專利名稱：管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于長(zhǎng)距離管線振動(dòng)波測(cè)量與監(jiān)控領(lǐng)域，具體涉及一種管道振動(dòng) 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
在氣體及液體運(yùn)輸方法中，氣液管道輸送比傳統(tǒng)的公路鐵路運(yùn)輸效率更 高，也降低了長(zhǎng)期運(yùn)輸?shù)某杀?。但隨之而來(lái)的管道保障和管道安全成為管道 運(yùn)輸中需要關(guān)注的重點(diǎn)。首先是因管道泄漏而造成輸送物的損耗及嚴(yán)重的環(huán) 境污染，其次是打孔偷盜現(xiàn)象嚴(yán)重，特別是對(duì)于輸油管道，各管道儲(chǔ)運(yùn)公司 都投入大量的人力物力進(jìn)行輸油管道的安全巡邏保障工作，但收效甚微。要 保證管道輸送的安全和環(huán)保，加強(qiáng)管線技術(shù)監(jiān)測(cè)和防范是必須的技防手段。 目前采用比較多的、相對(duì)成熟的是負(fù)壓波測(cè)漏法，通過(guò)測(cè)漏同時(shí)對(duì)偷盜打孔 進(jìn)行監(jiān)控。除了這種使用最為普遍的負(fù)壓波測(cè)漏法，其它檢測(cè)方法還包括管 線附近地面震動(dòng)檢測(cè)法和沿線敷設(shè)光纖的信號(hào)擾動(dòng)測(cè)量法等等。 其中，負(fù)壓波測(cè)漏法的主要泄漏檢測(cè)原理如下所述
在泄漏發(fā)生時(shí)，泄漏處立即產(chǎn)生因流體物質(zhì)損失而引起的局部液體密度 減小，從而出現(xiàn)瞬時(shí)壓力降低與速度差。這個(gè)瞬時(shí)的壓力下降，作用在流體 介質(zhì)上，就作為減壓波源，通過(guò)管線和流體介質(zhì)向泄漏點(diǎn)的上下游以聲速傳 播。當(dāng)以泄漏前的壓力作為參考標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，泄漏時(shí)產(chǎn)生的減壓波就稱為負(fù)壓波，
其傳播的速度在不同規(guī)格管線中并不相同，在原油管中約為1200m/s。設(shè)置 在泄漏點(diǎn)兩端或泵站兩端的傳感器拾取壓力波信號(hào)，根據(jù)兩端拾取壓力波的 梯度特征和壓力變化率的時(shí)間差，利用信號(hào)相關(guān)處理方法就可以確定泄漏程 度和泄漏位置。負(fù)壓波法是目前國(guó)際上應(yīng)用較多的管線泄漏檢測(cè)和對(duì)漏點(diǎn)進(jìn) 行定位的方法。
具體地，在管線兩端分別安裝高靈敏度的壓力傳感器，通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)采集兩端的壓力，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，如壓力波形的時(shí)間對(duì)齊，干擾噪聲的排除，泄漏點(diǎn)的判斷等。當(dāng)兩個(gè)壓力點(diǎn)間的某一處發(fā)生泄漏時(shí)， 必然會(huì)引起兩端壓力的降低，降幅與泄漏量相關(guān)，泄漏量越大，壓力降越大。 但是，由于下列一些不可避免的環(huán)境因素的存在，會(huì)影響負(fù)壓波法測(cè)量 的準(zhǔn)確性
(1) 噪聲干擾
由于管道壓力不可能是一個(gè)恒定值，不可避免的會(huì)產(chǎn)生工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電磁 干擾、輸油泵的振動(dòng)等，采集到的壓力波信號(hào)序列附加了大量噪聲，如何從 噪聲當(dāng)中準(zhǔn)確地提取出信號(hào)的特征點(diǎn)是定位的關(guān)鍵。
(2) 受壓力低影響
因?yàn)槲覈?guó)目前很多原油管道都不是密閉輸送的，收油端直接接入大罐， 本身管道壓力就很低，再加之大直徑管以及大罐的濾波作用，壓力的變化可 能會(huì)淹沒(méi)在一片噪聲之中。故存在壓力靈敏度低的缺點(diǎn)，尤其是當(dāng)泄露時(shí)間 短，泄漏量少時(shí)，壓力采集極其不敏感。
(3) 溫度變化影響
目前原油輸送采用加溫輸送，兩輸送站間的溫度差可達(dá)十幾度，甚至是 二十幾度，其對(duì)于負(fù)壓力波的傳輸速度會(huì)產(chǎn)生一定的影響。
