長輸管道閥門檢測試驗(yàn)

之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應(yīng)用，現(xiàn)在介紹長輸管道閥門檢測試驗(yàn)閥門國產(chǎn)化作為國家長輸管道關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化的重要組成部分，其自主制造打破了我國該類產(chǎn)品依賴進(jìn)口的局面。但目前與之配套的閥門內(nèi)漏流量量化聲發(fā)射檢測技術(shù)尚不完善，主要是由于天然氣站場惡劣復(fù)雜干擾的噪聲情況。不同位置的噪聲干擾情況不同，通常越靠近調(diào)壓橇附近，噪聲干擾越為嚴(yán)重，從而影響閥門內(nèi)漏流量檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度。因此，若能在閥門內(nèi)漏檢測過程中準(zhǔn)確識別出閥門處的管道基準(zhǔn)噪聲強(qiáng)度，并消除內(nèi)漏聲發(fā)射檢測信號中的噪聲影響，則可以有效地檢測內(nèi)漏聲發(fā)射信號源。多年來，國內(nèi)外學(xué)者在強(qiáng)噪聲環(huán)境下聲場特征提取方面開展了大量研究，其中小波包分析作為主要的時(shí)頻分析研究方法，由于其*的變時(shí)窗性能，使其對信號的時(shí)/頻域分析均具有*性，是分析瞬態(tài)、非平穩(wěn)隨機(jī)信號的有效工具[5-6]。蔡艷平等[7-8]基于小波包方法進(jìn)行柴油機(jī)及滾動(dòng)軸承等設(shè)備的檢測信號降噪處理，試驗(yàn)結(jié)果表明采用小波包降噪方法可以有效去除機(jī)械設(shè)備的背景噪聲，提升設(shè)備故障的檢測精度。在此，結(jié)合小波包降噪處理方法和雙通道聲發(fā)射檢測儀器進(jìn)行閥門內(nèi)漏聲發(fā)射檢測，對背景噪聲進(jìn)行檢測處理后獲取含噪聲發(fā)射信號降噪閾值，從而實(shí)現(xiàn)基于背景噪聲降噪的輸氣管道閥門內(nèi)漏檢測。閥門國產(chǎn)化作為國家長輸管道關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化的重要組成部分，其自主制造打破了我國該類產(chǎn)品依賴進(jìn)口的局面。但目前與之配套的閥門內(nèi)漏流量量化聲發(fā)射檢測技術(shù)尚不完善，主要是由于天然氣站場惡劣復(fù)雜干擾的噪聲情況。不同位置的噪聲干擾情況不同，通常越靠近調(diào)壓橇附近，噪聲干擾越為嚴(yán)重，從而影響閥門內(nèi)漏流量檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度。因此，若能在閥門內(nèi)漏檢測過程中準(zhǔn)確識別出閥門處的管道基準(zhǔn)噪聲強(qiáng)度，并消除內(nèi)漏聲發(fā)射檢測信號中的噪聲影響，則可以有效地檢測內(nèi)漏聲發(fā)射信號源。多年來，國內(nèi)外學(xué)者在強(qiáng)噪聲環(huán)境下聲場特征提取方面開展了大量研究，其中小波包分析作為主要的時(shí)頻分析研究方法，由于其*的變時(shí)窗性能，使其對信號的時(shí)/頻域分析均具有*性，是分析瞬態(tài)、非平穩(wěn)隨機(jī)信號的有效工具[5-6]。蔡艷平等[7-8]基于小波包方法進(jìn)行柴油機(jī)及滾動(dòng)軸承等設(shè)備的檢測信號降噪處理，試驗(yàn)結(jié)果表明采用小波包降噪方法可以有效去除機(jī)械設(shè)備的背景噪聲，提升設(shè)備故障的檢測精度。在此，結(jié)合小波包降噪處理方法和雙通道聲發(fā)射檢測儀器進(jìn)行閥門內(nèi)漏聲發(fā)射檢測，對背景噪聲進(jìn)行檢測處理后獲取含噪聲發(fā)射信號降噪閾值，從而實(shí)現(xiàn)基于背景噪聲降噪的輸氣管道閥門內(nèi)漏檢測。
長輸管道閥門檢測試驗(yàn)閥門檢測試驗(yàn)

