CN115836193A - 在装有止流元件的管道上密封性监控以及漏水处检出方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于技术诊断领域，可以用于检查管道密封性并在核电站管道上发现漏液处。在管道沿长度的两个点上进行声学信号记录，随后对收到的声学信号进行处理。在管道上沿长度位于止流元件前后两个点上，在宽超声波范围内对声学信号进行记录。此后，对在管道上止流元件之前与止流元件之后所记录的超声波信号进行处理，并根据所得到的数值建立两个信号频谱。此后选定从15000到90000Hz的范围并在这一范围内选择两个信号频谱中的最大幅度值。然后，将指定频率范围内的信号频谱幅度除以最大幅度值，并通过数学公式确定截至元件前后信号频谱之间的差异，从而确保管道密封性的确定，以分析其进一步运行的可行性，以及提高检测管道泄漏的质量和效率。

Description

在装有止流元件的管道上密封性监控以及漏水处检出方法

本发明属于技术诊断领域，其中可以用于管道密封性状态控制，并可以用于在核电站管道上发现漏水处。

核电站设备技术诊断最重要的任务之一，是热载体泄露发现。目前，超声波监测内外泄漏的方法已成为应用最广泛的方法。内部泄漏与违反外部阀门的密封性有关，内部泄露与热载体通过破损的结构外壁流出有关。现有的方法基于运行中设备声发射的分析，以及对一对测量通道的相关函数的计算。然而，这种方法没有提供用于泄漏量值评估的客观参数，并且在某些情况下，有关泄漏是否存在的决定是根据主观评估和运行中作设备背景噪声的感官感知做出的。

已知一种用于确定管道泄漏坐标的方法（苏联作者发明证书第1283566号），包括在沿管道长度的两个点处接收声信号，检测泄漏以及随后对接收到的声信号进行相关处理，从而确定声信号的到达时间的差异和泄漏位置坐标。

这一方法的缺点是管道的控制区域长度小，并且在存在来自管道周围或穿过管道的技术对象的离散干扰的情况下无法应用。

对所申请技术解决方案最近的一种类似物时产品管道密封性控制与泄露坐标确定方法（俄罗斯联邦发明专利第2181881号），包括在沿管道长度的两个点处接收声信号，检出泄漏以及随后对接收到的声信号进行相关处理，从而确定声信号到达时间的差异和泄漏位置坐标，同时在所接受声学信号相关处理之前进行每一信号中的离散成分，随后对后者进行频谱分析，从得到的信号频谱中分离出持久超过30秒且幅度超过背景3-6分贝的长期频谱分量，并根据这些频谱成分判断是否存在泄漏。

最接类似方法的缺点是，由于管道几何形状影响以及因为在管道上存在支架和过梁，所得到声学信号的测量与进一步处理的准确性低。

所提出发明解决的任务是，装备止流元件管道密封度的确定，以分析其进一步运行的可能性，以及以提高管道上捡漏的质量和效率。

本发明得到的技术结果是，诊断检验时间的简短，以及排除管道几何对诊断检验结果的影响。

本发明的本质在于，在通过沿管道长度两个点上记录声学信号并所收到信号进一步处理的装备止流元件管道密封性控制与漏处检出方法中，推荐在位于沿管道长度的止流元件前后的两点上在超声广频谱中进行声学信号记录，此后将在沿管道长度止流元件前后两点上记录的超声波信号用模数转换器处理，并根据得到的i值，通过傅里叶变换建立相应于两个记录点的两个信号频谱，然后在已建立的信号频谱中选定从15000到90000Hz的范围并在这一范围内选择两个信号频谱中的最大幅度值，然后，将指定频率范围内的信号频谱幅度除以最大幅度值，并通过以下公式确定截至元件前后信号频谱之间的差异：

其中S _1i 与S _2i —是指止流元件前后相应的信号频谱幅度值，

i, n —是指所分析信号频谱阶段内离散组分的编号，

此后根据已确定的数值做出结论，信号频谱相差S小于-100是指没有泄露，信号频谱相差位于-100到100的范围内是指轻微泄露，信号频谱相差大于100是指严重泄露。

此外推荐用声发射传感器检出超声波信号。

所申请的发明用图纸说明。

在图1上显示了方法操作的执行示意图；

在图2上用于监测阀门传感器的布置图；

在图3、图4显示了两台所检查止流阀第1点与第2点上的超声波信号频谱。

推荐的方法通过如下的方法实现。

密封原件前后在管道上安装用于超声波信号记录的传感器，例如GT400型声发射传感器。在管道截面的上部或在其侧部选择传感器的安装点。因为在管道截面底部可能存在各种沉淀，所以管道截面的下部不宜于选择传感器安装点。