(4) 輸送物密度影響 輸送物不同的密度也會(huì)對(duì)壓力計(jì)算和判斷產(chǎn)生影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的一種管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法，其針對(duì)管線被敲擊、鉆孔、 大量泄漏等情況，對(duì)管線噪聲的振動(dòng)波譜進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而確定管線事故，發(fā) 出警報(bào)。有效地克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，大大降低了環(huán)境因素對(duì) 監(jiān)測(cè)的干擾。由于輸送管道多是鋼管連接而成，線路之間分布有一些加熱、 壓泵站或儲(chǔ)運(yùn)罐。在運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)有各種頻率、幅度的振動(dòng)噪聲在管線上
傳播，鋼管中聲頻振動(dòng)傳播的速度達(dá)到5km/s。而對(duì)于確定的工況，這些噪 聲就形成了特定的"背景波譜"。如果沿管道分布多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，則可測(cè)到強(qiáng)度 不同的"背景波譜"。如果管線上發(fā)生敲擊、鉆孔、大量泄漏事件時(shí)，就會(huì)產(chǎn) 生具有不同于"背景波譜"的波譜的噪聲。測(cè)得這些噪聲就可以判斷出正在 發(fā)生的時(shí)間并確定其位置。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其包括多個(gè) 安裝于管道各監(jiān)控點(diǎn)上的管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置以及連接上述每個(gè)管道振動(dòng)監(jiān)測(cè) 裝置的中心控制裝置，其特征在于，所述的管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置包括順序連 接的探測(cè)裝置、轉(zhuǎn)換裝置、連接裝置、采集裝置和分析處理裝置；其中，所 述的探測(cè)裝置設(shè)置于管道的管壁上，所述的分析處理裝置連接所述的中心控 制裝置。
所述的探測(cè)裝置為探測(cè)頭，用于探測(cè)管道的振動(dòng)波。
所述的轉(zhuǎn)換裝置為振動(dòng)薄膜，用于將探測(cè)裝置測(cè)得的振動(dòng)波轉(zhuǎn)換成音頻。 所述的連接裝置為懸臂，用于傳遞音頻。
所述的采集裝置包括拾音器，其一端連接于連接裝置另一端連接分析 處理裝置，用以拾取音頻信號(hào)；調(diào)節(jié)器，其設(shè)置于拾音器與連接裝置的連接 處，用以調(diào)節(jié)音頻的放大倍率；吸音材料，填充于拾音器連接分析處理裝置 的一端的外部，用以隔絕環(huán)境聲音的影響。
所述的拾音器與連接裝置間采用非金屬軟管軟連接，以減少連接裝置徑 向機(jī)械振動(dòng)對(duì)拾音器的影響。
本發(fā)明還提供了一種管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包含以下步驟-
步驟l、建立背景頻譜；
步驟2、信號(hào)采集及預(yù)處理；
步驟3、判定事故性質(zhì)；
步驟4、確定事故點(diǎn)；
步驟5、報(bào)警并告知事故點(diǎn)的位置。
所述的步驟l包含以下步驟
步驟1.1、探測(cè)裝置1探測(cè)管道上各個(gè)探測(cè)點(diǎn)在各種工況或正常的氣象狀 態(tài)下的振動(dòng)波，工況包括啟動(dòng)、正常運(yùn)行、停機(jī)、以及電動(dòng)工具打孔、切割 或突然泄漏等，氣象應(yīng)該包括雨天等；
步驟1.2、轉(zhuǎn)換裝置2將探測(cè)到的各個(gè)振動(dòng)波轉(zhuǎn)換為音頻信號(hào)；
歩驟1.3、分析處理裝置4將音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻譜，形成不同工況及氣候
條件下的背景頻譜；
步驟1.4、將背景頻譜的頻率劃分為N個(gè)譜帶區(qū)段，N=2n， n為自然數(shù)； 步驟1.5、將背景頻譜的振動(dòng)幅值或功率值按照時(shí)間間隔劃分為M個(gè)時(shí)間區(qū)段，計(jì)算每個(gè)區(qū)段的振幅平均值或功率值，每個(gè)平均值作為一個(gè)能級(jí)，