一、長輸管道閥門檢測試驗(yàn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：蒸汽減壓閥,減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,水減壓閥設(shè)計(jì)了與基于背景噪聲降噪相匹配的雙探頭閥門內(nèi)漏聲發(fā)射檢測系統(tǒng)，傳感器1和傳感器2初始化標(biāo)定后分別采用耦合劑和磁性夾具固。其中傳感器1置于閥門上游管道處，用于檢測管道基準(zhǔn)背景噪聲；傳感器2置于閥門下游管道處，用于檢測含環(huán)境噪聲的內(nèi)漏聲發(fā)射信號，兩路聲發(fā)射傳感器同步采集。
在閥門內(nèi)漏過程中，內(nèi)漏噪聲主要能量隨內(nèi)漏氣體向下游傳播，其中還有一部分噪聲會(huì)通過閥門和管道向上游傳播，但是由于閥門本體和閥門上游法蘭的阻礙作用，會(huì)使內(nèi)漏聲發(fā)射信號向上游傳播時(shí)能量損失加大，不會(huì)對上游聲發(fā)射檢測傳感器造成較大影響。因此，將上游聲發(fā)射傳感器檢測信號認(rèn)為是管道背景噪聲，可以通過對上游噪聲信號進(jìn)行小波包變換求取噪聲信號閾值的方法來提高降噪效果。將閥門內(nèi)漏聲發(fā)射檢測信號進(jìn)行基于背景噪聲的小波包軟閾值處理后，可獲得較為干凈的內(nèi)漏源信號，在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)行內(nèi)漏信號的特征參數(shù)計(jì)算和內(nèi)漏流量的回歸預(yù)測。

二、試驗(yàn)結(jié)果
根據(jù)傳感器檢測到的管道基準(zhǔn)噪聲信號頻譜，可以確定背景噪聲信號為一寬頻白噪聲信號，小波包變換過程中對檢測信號采用db4小波基進(jìn)行3層小波包分解，并采用式（5）對噪聲信號進(jìn)行軟閾值求解。計(jì)算獲得不同頻帶軟閾值：t0=27.61，t1=210.07，t2=28.76，t3=28.94，t4=242.90，t5=210.43，t6=28.79，t7=29.53。
采用所求軟閾值對傳感器2檢測到的內(nèi)漏聲發(fā)射信號進(jìn)行軟閾值降噪處理。結(jié)果表明：采用基于背景噪聲的軟閾值降噪處理方法可以有效消除寬頻的白噪聲信號，獲得較為干凈的泄漏源信號，降噪處理后獲得的信噪比為6.11。采用基于背景噪聲下的小波包軟閾值降噪，可以通過分析管道基準(zhǔn)噪聲不同頻帶內(nèi)的噪聲信號強(qiáng)度，確定不同信號頻帶的降噪閾值。采用該方法能夠有效避免硬閾值降噪帶來的局部欠降噪或者過降噪效果，上根據(jù)管道真實(shí)背景噪聲情況進(jìn)行檢測信號的降噪處理。
針對輸氣管道閥門內(nèi)漏聲發(fā)射檢測環(huán)境復(fù)雜、噪聲干擾嚴(yán)重等問題，提出一種基于背景噪聲的小波包軟閾值降噪處理方法進(jìn)行檢測信號的前處理，通過計(jì)算管道基準(zhǔn)噪聲不同頻帶小波包系數(shù)獲取降噪軟閾值，能夠上獲得純凈的內(nèi)漏聲發(fā)射源信號。通過基于支持向量回歸方法進(jìn)行閥門內(nèi)漏流量的量化回歸預(yù)測，結(jié)果表明：采用基于背景噪聲的小波包軟閾值降噪處理方法能夠有效提高內(nèi)漏流量量化回歸預(yù)測的準(zhǔn)確度。
閥門檢測試驗(yàn)

