Частотно-временной корреляционный анализ сигналов в аппаратно-программных средствах локализации утечек трубопроводных систем

• Автор: Чан Вьет Тьяу
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Задача обнаружения утечек на трубопроводных системах водоснабжения и теплоснабжения. . .
1.1 Актуальность задач обнаружения .утечек на трубопроводных системах Г.2.Методы обнаружения утечек на трубопроводных системах .

1.2Л Метод понижения давления..Л

. 1.2.2 Методютрицательных ударных волн.

Г.23 Метод.сравнения расходов.

1.2.4 Метод.сравнения измененияскорости расходов. Л 5

1.2.5 Акустический метод. Л

1.2.6 Корреляционноакустический метод

1.27 Лазерныйгазоаналитический метод,

Г.З Корреляционноакустический метод в.приложении к задачамобнаружения утечек.на трубопроводных системах
. 1.З Л. Природаакустической эмиссии
1.32 Скоростьупругих волн ..V.
1.3.3 Определение координат источника.шумов корреляционным методом
КЗ Преобразование Фурье. .
1.35 Приборноаппаратные комплексы для обнаружения утечек на основе
лэ.. .
1.4 Вьводьхглаве . .
Глава 2 Частотновременной корреляционныйанализ .
2.1 Корреляционный акустический метод поиска утечек, достоинства, ограничения недостатки. .
2.2 Алгоритм .частотновременного корреляционного анализа.
2.3 Численная проверкаалгоритма
2.4 Пример применения частотновременного корреляционного анализа в задачах поиска утечек ..
2.5 Выводы к главе 2.
Глава 3. Апаратнопрофаммная реализация прибора для поиска утечки
3.1 Вариант с беспроводной связью передача информации по радиоканалу
3.1.1 Аппаратная часть прибора
3.1.2 Программная реализация
3.2 Вариант с проводной связью и с внешним звуковым интерфейсом ЭВМ
3.2 1 Аппаратная реализация
3.2.2 Программная реализация
3.3 Выводы к.главе.З..
Глава 4. Экспериментальные исследование частотновременного
корреляционного метода,, алгоритмов и аппаратнопрограммных средств
4.1 Определение рабочего частотного диапазона,
4.2 Исследование влияния различных факторов на расчетную величину скорости распространения звука по трубопроводу.. .
4.2.1. Влияние давления транспортируемого вещества на расчетную величину.скорости распространениязвука по трубопроводу.
4.2.2 Влияние типа транспортируемого вещества на расчетную величину
. скорости распространения звука по трубопроводу.
4.2.3 Исследование зависимости скорости распространения звука от частотного спектра сигналов 9
, 4.3 Экспериментальная проверкаработы прибора
4.3.Г Эксперименты воздушной средой
4.32 Эксперименты с трубопроводом, предназначенным для., перекачивания воды. .. 0.
4.4 Выводы к главе 4
Заключение . 9
Список использованных источников


В главе также рассмотрены; наиболее известные течеискатели корреляционного типа - приборьгдля обнаружения и: локализации* утечек трубопроводов, реализующие корреляционный метод, выделения полезного сигнала на фоне помех. Во второй г главе приведено содержание: и- анализ корреляционного« метода обнаружения- утечек, показаны ограничения -и: возможности его* совершенствования. Основное внимание уделено задачам повышения-точности анализа акустических сигналов на основе привлечения информации* о частотном: составе сигналов датчиков« акустической эмиссии. Предложена способ частотно-временного; корреляционного анализа;: получены, расчетные: формулы,, разработаны- алгоритмы расчета, ключевого; параметра - времени* задержки прихода: акустического« . Приведены результаты экспериментальной проверки-способа-и алгоритмовспутем-решения-тестовых задач:. В. третьей главе рассматриваются- аппаратная и:, программная-. ЭВМ) и с беспроводной связью, осуществляемой-, по радиоканалу. В четвертой главе приводятся: описания: и результаты физических экспериментов, направленных на . Даны результаты экспериментального сравнения расчетов координаты утечки на основе разработанного частотно-временного корреляционного анализа и классического корреляционного анализа. В заключении приведены основные результаты и выводы по диссертационной работе. В приложениях приведена копия патента РФ на способ частотновременной корреляционный анализ цифровых сигналов (приложение 1), копии свидетельств о государственной регистрации программ для ЭВМ (приложение 2 и 3), акты внедрения результатов диссертационной работы (приложение 4 и 5). ГЛАВА 1. Трубопровод - сооружение для транспортировки- газообразных и жидких веществ, твёрдого топлива, строительных материалов* зерна и др. В России трубопроводный транспорт считается’ частью транспортной инфраструктуры. Водопровод - предназначен для обеспечения водой населения и промышленности: При этом вода для бытовых и-промышленных нужд. Газопровод - предназначается для транспортировки попутного, нефтяного и-природного газа. Стратегические газопроводы предназначаются для передачи-на дальние расстояния больших объемов газа - на экспорт и предприятиям, осуществляющим газовый синтез или сбыт. Нефтепровод— предназначается-для* транспортировки сырой нефти. Особенность его состоит в том, что нефть подогревается, что препятствует затвердеванию входящих в ее состав парафинов. Воздухопровод, паропровод, теплопровод и другие подобные трубопроводные системы служат для транспортировки соответствующих продуктов. Масштаб систем трубопроводов в России огромный, но их состояние тревожное. По официальной информации Минэнерго РФ в России в -м. Прямые потери в изношенных трубопроводах тепла доходили до % []. Потери' в системах водопроводов составляют в отдельных регионах до % от млрд. Все эти потери обусловлены высоким уровнем изношенности трубопроводов, часть которых необходимо заменить, а остальные — обследовать и вовремя устранить. Утечки- из систем. Своевременная диагностика, состояние трубопроводов; позволяет снизить затраты на ремонтные и восстановительные работы, а также избежать более серьёзных последствий. В. связи с этим- актуальность темы исследований-очевидна. Столь неблагополучное состояние трубопроводных систем заставляет разрабатывать методы и средства, позволяющие обнаруживать утечки и определять их координаты. Методы обнаружения утечек. Существует множество подходов и методов обнаружения' утечек на трубопроводах. Каждый из них обладает определенными достоинствами, особенностями и недостатками. Применение тех или иных методов ограничено параметрами трубопровода, свойствами' транспортируемой среды, зависит от природно-климатических условий. Метод основан на контроле давления в определенных точках трубопровода через заданные промежутки времени. Сопоставляя тренды измеренных значений давления с расчетным величинами с учетом расхода жидкости, можно выявить расхождения, выходящие за допустимые. Метод достаточно широко применяется для защиты магистральных трубопроводов, которые могут иметь длину контролируемых участков в несколько десятков километров, а сами трубопроводы могут находиться в труднодоступных, безлюдных местах.