Способ экстренной диагностики трубопроводов высокого давления

 

Использование: при обнаружении разладок акустическим методом в трубопроводах высокого давления. Сущность: способ заключается в измерении параметров амплитуды виброакустического шума в начальный период работы изделия и через заданный период наработки, а о состоянии изделия судят по результату сравнения измеряемых величин с их начальными, принимаемыми за эталон значениями, а так же по невыполнению соотношений. В качестве параметров амплитуды измеряют значимые ковариационные функции дисперсии, средние значения амплитуд, Бакстеровские и логарифмические функционалы, при этом измерения производят несколькими датчиками, расположенными равномерно по всей длине трубопровода.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано при обнаружении разладок акустическим методом.

Известен способ контроля герметичности изделия, заключающийся в том, что измеряют параметры амплитуды виброакустического шума в начальный период работы изделия и через заданный период наработки, а о состоянии изделия судят по результатам сравнения измеряемых величин с их начальными значениями [1] Недостатками известных способов являются невозможность обнаружения низкочастотных разладок оборудования и низкая достоверность полученных результатов.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ контроля герметичности изделий, заключающийся в том, что измеряют параметры амплитуды виброакустического шума в начальный период работы изделия и через заданный период наработки, а о состоянии изделия судят по результату сравнения измеренных величин с начальными, т.е. принимаемыми за эталон, с целью обнаружения герметичности по параметрам виброакустического шума в области низких частот, в качестве параметров амплитуды измеряют ковариационную функцию, дисперсию и среднее значение амплитуды виброакустического шума, а о нарушении герметичности судят при невыполнении определенных соотношений [2] Недостатком способа является невозможность определения нарушений герметичности в области низких и промежуточных частот.

Целью изобретения является расширение области частот определения нарушений герметичности.

Поставленная цель достигается тем, что при данном способе экстренной диагностики трубопроводов высокого давления измеряют ковариационную функцию r_ij(t), дисперсии σ_ij и среднее значение амплитуды a_i, виброакустического шума в начальный период работы трубопровода и через заданный период наработки, а о состоянии изделия судят по результату сравнения измеряемых величин, способ отличается тем, что измерения производятся несколькими датчиками, расположенными равномерно по всей длине трубопровода, причем измеряются все значимые ковариационные функции, а также Бакстеровские и логарифмические функционалы, при этом производят сравнение вновь полученных значений функционалов с полученными в стационарных условиях в течение достаточно большого интервала времени, а о наличии дефекта судят по невыполнению следующих соотношений: где Т длительность измерения параметров виброакустического шума в стационарных условиях; Λ полоса пропускания; x_i(t) сигнал, полученный от i-го датчика; r_ij(t) оценка взаимной ковариационной функции в начальный период наблюдений: r_ij(t)=cov(ζ_i(t+S), ζ_j(S)) i-го и j-го сигналов;
a_i стационарное значение среднего i-го сигнала

α_i логарифмический функционал, полученный в стационарных условиях:

β_ij взаимный Бакстеровский функционал i-го и j-го сигналов:

Δ интервал сканирования;
a⁽_i^m), r^(m_ij⁾(t), α⁽_i^m), β^(m_ij⁾, текущее значения тех же параметров, полученные на m-ом интервале сканирования t∈[Δm(m+1)Δ];
σ_ij значение ковариационной функции r_ij в начале координат: σ²_ij=r_ij(0), полученные по формулам






Предлагаемый способ экстренной диагностики трубопроводов высокого давления реализован следующим образом: труба (1), датчики виброакустические (2), усилители (3), фильтры высоких частот (4), фильтры низких частот (5), аналого-цифровой преобразователь (6), коррелометр (7), интерфейсы (8), специализированный компьютер (9).

Устройство работает следующим образом. На трубопровод (1) устанавливается несколько виброакустических пьезодатчиков (2). Сигналы с пьезодатчиков (2) через усилители (3), фильтры высоких (4) и низких частот (5) соответственно поступают с фильтров высокой частоты (4) на аналого-цифровой преобразователь (6), а с фильтров низкой частоты (5) на коррелометр (7) и через интерфейсы (8) на специализированный компьютер. Таким образом измеряются все значимые взаимные ковариационные функции и взаимные Бакстеровские и логарифмические функционалы. Производится сравнение полученных значений функционалов с эталонными, а о наличии дефекта (разладки, протечки) судят по невыполнению следующих соотношений:




где Т длительность измерения в стационарном режиме;
Λ полоса пропускания измерительной аппаратуры, датчиков и др;
x_i(t) сигнал, полученный от i-го датчика;
r_ij(t) оценка взаимной ковариационной функции i-го и j-го сигналов в стационарных условиях;
a_i, β_ij, α_i параметры сигналов, полученные в стационарных условиях;
r^(m_ij⁾(t), a⁽_i^m), β^(m_ij⁾, α⁽_t^m) текущие значения тех же параметров, т.е. полученные на m-ом интервале сканирования, при
t∈[Δm, (m+1)Δ].
Для увеличения достоверности обнаружения протечки принимать решение можно при 3 4-кратном по времени нарушении вышеприведенных неравенств.

Как было показано математическими расчетами, предложенный способ экстренной диагностики трубопроводов высокого давления позволяет обрабатывать большую информацию (n-датчиков), учитываются как высокочастотные разладки (функционалы α_i, β_ij,), так и низкочастотные (функционалы r_ij, α_i), локализовать дефект, поскольку датчики равномерно распределены по всей длине трубопровода.

Формула изобретения

Способ экстренной диагностики трубопроводов высокого давления, заключающийся в том, что измеряют ковариационную функцию r_ij(t), дисперсии σ_ij и среднее значение амплитуды a_i виброакустического шума в начальный период работы трубопровода и через заданный период наработки, а о состоянии изделия судят по результату сравнения измеряемых величин, отличающийся тем, что измерения производятся несколькими датчиками, расположенными равномерно по всей длине трубопровода, причем измеряются все значимые ковариационные функции, а также Бактеровские и логарифмические функционалы, при этом производят сравнение вновь полученных значений функционалов с полученными в стационарных условиях в течение достаточно большого интервала времени, а о наличии дефекта судят по невыполнению следующих соотношений

σ²_ij= r_{i j}(0);



где Т длительность измерения параметров виброакустического шума в стационарных условиях;
Λ полоса пропускания;
x_i(t) сигнал, полученный от i-го датчика;
r_ij(t) оценка оценка взаимной ковариационной функции в начальный период наблюдений r_ij(t) = cov(ζ_i(t+S), ζ_j(S)) i- и j-го сигналов;
a_i стационарное значение среднего i-го сигнала
α_i- логарифмический функционал, полученный в стационарных условиях
β_ij- взаимный Бактеровский функционал i- и j-го сигналов
Δ - интервал сканирования;
a⁽_i^m), r^(m_ij⁾(t), α⁽_i^m), β^(m_ij⁾- текущие значения тех же параметров.