則共有M個(gè)能級(jí)。
所述的步驟2包含以下步驟
步驟2.K中心控制裝置向管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置發(fā)出指令，確定即時(shí)工況; 步驟2.2、探測(cè)裝置探測(cè)管道上各個(gè)探測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)波； 步驟2.3、轉(zhuǎn)換裝置將各個(gè)振動(dòng)波轉(zhuǎn)換為音頻信號(hào)； 步驟2.4、分析處理裝置將各音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻譜。 所述的步驟3包含以下步驟
步驟3.1、劃分測(cè)量頻譜的譜帶區(qū)段N (N=2n， n為自然數(shù))，為快速鎖 定事故區(qū)段，N值將不被定義成固定值；
步驟3.2、取r^1，將有效頻率區(qū)域一分為二，分成左區(qū)段和右區(qū)段，算 出左區(qū)段、右區(qū)段的平均幅值(或平均功率值)R及Fr;
步驟3.3、分別將&及Fr與左右區(qū)段對(duì)應(yīng)的背景頻譜的幅度或功率平均
值比較，若有超過(guò)2個(gè)或以上能級(jí)的(比如以右區(qū)段為例)，就再次在該
區(qū)段內(nèi)進(jìn)行采樣比較；
步驟3.4、在P次采樣中，判斷是否有2P/3個(gè)結(jié)果是超差，若是，則事 故發(fā)生的可能性評(píng)價(jià)就是"大"，確認(rèn)有事故發(fā)生。
所述的步驟4包含以下步驟
步驟4.K當(dāng)判斷有事故發(fā)生后，分析處理裝置4在該事故區(qū)段上繼續(xù)劃 分測(cè)量頻譜的譜帶區(qū)段N (N=2n， n=2， 3， 4， 5......)，將測(cè)量頻譜的幅度
或功率平均值與背景頻譜的幅度或功率平均值進(jìn)行比較，找出幅度或功率變 化大的區(qū)域，依次類推，直到鎖定一個(gè)與事故譜相近的"事故"；
歩驟4.2、根據(jù)數(shù)個(gè)探測(cè)點(diǎn)頻譜比較后數(shù)值的大小，確定事故點(diǎn)離數(shù)個(gè)探 測(cè)點(diǎn)的距離，從而確定事故點(diǎn)的位置。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于其通過(guò)采集管道噪聲來(lái)檢測(cè)管道狀態(tài)，該方法不具 有負(fù)壓波檢測(cè)方法易受壓力低、溫度變化和輸送物密度影響的缺點(diǎn)；而對(duì)于 噪聲影響，本發(fā)明僅對(duì)于與發(fā)生事件強(qiáng)度相當(dāng)、頻率相近的噪聲敏感，而其 它頻率的噪聲不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生較大影響。


圖1是本發(fā)明中所提供的管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的示意圖； 圖2是本發(fā)明中管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明中采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是一個(gè)振動(dòng)頻譜圖的例子。
具體實(shí)施例方式
以下根據(jù)圖1 圖4具體說(shuō)明本發(fā)明的較佳實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明提供了一種管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其包括安裝在管道 的各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)上的管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置和連接每個(gè)管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置的中心控 制裝置。
其中，管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)如圖2所示，其包括探測(cè)裝置l、轉(zhuǎn)換
