[發(fā)明專利]基于低頻聲波的管道堵塞檢測系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811070051.6
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN109114436A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發(fā)明（設計）人: 趙佳飛;梁會永;宋永臣;楊磊;劉衛(wèi)國;劉瑜;楊明軍;張毅;王大勇;凌錚;李洋輝
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F17D5/06
• 分類號: F17D5/06
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 劉斌

基于低頻聲波的管道堵塞檢測系統(tǒng)，屬于管道檢測技術領域，為了解決對管道堵塞檢測對于堵塞更為準確情況表示的問題，包括波形發(fā)生器、低頻電聲換能器、傳聲器及信號解析裝置，波形發(fā)生器用于產生激勵信號，激勵信號傳輸給低頻電聲換能器，并由低頻電聲換能器將激勵信號轉換為低頻脈沖聲波信號，向管道內發(fā)射，在管道內形成入射波和反射波；傳聲器接收管道內的聲波信號并傳輸?shù)叫盘柦馕鲅b置，信號解析裝置對聲波信號解析以反映堵塞物的位置，效果是能夠在管道發(fā)生不完全堵塞的初始階段，及時檢測出堵塞發(fā)生的位置和堵塞程度。

技術領域

本發(fā)明屬于管道檢測技術領域，涉及一種用于管道堵塞在線檢測的系統(tǒng)。

背景技術

當前我國經濟社會穩(wěn)步快速發(fā)展，人民生活水平日益提高，能源需要越來越大。管道運輸是一種主要的能源運輸方式，具有運量大、成本低、安全性高、占地面積小、可持續(xù)運輸?shù)葍?yōu)點，被廣泛應用于石油、天然氣的長距離輸送。由于開采出的石油、天然氣中含有水，在進入管道前若不能完全脫出，在高壓低溫的管道環(huán)境中，天然氣和水會形成天然氣水合物固體。除了天然氣水合物，管道中還存在石蠟、瀝青、泥沙和腐蝕產物等多種雜質，這些雜質會在輸送過程中逐漸析出或沉降，從而形成堵塞。管道中的堵塞不但會影響管道工況的穩(wěn)定，降低輸送效率，還可能導致管道局部位置的超高壓破壞等嚴重事故，對管道的安全和穩(wěn)定運行危害巨大。如果能在管道發(fā)生堵塞的初期，及時檢測到堵塞發(fā)生的位置和堵塞程度，從而有針對性地采取措施消除堵塞，做到防患于未然，就可以避免嚴重的管道堵塞事故的發(fā)生。

使用聲波反射法進行堵塞定位是常用的管道堵塞檢測方法，通過向管道內發(fā)射聲波，接收堵塞物反射回來的聲波，通過入射波和反射波的時間差，計算出堵塞位置。在進行檢測時，聲波接收換傳感器接收到的信號除了堵塞物反射回來的有用信號之外，還有大量的噪聲信號，包括管道內噪聲、環(huán)境噪聲、電路噪聲等噪聲信號。在管道未發(fā)生完全堵塞時，由于堵塞面積小，聲波反射信號弱，受噪聲干擾更嚴重，反射波信號可能完全淹沒在噪聲信號中，導致堵塞情況不能及時發(fā)現(xiàn)，錯過最佳的解堵時機。對聲波信號處理的任務應該最大限度的限制噪聲，提高信噪比，從而有效地檢測出有用信號。CN 2010202886298基于低頻聲波監(jiān)測管道泄漏或堵塞的系統(tǒng)，沒有考慮噪聲對檢測的影響。

發(fā)明內容

為了解決對管道堵塞檢測對于堵塞更為準確情況表示的問題，本發(fā)明提出如下技術方案：

一種基于低頻聲波的管道堵塞檢測系統(tǒng)，包括波形發(fā)生器、低頻電聲換能器、傳聲器及信號解析裝置，波形發(fā)生器用于產生激勵信號，激勵信號傳輸給低頻電聲換能器，并由低頻電聲換能器將激勵信號轉換為低頻脈沖聲波信號，向管道內發(fā)射，在管道內形成入射波和反射波；傳聲器接收管道內的聲波信號并傳輸?shù)叫盘柦馕鲅b置，信號解析裝置對聲波信號解析以反映堵塞物的位置。

進一步的，基于低頻聲波的管道堵塞檢測系統(tǒng)，還包括功率放大器、前置放大器、濾波裝置及數(shù)據(jù)采集裝置；

所述功率放大器用于將波形發(fā)生器產生的激勵信號放大處理，并將放大后的激勵信號傳給低頻電聲換能器；

聲波信號還包括噪聲信號；

所述前置放大器用于對傳聲器接收的管道內的聲波信號放大處理；

所述濾波裝置用于對前置放大器輸出的聲波信號濾波處理；

所述數(shù)據(jù)采集裝置用于對濾波裝置輸出的聲波信號模數(shù)轉換，并將轉換后的信號傳輸給信號解析裝置。

進一步的，管道的首端焊接與管道在水平方向呈25～35°的支管，所述的支管內安裝低頻電聲換能器，所述的低頻電聲換能器和支管以法蘭連接。

進一步的，低頻電聲換能器發(fā)射的聲波信號為線性調頻脈沖聲波信號。

進一步的，線性調頻信號的表達式如下：