基于小波阈值的天然气管道阀门内漏信号分析

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1、北京石油化工学院学报第23卷第2期Vo1．23No．2JournalofBeijingInstituteof2015年6月3un．2015Petro—chemicalTechnology基于小波阈值的天然气管道阀门内漏信号分析刘治超，陈鑫，马斌良，李振林，郭茂磊，张海峰(1．中国石油大学(北京)机械与储运工程学院，北京102249；2．中国石油天然气股份有限公司独山子石化分公司，新疆克拉玛依833600)摘要：阀门是天然气管道运输的重要组成部件，阀门内漏给天然气管道运输带来了严重的安全威胁。通过阀门内漏声发射特性实验和声发射信号分析，可以得到声发射信号的

2、幅度、能量和频谱，并进行内漏流量的判定。由于采集的声发射信号含有大量的噪声，因此应对采集的声发射信号采用默认阈值、硬阈值、软阈值、改进的小波阚值等多种阈值进行降噪分析，提高重建信号的信噪比，降低均方根误差值，消除信号噪声，为阀门内漏的检测和定性定量分析提供有效工具。关键词：频谱分析；声发射；小波阈值；信噪比；均方根误差值中图分类号：TE88文献标志码：A管道运输是天然气最主要的运输方式，阀射检测技术对火电厂的阀门泄漏量进行定量研门是天然气管道重要的组成部分，为了保证天究。2013年，张海峰等C6-73采用LabVIEW图然气运输的安全性，天然气管道阀门需

3、要具有形化编程语言和Matlab相结合开发出了天然很好的密封性。在实际工作中，由于运输或者气管道阀门内漏声发射检测系统，并采用小波安装不当很可能造成阀门的内漏，并且这种内包分析进行了天然气管道阀门内漏声发射信号漏不容易被发现。声发射检测技术作为一种新的特征研究。型的无损检测技术，能够采集阀门内漏的声发笔者采用天然气管道阀门内漏声发射检测射信号，通过信号特征研究对阀门内漏进行定系统，在对实验室和现场的阀门进行内漏检测性和定量的分析。中发现，采集的阀门声发射信号中含有大量的国外对于声发射技术的研究较早，并且将环境噪声，对检测的效果产生了一定的影响。其应用于管

4、道阀门内漏检测中，证明声发射技通过对声发射信号进行时频特性研究，采用多术具有很好的应用前景L1]。2004年，J．H．种小波阈值去噪方法对声发射信号进行去噪处Lee[2研究阀门在不同开启角度下的泄漏声发理，通过理论分析和试验研究验证其有效性，为射信号特征，确定了不同声发射波形与阀门泄阀门内漏检测提供理论基础。漏率之间的对应关系。2010年w．1阀门内漏声发射检测理论分析Kaewwaewnoi和A．Prateepasen_3。进行了低压下的阀门内部流体泄漏与声发射信号的关系声发射是物体的能量迅速释放产生瞬态应研究，通过理论分析求得阀门泄漏率与声发射力波的物

5、理现象，声源发出的信号中包含了材特征信号的数学模型。国内对于声发射检测技料内部的结构和缺陷等特性，通过仪器采集的术也有一定的研究，2012年高倩霞l5采用声发声发射信号的特性分析可以得出材料和内部结构的缺陷位置、状态变化等宏观信息。声发射信号是一种瞬时弹性波，在时域上收稿日期：2014—11—17基金项目：国家重点基础研究发展计划(973)项目表现为复杂的连续信号，其中包含了环境噪声，(2012cB72O5O4)；国家自然基金项目(51106180)。作者简介：刘治超(1988一)，男，硕士研究生，研究方向为输并且在声发射信号的传播过程中存在由于信号气管

6、道球阀内漏声学检测，E—mail：liuzhichaoboa@163．com。的不确定性、突发瞬态性及多样性等产生的大第2期刘治超等．基于小波阈值的天然气管道阀门内漏信号分析21量噪声干扰，阀门的内漏声发射信号被淹没在值点处不连续，重构回的信号可能会出现振荡，噪声中，所以需要进行降噪处理来提取阀门内且容易出现吉布斯效应。软阈值去噪函数虽然漏的信号。在阈值点处连续，但是存在恒定的偏差，重构回的信号可能会出现模糊失真。针对传统的阈值2阀门内漏试验研究去噪存在的缺陷，采用改进的小波阈值，新的阈本试验中，采用声发射检测装置进行检测，值的自适应能力强，改进的阈值函

7、数介于软、硬该装置主要组成部分为声发射传感器(中心频阈值函数之间，兼顾了两者的优势。率为150kHz)、信号放大器[增益(40±1)dB]、经典的阈值T的选取方法有通用阈值选数据采集卡(测量范围为10V，采样频率为200取法、SUREShrink阈值选取法、启发式阈值选kHz)、声发射检测软件(LabVIEW编制)。取法和极大极小阈值选取法。试验台是针对中高压试验进行设计的，设硬阈值函数表达式为：计承压能力为12MPa，许用最大工作压力为fWj，，lWl≥T⋯10MPa，喷管上下游管径为DN80，内径为一10，IWj，小

8、源，通过声发射硬阈值函数图像如图2所示。检测仪采集阀门的内漏信号，如图1所示。∞