裝置2、連接裝置3、采集裝置4和分析處理裝置5。
探測(cè)裝置l為一探測(cè)頭，其設(shè)置于管道9的管壁上，用于探測(cè)管道的振 動(dòng)波。
轉(zhuǎn)換裝置2為一振動(dòng)薄膜，其連接于探測(cè)裝置1的探測(cè)頭和連接裝置3 之間，利用聽(tīng)診器原理，將探測(cè)頭測(cè)得的振動(dòng)波轉(zhuǎn)換成音頻。
連接裝置3為一懸臂，其一端連接轉(zhuǎn)換裝置2的振動(dòng)薄膜，另一端連接 采集裝置4，用以在兩者之間傳遞音頻。
采集裝置4的結(jié)構(gòu)如圖3所示，其包括一拾音器41，其一端連接于連接 裝置3的懸臂，另一端連接分析處理裝置5。拾音器41用以拾取音頻信號(hào)。 采集裝置4還包括設(shè)置于拾音器41與懸臂連接處的一調(diào)節(jié)器42，用以調(diào)節(jié) 音頻的放大倍率，適用不同工況下的音頻信號(hào)拾取需要。拾音器41與懸臂采 用間的連接采用非金屬軟管軟連接，以減少懸臂徑向機(jī)械振動(dòng)對(duì)拾音器41 的影響。拾音器41的另一端連接分析處理裝置5，并在該端外部填充吸音材 料43以隔絕環(huán)境聲音的影響。
分析處理裝置5連接于采集裝置4，用以將所獲得的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻 譜，并與預(yù)設(shè)的同一工況下的背景頻譜相比較，根據(jù)兩者的區(qū)別，確定該頻 譜是否屬于正常情況。分析處理裝置5與中心控制裝置實(shí)現(xiàn)信號(hào)連接，用以 實(shí)現(xiàn)與中心控制裝置之間的數(shù)據(jù)交換，從而可以由中心控制裝置設(shè)定不同工 況的預(yù)設(shè)值及向中心控制裝置發(fā)出警報(bào)。中心控制裝置與管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置中的分析處理裝置信號(hào)連接，用以控 制管道振動(dòng)檢測(cè)裝置及進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或接收由管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置發(fā)出的警 報(bào)。
由于管道泄漏所造成的擾動(dòng)是低頻率的，電動(dòng)工具、手動(dòng)工具使用的擾
動(dòng)主頻率一般也在2KHz以下，所以可以將管道振動(dòng)波轉(zhuǎn)換成聲頻處理，且 不需要使用昂貴的振動(dòng)傳感器。
本發(fā)明還提供了一種利用上述的管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)的
方法，該方法具體包含以下步驟 步驟l、建立背景頻譜；
步驟1.1、探測(cè)裝置1探測(cè)管道上各個(gè)探測(cè)點(diǎn)在各種工況或正常的氣象狀 態(tài)下的振動(dòng)波，工況包括啟動(dòng)、正常運(yùn)行、停機(jī)、以及電動(dòng)工具打孔、切割
或突然泄漏等，氣象應(yīng)該包括雨天等；
步驟1.2、轉(zhuǎn)換裝置2將探測(cè)到的各個(gè)振動(dòng)波轉(zhuǎn)換為音頻信號(hào)；
步驟1.3、分析處理裝置4將音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻譜，形成不同工況及氣候
條件下的背景頻譜；
步驟1.4、將背景頻譜的頻率劃分為N個(gè)譜帶區(qū)段，N=2n， n為自然數(shù)； 步驟1.5、將背景頻譜的振動(dòng)幅值或功率值按照時(shí)間間隔劃分為M個(gè)時(shí)
間區(qū)段，計(jì)算每個(gè)區(qū)段的振幅平均值或功率值，每個(gè)平均值作為一個(gè)能級(jí)，
則共有M個(gè)能級(jí)；
步驟2、信號(hào)采集及預(yù)處理；
步驟2.1、中心控制裝置向管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置發(fā)出指令，確定即時(shí)工況; 步驟2.2、探測(cè)裝置1探測(cè)管道上各個(gè)探測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)波； 歩驟2.3、轉(zhuǎn)換裝置2將各個(gè)振動(dòng)波轉(zhuǎn)換為音頻信號(hào)； 步驟2.4、分析處理裝置4將各音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻譜；
