長輸管道閥門檢測試驗

之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應用，現在介紹長輸管道閥門檢測試驗閥門國產化作為國家長輸管道關鍵設備國產化的重要組成部分，其自主制造打破了我國該類產品依賴進口的局面。但目前與之配套的閥門內漏流量量化聲發射檢測技術尚不完善，主要是由于天然氣站場惡劣復雜干擾的噪聲情況。不同位置的噪聲干擾情況不同，通常越靠近調壓橇附近，噪聲干擾越為嚴重，從而影響閥門內漏流量檢測結果的準確度。因此，若能在閥門內漏檢測過程中準確識別出閥門處的管道基準噪聲強度，并消除內漏聲發射檢測信號中的噪聲影響，則可以有效地檢測內漏聲發射信號源。多年來，國內外學者在強噪聲環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頻分析研究方法，由于其*的變時窗性能，使其對信號的時/頻域分析均具有*性，是分析瞬態、非平穩隨機信號的有效工具[5-6]。蔡艷平等[7-8]基于小波包方法進行柴油機及滾動軸承等設備的檢測信號降噪處理，試驗結果表明采用小波包降噪方法可以有效去除機械設備的背景噪聲，提升設備故障的檢測精度。在此，結合小波包降噪處理方法和雙通道聲發射檢測儀器進行閥門內漏聲發射檢測，對背景噪聲進行檢測處理后獲取含噪聲發射信號降噪閾值，從而實現基于背景噪聲降噪的輸氣管道閥門內漏檢測。閥門國產化作為國家長輸管道關鍵設備國產化的重要組成部分，其自主制造打破了我國該類產品依賴進口的局面。但目前與之配套的閥門內漏流量量化聲發射檢測技術尚不完善，主要是由于天然氣站場惡劣復雜干擾的噪聲情況。不同位置的噪聲干擾情況不同，通常越靠近調壓橇附近，噪聲干擾越為嚴重，從而影響閥門內漏流量檢測結果的準確度。因此，若能在閥門內漏檢測過程中準確識別出閥門處的管道基準噪聲強度，并消除內漏聲發射檢測信號中的噪聲影響，則可以有效地檢測內漏聲發射信號源。多年來，國內外學者在強噪聲環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頻分析研究方法，由于其*的變時窗性能，使其對信號的時/頻域分析均具有*性，是分析瞬態、非平穩隨機信號的有效工具[5-6]。蔡艷平等[7-8]基于小波包方法進行柴油機及滾動軸承等設備的檢測信號降噪處理，試驗結果表明采用小波包降噪方法可以有效去除機械設備的背景噪聲，提升設備故障的檢測精度。在此，結合小波包降噪處理方法和雙通道聲發射檢測儀器進行閥門內漏聲發射檢測，對背景噪聲進行檢測處理后獲取含噪聲發射信號降噪閾值，從而實現基于背景噪聲降噪的輸氣管道閥門內漏檢測。
長輸管道閥門檢測試驗閥門檢測試驗

一、長輸管道閥門檢測試驗試驗設計
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,可調式減壓閥,水減壓閥設計了與基于背景噪聲降噪相匹配的雙探頭閥門內漏聲發射檢測系統，傳感器1和傳感器2初始化標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，用于檢測管道基準背景噪聲；傳感器2置于閥門下游管道處，用于檢測含環境噪聲的內漏聲發射信號，兩路聲發射傳感器同步采集。
在閥門內漏過程中，內漏噪聲主要能量隨內漏氣體向下游傳播，其中還有一部分噪聲會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，會使內漏聲發射信號向上游傳播時能量損失加大，不會對上游聲發射檢測傳感器造成較大影響。因此，將上游聲發射傳感器檢測信號認為是管道背景噪聲，可以通過對上游噪聲信號進行小波包變換求取噪聲信號閾值的方法來提高降噪效果。將閥門內漏聲發射檢測信號進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漏源信號，在此基礎上可以進行內漏信號的特征參數計算和內漏流量的回歸預測。

二、試驗結果
根據傳感器檢測到的管道基準噪聲信號頻譜，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小波基進行3層小波包分解，并采用式（5）對噪聲信號進行軟閾值求解。計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檢測到的內漏聲發射信號進行軟閾值降噪處理。結果表明：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噪聲不同頻帶內的噪聲信號強度，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，上根據管道真實背景噪聲情況進行檢測信號的降噪處理。
針對輸氣管道閥門內漏聲發射檢測環境復雜、噪聲干擾嚴重等問題，提出一種基于背景噪聲的小波包軟閾值降噪處理方法進行檢測信號的前處理，通過計算管道基準噪聲不同頻帶小波包系數獲取降噪軟閾值，能夠上獲得純凈的內漏聲發射源信號。通過基于支持向量回歸方法進行閥門內漏流量的量化回歸預測，結果表明：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漏流量量化回歸預測的準確度。
閥門檢測試驗

一、試驗設計
設計了與基于背景噪聲降噪相匹配的雙探頭閥門內漏聲發射檢測系統，傳感器1和傳感器2初始化標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，用于檢測管道基準背景噪聲；傳感器2置于閥門下游管道處，用于檢測含環境噪聲的內漏聲發射信號，兩路聲發射傳感器同步采集。
在閥門內漏過程中，內漏噪聲主要能量隨內漏氣體向下游傳播，其中還有一部分噪聲會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，會使內漏聲發射信號向上游傳播時能量損失加大，不會對上游聲發射檢測傳感器造成較大影響。因此，將上游聲發射傳感器檢測信號認為是管道背景噪聲，可以通過對上游噪聲信號進行小波包變換求取噪聲信號閾值的方法來提高降噪效果。將閥門內漏聲發射檢測信號進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漏源信號，在此基礎上可以進行內漏信號的特征參數計算和內漏流量的回歸預測。
二、試驗結果
根據傳感器檢測到的管道基準噪聲信號頻譜，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小波基進行3層小波包分解，并采用式（5）對噪聲信號進行軟閾值求解。計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檢測到的內漏聲發射信號進行軟閾值降噪處理。結果表明：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噪聲不同頻帶內的噪聲信號強度，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，上根據管道真實背景噪聲情況進行檢測信號的降噪處理。
針對輸氣管道閥門內漏聲發射檢測環境復雜、噪聲干擾嚴重等問題，提出一種基于背景噪聲的小波包軟閾值降噪處理方法進行檢測信號的前處理，通過計算管道基準噪聲不同頻帶小波包系數獲取降噪軟閾值，能夠上獲得純凈的內漏聲發射源信號。通過基于支持向量回歸方法進行閥門內漏流量的量化回歸預測，結果表明：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漏流量量化回歸預測的準確度。與本產品相關論文：禁油脫脂氧氣減壓閥操作維護