[發明專利]一種城市氣體管道微小泄漏診斷方法

有效

• 申請號: 202110271274.4
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113048404B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 吳雨佳;郝永梅;邢志祥;蔣軍成;許寧;楊健;沈俊;楊克;朱一龍
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: F17D5/02
• 分類號: F17D5/02;F17D5/06;F17D5/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 楊靜

本發明屬于城市埋地管道泄漏檢測技術領域，公開了一種城市氣體管道微小泄漏診斷方法，通過采集城市管道的次聲波時域信號并對其進行頻譜轉換，得到次聲波頻譜，并總結形成城市氣體管道微小泄漏判斷準則；采集待測城市管道的次聲波時域信號，并進行頻譜轉換，得到次聲波信號頻譜，對照判斷準則判定測試管道是否發生泄漏；若管道泄漏，則建立管道泄漏定位模型；通過相干函數確定頻譜的特征頻帶，并使用帶通濾波器提取特征頻帶中的泄漏信號；采用廣義互時頻法精確計算提取的上、下游次聲波輸出泄漏信號的時間延遲；根據管道壓力值計算得到次聲波信號的波速；將時間延遲與波速代入定位模型得到泄漏點的定位。本發明能夠診斷微小泄漏，定位精確度高。

技術領域

本發明涉及城市埋地管道泄漏檢測技術領域，具體涉及一種城市氣體管道微小泄漏診斷方法。

背景技術

隨著城市化進程的加快，管道作為城市基礎設施也迅速發展，對輸送城市必需能源、提高人民生活水平質量做出了巨大貢獻。然而隨著管道使用年限的增長、施工缺陷和腐蝕以及人為破壞，城市管道泄漏常常發生，進而引發火災、爆炸等惡性事故，造成人員及財產損失。再者，與長輸油氣管道相比，城市管道的管徑更細、輸送壓力更低，其早期泄漏信號更微弱，泄漏檢測與定位更加困難。因此，有關城市管道微小泄漏診斷的研究是一個非常有實用價值和社會意義的課題。

近年來，由于次聲波檢測技術的高效性與便捷性，在管道泄漏檢測領域被大量應用，積累了一定的理論知識和技術成果，基于次聲波的管道泄漏檢測與定位技術也日趨成熟。當管道發生泄漏時，管道內外產生壓力差，管內介質由泄漏口噴射出。管內流體與管壁相互作用而誘發不同頻率的振動，導致空氣振動產生不同頻率的聲波信號，并向管道兩端傳播，在傳播過程中高頻信號迅速衰減，當聲波信號傳遞到管道兩側傳感器時，主要成分為次聲波。次聲波檢測技術是借助次聲波檢測系統對管道中的次聲波信號進行采集、記錄、分析并對聲源的強度、位置、發生條件等性質進行評價的技術。其檢測原理是：泄漏孔處聲波信號會沿著管道上下游傳播。在泄漏點的上、下游安裝次聲波傳感器，用于接收來自泄漏點的次聲波信號，由于上、下游傳感器與泄漏點距離不同，從而在檢測同一信號突變時會產生時間差，根據此時間差就能夠確定泄漏點的具體位置。但，目前還存在城市管道微小泄漏(微小泄漏為泄漏孔徑在1mm～5mm之間)不易察覺、定位誤差較大的問題。

發明內容

針對現有城市管道微小泄漏(微小泄漏為泄漏孔徑在1mm～5mm之間的泄漏)不易察覺、定位誤差較大的問題不足問題，本發明的目的在于提出一種城市氣體管道微小泄漏診斷方法，旨在解決城市管道(包括金屬管道和非金屬管道)微小泄漏的診斷問題。

一種城市氣體管道微小泄漏診斷方法，包括以下步驟為：

S1：結合城市管道的實際運行情況，搭建埋地氣體管道模擬試驗系統(本申請同時適用于金屬管道和非金屬管道的泄漏診斷，且處理過程一致，因此本申請中的金屬管道和非金屬管道統稱為氣體管道)，分別采集埋地氣體管道模擬試驗系統在不同壓力下管道未泄漏和微小泄漏的管內次聲波的時域信號，并對所述時域信號進行頻譜轉換得到模擬試驗系統的次聲波頻譜，總結出城市氣體管道微小泄漏的頻譜特征規律，進而得到城市氣體管道微小泄漏頻譜判斷準則。

頻譜轉換具體過程為：

a、將采集到的次聲波時域信號x(t)轉換為頻域譜密度函數X(f)：

式中：X(f)為頻域譜密度函數；ω為模擬角頻率，ω＝2πf，f表示頻率；e為自然對數底；j為虛部單位；t表示時刻。

b、計算頻域譜密度函數X(f)的幅值譜估計函數