步驟3、判定事故性質(zhì)；
歩驟3.1、劃分測(cè)量頻譜的譜帶區(qū)段N (N=2n， n為自然數(shù))，為快速鎖 定事故區(qū)段，N值將不被定義成固定值；步驟3.2、取n-l，將有效頻率區(qū)域一分為二，分成左區(qū)段和右區(qū)段，算 出左區(qū)段、右區(qū)段的平均幅值(或平均功率值)F,及R;
步驟3.3、分別將R及Fr與左右區(qū)段對(duì)應(yīng)的背景頻譜的幅度或功率平均 值比較，若有超過(guò)2個(gè)或以上能級(jí)的(比如以右區(qū)段為例)，就是超差， 就再次在該區(qū)段內(nèi)進(jìn)行采樣比較；
步驟3.4、在多次信號(hào)采集中，比如連續(xù)在一個(gè)區(qū)域里采樣3次，判斷 是否有2/3個(gè)結(jié)果是超差，若是，則事故發(fā)生的可能性評(píng)價(jià)就是"大"，確 認(rèn)有事故發(fā)生。
步驟4、確定事故點(diǎn)；
步驟4.1、當(dāng)判斷有事故發(fā)生后，分析處理裝置4在該事故區(qū)段上繼續(xù)劃 分測(cè)量頻譜的譜帶區(qū)段N (N=2n， n=2， 3， 4， 5......8)，將測(cè)量頻譜的幅度
或功率平均值與背景頻譜的幅度或功率平均值進(jìn)行比較，找出幅度或功率變 化大的區(qū)域，依次類推，直到鎖定一個(gè)與事故譜相近的"事故"；
通過(guò)計(jì)算可以看到，對(duì)應(yīng)11=1， 2， 3， 4， 5......， N=2， 4， 8， 16， 32，......
也就是把有效區(qū)域劃分成2;然后2的倍數(shù)4;然后4的倍數(shù)8;......。
一般來(lái)說(shuō)，因?yàn)橛行ьl率區(qū)域不是很大(集中于聲頻10—20000Hz)， n 的缺省最大值定在8，即N=256或每個(gè)頻段約80Hz，但并不是每次必須計(jì) 算到11=8，找出確切故障后即可停止。
第一次N-2，就是把頻段一分為二，找出幅度或功率變化大的區(qū)域，
第二次N^4，就是把確認(rèn)頻段再一分為二，再找出幅度或功率變化大的 區(qū)域，依次類推，直到鎖定一個(gè)與事件譜相近的"事件"；
步驟4.2、根據(jù)數(shù)個(gè)探測(cè)點(diǎn)頻譜比較后數(shù)值的大小，確定事故點(diǎn)離數(shù)個(gè)探 測(cè)點(diǎn)的距離，從而確定事故點(diǎn)的位置；
步驟5、報(bào)警；
分析處理裝置4向中心控制裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并告知事故點(diǎn)的位置。
圖4是一個(gè)振動(dòng)頻譜圖的例子，橫坐標(biāo)是頻率，縱坐標(biāo)是振幅。將縱坐 標(biāo)按照一定間隔分成若干區(qū)段，計(jì)算每個(gè)區(qū)段的振幅平均值，這個(gè)平均振幅也被分成若干等分， 一個(gè)等分叫一個(gè)"能級(jí)"， 一般這個(gè)值在沒(méi)有突發(fā)事故發(fā) 生時(shí)在小范圍內(nèi)變化。當(dāng)有事故發(fā)生時(shí)，對(duì)應(yīng)某頻率區(qū)段的振幅平均值會(huì)發(fā) 生超常變化，反復(fù)幾次結(jié)果相同就可以初步確定有事故發(fā)生。
本發(fā)明提供的管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)方法是通過(guò)采集管道上各監(jiān)測(cè)點(diǎn) 的噪聲，將其轉(zhuǎn)換為音頻并測(cè)得其波譜，將其與確定工況下測(cè)得的管道各監(jiān) 測(cè)點(diǎn)的背景波譜向比較，分析出管道上的特定點(diǎn)是否屬于事故狀態(tài)，并可判 斷出事故位置，隨后發(fā)出警報(bào)。本發(fā)明所提供的系統(tǒng)和方法主要針對(duì)于管線 上發(fā)生敲擊、鉆孔或大量泄漏等事故。其可單獨(dú)用于管道狀態(tài)的檢測(cè)，也可 結(jié)合負(fù)壓波測(cè)量方法，與負(fù)壓波測(cè)量裝置聯(lián)動(dòng)，互為驗(yàn)證和補(bǔ)充，提高檢測(cè) 的準(zhǔn)確度。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于其通過(guò)采集管道噪聲來(lái)檢測(cè)管道狀態(tài)，該方法不具 有負(fù)壓波檢測(cè)方法易受壓力低、溫度變化和輸送物密度影響的缺點(diǎn)；而對(duì)于 噪聲影響，本發(fā)明僅對(duì)于與發(fā)生事件強(qiáng)度相當(dāng)、頻率相近的噪聲敏感，而其 它頻率的噪聲不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生較大影響，因?yàn)樨?fù)壓波檢測(cè)方法需極力避免噪聲 而本裝置則是利用監(jiān)測(cè)噪聲變化來(lái)做出判斷。