一、試驗(yàn)設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)了與基于背景噪聲降噪相匹配的雙探頭閥門內(nèi)漏聲發(fā)射檢測系統(tǒng)，傳感器1和傳感器2初始化標(biāo)定后分別采用耦合劑和磁性夾具固。其中傳感器1置于閥門上游管道處，用于檢測管道基準(zhǔn)背景噪聲；傳感器2置于閥門下游管道處，用于檢測含環(huán)境噪聲的內(nèi)漏聲發(fā)射信號，兩路聲發(fā)射傳感器同步采集。
在閥門內(nèi)漏過程中，內(nèi)漏噪聲主要能量隨內(nèi)漏氣體向下游傳播，其中還有一部分噪聲會(huì)通過閥門和管道向上游傳播，但是由于閥門本體和閥門上游法蘭的阻礙作用，會(huì)使內(nèi)漏聲發(fā)射信號向上游傳播時(shí)能量損失加大，不會(huì)對上游聲發(fā)射檢測傳感器造成較大影響。因此，將上游聲發(fā)射傳感器檢測信號認(rèn)為是管道背景噪聲，可以通過對上游噪聲信號進(jìn)行小波包變換求取噪聲信號閾值的方法來提高降噪效果。將閥門內(nèi)漏聲發(fā)射檢測信號進(jìn)行基于背景噪聲的小波包軟閾值處理后，可獲得較為干凈的內(nèi)漏源信號，在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)行內(nèi)漏信號的特征參數(shù)計(jì)算和內(nèi)漏流量的回歸預(yù)測。
二、試驗(yàn)結(jié)果
根據(jù)傳感器檢測到的管道基準(zhǔn)噪聲信號頻譜，可以確定背景噪聲信號為一寬頻白噪聲信號，小波包變換過程中對檢測信號采用db4小波基進(jìn)行3層小波包分解，并采用式（5）對噪聲信號進(jìn)行軟閾值求解。計(jì)算獲得不同頻帶軟閾值：t0=27.61，t1=210.07，t2=28.76，t3=28.94，t4=242.90，t5=210.43，t6=28.79，t7=29.53。

采用所求軟閾值對傳感器2檢測到的內(nèi)漏聲發(fā)射信號進(jìn)行軟閾值降噪處理。結(jié)果表明：采用基于背景噪聲的軟閾值降噪處理方法可以有效消除寬頻的白噪聲信號，獲得較為干凈的泄漏源信號，降噪處理后獲得的信噪比為6.11。采用基于背景噪聲下的小波包軟閾值降噪，可以通過分析管道基準(zhǔn)噪聲不同頻帶內(nèi)的噪聲信號強(qiáng)度，確定不同信號頻帶的降噪閾值。采用該方法能夠有效避免硬閾值降噪帶來的局部欠降噪或者過降噪效果，上根據(jù)管道真實(shí)背景噪聲情況進(jìn)行檢測信號的降噪處理。
針對輸氣管道閥門內(nèi)漏聲發(fā)射檢測環(huán)境復(fù)雜、噪聲干擾嚴(yán)重等問題，提出一種基于背景噪聲的小波包軟閾值降噪處理方法進(jìn)行檢測信號的前處理，通過計(jì)算管道基準(zhǔn)噪聲不同頻帶小波包系數(shù)獲取降噪軟閾值，能夠上獲得純凈的內(nèi)漏聲發(fā)射源信號。通過基于支持向量回歸方法進(jìn)行閥門內(nèi)漏流量的量化回歸預(yù)測，結(jié)果表明：采用基于背景噪聲的小波包軟閾值降噪處理方法能夠有效提高內(nèi)漏流量量化回歸預(yù)測的準(zhǔn)確度。與本產(chǎn)品相關(guān)論文：禁油脫脂氧氣減壓閥操作維護(hù)