一種基於聲發射信號處理的氣體閥門內漏檢測方法
2023-10-11 07:36:09
一種基於聲發射信號處理的氣體閥門內漏檢測方法
【專利摘要】一種基於聲發射信號處理的氣體閥門內漏檢測方法，首先利用聲發射傳感器採集信號，通過信號放大器濾波處理，得到增強的聲發射模擬信號，由數據採集卡轉換為數位訊號送到計算機，計算機實時記錄聲發射信號的均方根值參數；依次採用單點法、兩點法、四點法聲發射信號採集內漏分析判定方法，通過閥門內漏聲發射信號均方根值判斷閥門是否存在內漏。本發明應用於氣體閥門內漏檢測領域，具有較強的實用性、成本比較合理、檢測效率高、不影響正常的生產，而且減少了工業噪聲對檢測產生的影響。
【專利說明】一種基於聲發射信號處理的氣體閥門內漏檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於氣體閥門內漏檢測【技術領域】，尤其是一種基於聲發射信號處理的氣 體閥門內漏檢測方法。
【背景技術】
[0002] 閥門是石化工業生產自動控制系統和安全防護系統中的重要設備，被稱為石化工 業的"咽喉"。由於生產質量控制、運輸安裝、使用操作、腐蝕老化等原因導致了洩漏，不僅 影響石化生產的質量和安全，而且對企業的能源效率具有較大影響。對於填料函、閥體、閥 杆、閥體連接處等外部洩漏，可以根據治理跑冒滴漏的思路，通過檢測分析是否存在洩漏物 質的方法間接判斷閥門的洩漏；對於密封面和密封件根部引起的內部洩漏，傳統的方法是 將閥門拆卸下來，利用檢測實驗平臺檢測，例如壓力檢測法、氣泡檢測法等，相關檢測維修 費用非常昂貴。據相關資料統計，在天然氣工業中，購買閥門的費用佔到了一個新建工廠的 8 %，而維修更換費用佔維修更換設備總費用的10 %。而且，閥門的多次拆卸安裝等操作，對 閥門容易造成二次傷害，更容易導致內漏發生。因此，發明一種方便、快捷的閥門內漏在線 檢測方法替代傳統的檢測方法，以便縮短企業閥門檢維修時間，避免誘發重大安全事故的 發生，對保障企業安全高效生產具有重大意義。
[0003] 國內外從上世紀60年代就開始了閥門洩漏檢測技術的研究工作，普遍認為聲發 射檢測技術作為一種新型無損檢測技術可以應用於閥門內漏檢測，可以解決閥門內漏在線 檢測問題。然而，由於閥門結構、尺寸、使用工藝條件的影響，導致了閥門內漏聲發射信號的 多樣性，與此同時，由於石化生產工業噪聲的影響，進一步增加了聲發射閥門內漏檢測的難 度。
[0004] 申請號為"CN201010590565. 1"、發明名稱為"一種用於氣體閥門洩漏的檢測系統" 的專利公開了一種用於氣體閥門洩漏的檢測系統，利用無線傳感器網絡部署，包括氣體閥 門前後管道安裝無線壓力變送器和表貼式無線溫度變送器，以及在閥門旁側安裝無線超聲 洩漏傳感器，由此通過閥門前後段的壓力、溫度微小變化信號的檢測以及超聲信號通過無 線方式上傳到計算機，綜合利用壓力分布法、溫度檢測法、超聲洩漏檢測法對閥門洩漏情況 進行分析。該方法準確度和靈敏度較高，無線變送器安裝便捷，不需要額外敷設信號線纜， 並且能夠及時補漏，對提高企業生產效率具有重大意義。然而，該方法存在的問題是，系統 複雜，設備成本高，不適用於工業生產閥門較多的環境，並且，針對直徑較小的閥門，微小的 內部洩漏難以體現到溫度、壓力的變化，超聲信號受檢測點位置的影響較大，而且，單點採 集超聲信號難以濾除工業噪聲的影響。
[0005] 申請號為"CN201210319752. 5"、發明名稱為"一種用於可燃氣體管道閥門洩漏的 在線檢測裝置及方法"的專利公開了一種用於可燃氣體管道閥門洩漏的在線監測裝置和在 線檢測方法，通過在可燃氣體管道上安裝一組合閥門，通過套閥的動作來觀察管道中的壓 力變化，以確定氣體切斷閥門及管道的洩漏情況，可以快速準確的檢測冶金工業中的燃氣 管道切斷閥內洩漏，有利於保障安全生產提高生產效率。然而，該方法需要在可燃氣體管道 上安裝組合閥門，並且需要操作閥門，在石化工業中，該方法檢測效率低，而且影響正常生 產，不具備應用條件。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的就是針對現有閥門內漏檢測方法的不足，提供了一種成本合理、實 用性強，檢測效率低、能夠消除工業噪聲的基於聲發射信號處理的氣體閥門內漏檢測方法。
[0007] 本發明採用如下技術方案：
[0008] -種基於聲發射信號處理的氣體閥門內漏檢測方法，包括四個檢測點，檢測點分 布於閥門中心點的上下遊，第一檢測點位於閥門閥體下遊IOcm處，第二檢測點位於閥門閥 體上遊IOcm處，第三檢測點位於氣體流上遊閥門連接點之外管線上大於20cm處，第四檢測 點位於氣體流下遊閥門連接點之外管線上大於20m處；首先聲發射傳感器採集信號，通過 信號放大器濾波處理，得到增強的聲發射模擬信號，由數據採集卡轉換為數位訊號送到計 算機，計算機實時記錄聲發射信號均方根值參數；依次採用單點法、兩點法、四點法聲發射 信號採集內漏分析判定方法，通過閥門內漏聲發射信號均方根值判斷閥門是否存在內漏， 具體方法如下：