然后在广阔的超声波频谱内进行声学信号的记录。然后将记录好的超声波信号用模数转换器处理，并根据得到的数值，通过傅里叶变换建立相应于两个记录点的两个信号频谱。

此后在建立好的信号频谱内选定从15000到90000Hz的范围，因为在更低频率上表现管道自身的波动，而在更高的频率—由于声发射传感器工作特征表现虚假的峰值。

随后在这一范围内选择两个信号频谱中的最大幅度值并将这一频谱中的信号频谱幅度除以幅度最大值。

止流元件前后的信号频谱之间的区别，用如下公式确定：

其中S _1i 与 S _2i —是指止流元件前后相应的信号频谱幅度值，i, n —是指所分析信号频谱阶段内离散组分的编号。

根据获得的数值做出结论，信号频谱相差S小于-100是指没有泄露，信号频谱相差位于-100到100的范围内是指轻微泄露，信号频谱相差大于100是指严重泄露。

在新沃罗涅日核电站检查旁路和再循环管路上的给水系统阀件时，使用了所描述的方法。

根据所申报方法在图1上提出的实现方法，进行了在所安装止流元件前（第1.1款）与后（第1.2款）进行了声学信号测量。图2上所示的是测量点布置图。用数字标志测量点编号：1与2。用指针标志工作介质运动方向。

进行了用GT400型声学信号传感器所得到信号的分析。两个点上进行了信号记录：在止流元件3之前的点1与之后的点2。

所检验的止流阀件（止流元件3）适用于8MPa压力与160°С温度下水流的止流。

在点1与点2测量声学信号后，进行了在止流元件3之前（第2.1款）与之后（第2.2款）所得到信号的数字化。此后进行了在所安装止流元件3之前和之后所记录数字化信号的频谱计算（图1上的第3.1款与3.2款）。电流频谱计算时，设定了快速傅里叶变换大小1684、Hann重量函数与75%取中。

此后在数字化信号频谱（第4.1与4.2款，图1）中进行了在止流元件3前点1与后点2上所记录从20000到80000Hz范围的选定。在数字化信号的两个频谱的选定范围内，选中了最大幅度。

此后除以在止流元件3之前（第6.1款）与之后（第6.2款）所记录数字化信号频谱的最大幅度，

然后减去止流元件3之前与之后所记录数字化信号幅度归一化值。然后进行止流元件3之前与之后所记录数字化信号幅度之差的相加。

止流元件3前后的信号频谱之差，用如下公式确定：

其中S _1i 与 S _2i —是指止流元件前后相应的信号频谱幅度值，i, n —是指所分析信号频谱阶段内离散组分的编号。

根据得到的频谱，按幅度值差之相加进行了止流元件状态的鉴别，条件如下：小于100的差数解释为“无泄漏”，位于-100到100的指标解释为“可能存在稍微的泄露”，且100以上的结果意味着“严重泄漏”。

在图3与图4上显示了两台所检查止流阀件第1点与第2点上的超声波信号频谱。同时在第3图上显示了带有泄露的止流元件前后归一化频谱的叠加，并且第4图上显示了无泄露的止流元件前后归一化频谱的叠加。第一种情况下，频谱叠加为S=759，第二种情况下S=-680。这样做出结论，第一台阀件存在严重的泄露，第二台阀件上没有泄露。

所提出的方法可以适用于核电站，在热能等工业行业企业和项目上也可以用于管道密封性监控。

所提出方法的使用允许确定装备止流元件管道的密封度，以分析其进一步运行的可行性，以及以提高管道上检出漏处的质量和效率。

Claims (2)

1.一种在通过沿管道长度两个点上记录声学信号并所收到信号进一步处理的装备止流元件管道密封性控制与漏处检出方法，其特征是在管道长度上位于止流元件前后两个点上，在宽超声波范围内对声学信号进行记录，此后将在沿管道长度止流元件前后两点上记录的超声波信号用模数转换器处理，并根据得到的i值，通过傅里叶变换建立相应于两个记录点的两个信号频谱，随后在在已建立信号频谱中选定一个从15000到90000Hz的范围，并且在这一范围内选择两个信号频谱中的最大幅度值并将这一频谱中的信号频谱幅度值除以幅度最大值，并按如下的公式确定止流元件前后的信号频谱之差：

式中 S _1i 与 S _2i —是指止流元件前后相应的信号频谱幅度值，i, n —是指所分析信号频谱阶段内离散组分的编号，此后根据已确定的数值做出结论，信号频谱相差S小于-100是指没有泄露，信号频谱相差位于-100到100的范围内是指轻微泄露，信号频谱相差大于100是指严重泄露。

2.在装有根据权利要求1记载的止流元件的管道上密封性监控以及漏水处检出方法，其特征是，用声发射传感器检出超声波信号。

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