便等特點,因此得到了**應(yīng)用;但目前,各種管道泄漏檢測技術(shù)都無法解決泄漏檢測響應(yīng)速度、系統(tǒng)魯棒性能和可靠性、泄漏檢測靈敏度、定位精度和系統(tǒng)成本之間的關(guān)系。關(guān)鍵問題是,它們無法解決泄漏檢測靈敏度和減少泄漏誤報之間的矛盾。
原因是泄漏檢測和定位技術(shù)缺乏自適應(yīng)性,泄漏檢測系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于數(shù)據(jù)采集儀器的精度和分辨率,因此可靠性和魯棒性能較差;然而,在現(xiàn)有的泄漏檢測和定位方法中,沒有一種方法能像負(fù)壓波法中使用的壓力變送器那樣,既保留施工量小、成本低、安裝維護方便的優(yōu)點,又具有檢漏靈敏度高的優(yōu)點,準(zhǔn)確的泄漏點定位和自適應(yīng)檢測能力;只有在保持檢漏儀施工量小、成本低、安裝維護方便的前提下,在提高檢漏儀靈敏度的基礎(chǔ)上,泄漏檢測和定位的適應(yīng)性可以進一步解決管道泄漏檢測靈敏度與降低誤報率之間的矛盾,從而使系統(tǒng)穩(wěn)定,魯棒和敏感
基于壓電動態(tài)壓力變送器信號特征的管道泄漏檢測;壓電式動態(tài)壓力變送器泄漏信號特性;對實測信號的分析表明,基于壓電式動態(tài)壓力變送器的長輸管道泄漏檢測的泄漏信號特性主要體現(xiàn)在管道中特定頻率點的功率譜上動態(tài)壓力信號能量和信號幅度是三個特征量。由于通過動態(tài)壓力信號分析可以獲得功率譜和信號能量這兩個特征量,系統(tǒng)只需采集動態(tài)壓力信號,無需沿管道逐個安裝測量和通信模塊,這不會增加成本;這里的信號功率譜指的是特定頻率點的功率譜。當(dāng)管道泄漏時,特定頻率點(0.3904Hz)的信號功率譜將異常增加。
根據(jù)壓電傳感器的特點,提出了信號能量的概念。當(dāng)壓電傳感器不受外界干擾時,其輸出信號為零。一旦有外力,它的信號就會在正負(fù)相位之間上下波動。對測量信號的分析表明,基于壓電傳感器的管道動態(tài)壓力信號的分布大致遵循高斯分布,平均值為零,方差為O2;因為動態(tài)壓力信號可以分為正負(fù)波動的部分,負(fù)信號幅度段的信號能量之和定義為負(fù),正信號幅度段的信號能量之和定義為正。順序能量比圖反映了一段時間內(nèi)當(dāng)前部分能量與信號能量之和的比率,這是一個相對量。從這些圖中可以發(fā)現(xiàn),泄漏前后,特定頻率點的功率譜比較、信號波形比較和順序能量比比較非常明顯。
圖中信號能量采用單位信號平均值,即單個采樣點的平均信號能量。在不同的初始和終端站壓力條件下,從不同位置傳輸?shù)叫孤┍O(jiān)測儀的泄漏信號的信號形狀非常不同。利用單位信號能量可以綜合反映泄漏信號的特征。與使用波峰和波谷等參數(shù)進行模式識別相比,它們更簡單、實用和方便。基于壓電式動態(tài)壓力變送器的管道泄漏檢測;基于壓電式動態(tài)壓力變送器的管道泄漏檢測采用序貫?zāi)芰勘扰c信號功率譜相結(jié)合的3O測試方法。
具體策略是根據(jù)泄漏檢測分辨率的要求設(shè)置順序能量比的閾值(符號為負(fù),表示信號幅度為負(fù)的下跳信號)。一旦某個區(qū)間的順序能量比超過該閾值,其功率譜和單位信號能量滿足3O測試標(biāo)準(zhǔn),就可以判斷管道有泄漏。泄漏位置(泄漏信號到達上游和下游的時間差△t)由相關(guān)方法確定。