[0009] 步驟一，單點法，
[0010] 首先採集檢測背景聲發射信號均方根值，再採集第一監測點聲發射信號均方根 值，如果第一監測點信號均方根值與背景信號均方根值之差大於10dB，即可判定該閥門存 在內漏，結束檢測；
[0011] 如果第一監測點聲發射信號均方根值與背景聲發射信號均方根值之差小於等於 10dB，需要採用兩點法進一步判定；
[0012] 步驟二，兩點法，
[0013]同時採集第一監測點和第二監測點兩個檢測點聲發射信號均方根值，如果第一監 測點聲發射信號均方根值與第二監測點聲發射信號均方根值之差大於5dB，即可判定該閥 門存在內漏，結束檢測；
[0014] 如果第一監測點聲發射信號均方根值與第二監測點聲發射信號均方根值之差小 於等於5dB，需要採用四點法進一步判定；
[0015] 步驟三，四點法，
[0016] 同時採集第一監測點、第二監測點、第三監測點、第四監測點四個監測點聲發射信 號均方根值，如果第一監測點信號均方根值與第二監測點、第三監測點信號均方根值之差 均大於5dB，並且第四監測點信號均方根值與第一監測點信號均方根值之差大於5dB，即可 判定該閥門存在內漏，否則即可確定該閥門沒有內漏。
[0017] 優選地，用聲發射信號均方根值來表徵閥門內漏量的聲發射信號的信號特徵。
[0018] 優選地，閥門內漏量與聲發射信號均方根值之間存在非線性函數關係：
[0019]
【權利要求】
1. 一種基於聲發射信號處理的氣體閥門內漏檢測方法，其特徵在於，包括四個檢測點， 檢測點分布於閥門中心點的上下遊，第一檢測點位於閥門閥體下遊IOcm處，第二檢測點位 於閥門閥體上遊IOcm處，第三檢測點位於氣體流上遊閥門連接點之外管線上大於20cm處， 第四檢測點位於氣體流下遊閥門連接點之外管線上大於20m處；首先利用聲發射傳感器採 集信號，通過信號放大器濾波處理，得到增強的聲發射模擬信號，由數據採集卡轉換為數字 信號送到計算機，計算機實時記錄聲發射信號的均方根值參數；依次採用單點法、兩點法、 四點法聲發射信號採集內漏分析判定方法，通過閥門內漏聲發射信號均方根值判斷閥門是 否存在內漏，具體方法如下： 步驟一，單點法， 首先採集檢測背景聲發射信號均方根值，再採集第一監測點聲發射信號均方根值，如 果第一監測點信號均方根值與背景信號均方根值之差大於10dB，即可判定該閥門存在內 漏，結束檢測； 如果第一監測點聲發射信號均方根值與背景信號均方根值之差小於等於10dB，需要採 用兩點法進一步判定； 步驟二，兩點法， 同時採集第一監測點和第二監測點兩個檢測點聲發射信號均方根值，如果第一監測點 聲發射信號均方根值與第二監測點聲發射信號均方根值之差大於5dB，即可判定該閥門存 在內漏，結束檢測； 如果第一監測點聲發射信號均方根值與第二監測點聲發射信號均方根值之差小於等 於5dB，需要採用四點法進一步判定； 步驟三，四點法， 同時採集第一監測點、第二監測點、第三監測點、第四監測點四個監測點聲發射信號均 方根值，如果第一監測點信號均方根值與第二監測點、第三監測點信號均方根值之差均大 於5dB，並且第四監測點信號均方根值與第一監測點信號均方根值之差大於5dB，即可判定 該閥門存在內漏，否則即可確定該閥門沒有內漏。
2. 如權利要求1所述的一種基於聲發射信號處理的氣體閥門內漏檢測方法，其特徵在 於，用聲發射信號均方根值來表徵閥門內漏量的聲發射信號的信號特徵。
3. 如權利要求2所述的一種基於聲發射信號處理的氣體閥門內漏檢測方法，其特徵在 於，閥門內漏量與聲發射信號均方根值之間存在非線性函數關係：
其中，AEems為聲發射信號均方根=if，X[n]為採集的聲發射樣本，η V^fi = 0 的取值為從〇到N-l，N為自然數；k=分(^了)"^1，其中γ為絕熱指數。 Vr+1
4. 如權利要求1所述的一種基於聲發射信號處理的氣體閥門內漏檢測方法，其特徵在 於，所述聲發射傳感器採用頻率範圍在OkHz?80kHz的表貼型聲發射傳感器，實時採集閥 門內漏產生的聲波信號。
5.如權利要求1所述的一種基於聲發射信號處理的氣體閥門內漏檢測方法，其特徵在 於，所述背景聲發射信號均方根值小於等於40dB。
【文檔編號】G01M3/24GK104458152SQ201410569160
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月22日 優先權日:2014年10月22日
【發明者】朱亮, 鄒兵, 高少華, 李智平, 孫健 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院