城市燃气管道泄漏声压信号检测实验装置设计及应用

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随着城市燃气使用的日益普及和管网规模的不断扩张,燃气泄漏事件时有发生,这对城市社会公共安全产生了重要的危害和影响。燃气管道泄漏检测作为保障管道安全、减小事故危害的重要手段正逐渐受到广泛关注。本文基于声压信号泄漏检测技术,设计研发一套燃气管道泄漏检测实验装置,并应用实验装置开展了燃气管道泄漏判断和定位的实验研究工作。主要研究内容如下:1.通过文献和现场调研,结合城市燃气管道的日常运行普遍条件和国家标准规范,研究确定了实验管道的结构型式和主要技术指标,并以此为几何条件,基于声压检测机理和城市燃气管道的泄漏特征,通过FLUENT软件构建了实验管道的泄漏流场仿真模型,开展了管道泄漏声场与压力场的模拟分析,认识了流场速度、声压级、声功率级及压力场的变化规律,为实验装置设计研发和泄漏检测研究奠定了基础。2.采用系统设计的方法,经过计算和比选论证,进行了燃气管道泄漏声压信号检测实验装置的总体结构设计、运行流程设计、主要设备和数据采集系统选型设计,以及对Lab VIEW虚拟仪器平台的核心程序二次开发,并在实地搭建组配了实验装置系统。通过控制泄漏量实现模拟微小孔、小孔泄漏等不同泄漏工况及不同管道条件下的泄漏声压信号检测效果影响分析,经过对该装置的调试运行,进一步验证了管道泄漏声场与压力场的变化规律和信号特征。3.通过设计未泄漏工况和泄漏工况条件的管道检测实验方案,利用实验装置开展了模拟燃气管道声压信号检测和泄漏识别实验研究应用,对采集的信号运用小波变换的处理方法,获取了在实验工况条件下的管道泄漏信号奇异性特征求解的信号突变点的时间点作为管道泄漏发生的时间点,同时找出了声波信号时域特征幅值、噪声能量区间及压力信号频率域的功率谱数量级作为交互识别管道发生泄漏的依据。4.通过改变压力和传感器布置设计了管道泄漏点定位实验方案,利用实验装置开展了模拟燃气管道泄漏定位实验研究应用,结合声波信号两点定位模型和互相关定位方法,应用实验数据计算明确了信号延迟时间和管道泄漏点位置,可为快速查找漏点提供参考。
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