權(quán)利要求
1.一種管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其包括多個(gè)安裝于管道各監(jiān)控點(diǎn)上的管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置以及連接上述每個(gè)管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置的中心控制裝置，其特征在于，所述的管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置包括順序連接的探測(cè)裝置(1)、轉(zhuǎn)換裝置(2)、連接裝置(3)、采集裝置(4)和分析處理裝置(5)；其中，所述的探測(cè)裝置(1)設(shè)置于管道(9)的管壁上，所述的分析處理裝置(5)連接所述的中心控制裝置。
2. 如權(quán)利要求1所述的管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于-所述的探測(cè)裝置(1)為探測(cè)頭，用于探測(cè)管道(9)的振動(dòng)波； 所述的轉(zhuǎn)換裝置(2)為振動(dòng)薄膜，用于將探測(cè)裝置(1)測(cè)得的振動(dòng) 波轉(zhuǎn)換成音頻；所述的連接裝置(3)為懸臂，用于傳遞音頻。
3. 如權(quán)利要求1所述的管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述的采集裝置(4)包括拾音器(41)，其一端連接于所述的連接裝置(3)，另一端連接分析 處理裝置(5)，用以拾取音頻信號(hào)；調(diào)節(jié)器(42)，其設(shè)置于拾音器(41)與連接裝置(3)的連接處，用以調(diào)節(jié)音頻的放大倍率；吸音材料(43)，填充于所述的拾音器(41)連接分析處理裝置(5) 的一端的外部，用以隔絕環(huán)境聲音的影響。
4. 如權(quán)利要求3所述的管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的拾音器(41) 與連接裝置(3)間采用非金屬軟管軟連接，以減少連接裝置(3)徑向機(jī) 械振動(dòng)對(duì)拾音器(41)的影響。
5. —種管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包含以下步驟步驟l、建立背景頻譜；步驟2、信號(hào)采集及預(yù)處理；步驟3、判定事故性質(zhì)；步驟4、確定事故點(diǎn)；步驟5、報(bào)警并告知事故點(diǎn)的位置。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的步驟1包含以下步驟步驟1.1、探測(cè)裝置(1)探測(cè)管道上各個(gè)探測(cè)點(diǎn)在各種工況或正常的 氣象狀態(tài)下的振動(dòng)波，工況包括啟動(dòng)、正常運(yùn)行、停機(jī)、以及電動(dòng)工具打 孑L、切割或突然泄漏等，氣象應(yīng)該包括雨天等；步驟1.2、轉(zhuǎn)換裝置(2)將探測(cè)到的各個(gè)振動(dòng)波轉(zhuǎn)換為音頻信號(hào)；步驟1.3、分析處理裝置(4)將音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻譜，形成不同工況 及氣候條件下的背景頻譜；步驟1.4、將背景頻譜的頻率劃分為N個(gè)譜帶區(qū)段，N=2n， n為自然數(shù)；步驟1.5、將背景頻譜的振動(dòng)幅值或功率值按照時(shí)間間隔劃分為M個(gè) 時(shí)間區(qū)段，計(jì)算每個(gè)區(qū)段的振幅平均值或功率值，每個(gè)平均值作為一個(gè)能 級(jí)，則共有M個(gè)能級(jí)。
7. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的步驟2包含以下步驟步驟2.1、中心控制裝置向管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置發(fā)出指令，確定即時(shí)工況；步驟2.2、探測(cè)裝置(1)探測(cè)管道上各個(gè)探測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)波； 步驟2.3、轉(zhuǎn)換裝置(2)將各個(gè)振動(dòng)波轉(zhuǎn)換為音頻信號(hào)； 步驟2.4、分析處理裝置(4)將各音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻譜。
8. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的步驟3包含以下步驟步驟3.1、劃分測(cè)量頻譜的譜帶區(qū)段N (N=2n， n為自然數(shù))，為快速 鎖定事故區(qū)段，N值將不被定義成固定值；步驟3.2、取!1=1，將有效頻率區(qū)域一分為二，分成左區(qū)段和右區(qū)段， 算出左區(qū)段、右區(qū)段的平均幅值(或平均功率值)R及Fr;步驟3.3、分別將F!及R與左右區(qū)段對(duì)應(yīng)的背景頻譜的幅度或功率平 均值比較，若有超過(guò)2個(gè)或以上能級(jí)的(比如以右區(qū)段為例)，就再次 在該區(qū)段內(nèi)進(jìn)行采樣比較；步驟3.4、在P次采樣中，判斷是否有2P/3個(gè)結(jié)果是超差，若是，則 事故發(fā)生的可能性評(píng)價(jià)就是"大"，確認(rèn)有事故發(fā)生。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的步驟4包含以下步驟步驟4.1、當(dāng)判斷有事故發(fā)生后，分析處理裝置4在該事故區(qū)段上繼 續(xù)劃分測(cè)量頻譜的譜帶區(qū)段N (N=2n, n=2， 3， 4， 5......)，將測(cè)量頻譜的幅度或功率平均值與背景頻譜的幅度或功率平均值進(jìn)行比較，找出幅度 或功率變化大的區(qū)域，依次類推，直到鎖定一個(gè)與事故譜相近的"事故";步驟4.2、根據(jù)數(shù)個(gè)探測(cè)點(diǎn)頻譜比較后數(shù)值的大小，確定事故點(diǎn)離數(shù) 個(gè)探測(cè)點(diǎn)的距離，從而確定事故點(diǎn)的位置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法，管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括多個(gè)安裝于管道各監(jiān)控點(diǎn)上的管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝以及連接每個(gè)管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置的中心控制裝置。管道振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置包括順序連接的探測(cè)裝置、轉(zhuǎn)換裝置、連接裝置、采集裝置和分析處理裝置。檢測(cè)方法的步驟為建立背景頻譜；采集信號(hào)及處理；確定事件性質(zhì)；確定事故點(diǎn)；報(bào)警。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于其通過(guò)采集管道噪聲來(lái)檢測(cè)管道狀態(tài)，該方法不具有負(fù)壓波檢測(cè)方法易受壓力低、溫度變化和輸送物密度影響的缺點(diǎn)；而對(duì)于噪聲影響，僅對(duì)于與發(fā)生事件強(qiáng)度相當(dāng)、頻率相近的噪聲敏感，而其它頻率的噪聲不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生較大影響。
文檔編號(hào)F17D5/06GK101603630SQ20091015846
公開(kāi)日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者毛育晨 申請(qǐng)人:上海能信石油科技服務(wù)有限公司