气体管道泄漏声发射单一非频散模态定位

针对气体管道泄漏声发射信号的多模态、频散特性导致互相关泄漏定位误差大的问题,提出采用单一非频散模态提取的气体管道泄漏声发射定位方法。对检测信号的互谱加窗,并根据模态波数确定窗参数,可获得泄漏声发射信号的单一非频散模态导波的互谱。对单一非频散模态导波的互谱进行傅里叶反变换,得到泄漏声发射中单一非频散模态信号的互相关函数以及时延估计,就可以采用单一非频散模态声速,更准确计算出泄漏位置。对气体管道泄漏进行定位实验,相比用未经分解的泄漏声发射信号进行定位,由于声发射单一非频散模态信号的相关性增强,且选用的声速更准确,定位相对误差平均降低7%以上。这表明,通过提取泄漏信号互谱的单一非频散模态成分进行时延估计,可以提高泄漏检测的有效性和减小定位误差。     

基于导波理论的管道泄漏声发射定位新技术研究

由于泄漏声发射信号的多模态特性和在管道内传播过程中的频散特性,使得通过相关分析进行管道泄漏定位的效果很差。根据模态声发射理论,将圆管中导波传播理论应用于管道泄漏的声发射检测,建立了管道中泄漏声发射信号的多模态传播模型。利用管道中导波传播的频散特性,在提取单一模态导波基础上,提出了一种实用的声发射泄漏定位方法。 泄漏定位试验证明了该方法的有效性。     

气体管道泄漏模态声发射时频定位方法

针对声发射信号频散特性导致基于时延估计的气体管道泄漏定位误差大的问题,提出一种基于模态声发射时频分析的泄漏定位方法。该方法采用平滑伪Wigner-Ville时频分布对两泄漏信号的互相关函数进行时频分析,利用互相关函数的时频谱可同时提取泄漏信号的时间延迟和与之对应的频率;然后根据泄漏声发射信号的主导模态的频散曲线即可确定该频率对应的声速,利用实时确定的声速和时间延迟并根据两传感器之间的距离即可确定泄漏点的位置。实验结果表明,采用时频分析的气体管道泄漏定位误差与互相关相比减少了6倍。所提出的模态声发射时频定位方法能有效抑制泄漏信号的频散,提高泄漏信号的相关性,从而更适合用于声发射管道泄漏定位。     

基于小波变换的管道泄漏声发射检测信号处理

针对管道泄漏声发射检测信号中含有大量噪声导致定位精度低这一实际,研究了基于小波变换的声发射检测信号降噪技术,利用小波函数阀值降噪法对泄漏系统所采集的信号进行滤波处理,以保证采集到的瞬态信号有效性,并采用互相关分析法对泄漏点定位.10种工况下实验结果表明,采用小波变换对声发射检测信号处理处理后,管道的定位精度在5％之内,满足工程实际需要.     

非泄漏固定声源干扰下的管网泄漏定位技术研究

实际管网泄漏检测环境中,管内外非泄漏固定噪声(如施工、管道阀门噪声等)叠加在管道泄漏声信号中,传感观测信号间的互相关函数中有多个相关峰值,若不能正确识别峰值来自泄漏还是非泄漏声源,将导致漏点定位错误。以两传感观测信号的自相关函数构建非泄漏和泄漏信号特征提取函数,通过特征提取函数识别出管道传播媒质对两类信号的衰减特征信息,该衰减特征结合互相关函数的相关峰值时延信息,识别出峰值来自泄漏还是非泄漏声源。实际定位应用表明,在管内外非泄漏固定噪声干扰下,漏点定位误差在1 m以内,突破了传统基于时延估计的泄漏定位技术及仪器需要在夜间,或人为关闭某些管道阀门、支路等安静环境下,通过回避干扰噪声才能进行定位的限制。     

气体管道泄漏声源特性声发射试验研究

对气体管道泄漏孔处声源进行了声发射检测试验,分析了气体泄漏产生声发射的原因,通过对不同泄漏孔直径、不同泄漏内压情况下的声发射信号处理与分析,得出气体管道泄漏声源的频率范围及幅度随管道内部压力、泄漏孔径的变化影响规律,并与管道气体泄漏的数值模拟结果进行了对比分析,试验研究结果为气体管道泄漏声发射检测提供依据。     

基于虚拟仪器的水管道泄漏检测定位系统的实现

摘要基于虚拟仪器的水管道泄漏检测定位系统,其检漏与定位分别采用声发射检测法和互相关分析法.硬件由一台主机、一台主无线数传机、多台从无线数传机和数据采集卡等组成.软件编程包含数据分析处理、数据通讯、结果显示查询、系统配置等模块.系统在实际应用中取得了良好的效果.     

供水管道泄漏定位中基于互谱的时延估计

供水管道泄漏时产生泄漏声波，根据泄漏声波到达安装在管道上的2个传感器的时间差可以估计泄漏位置。减小时延估计的方差必须对信号滤波以提高信噪比，但泄漏信号所在的频带是不能预先确知的。互谱相位谱和相干函数在频域上反映了2个信号的相关性，根据它们估计泄漏信号的频带、设定滤波器截止频率，在较低信噪比的情况下提高滤波效果及检测结果的置信度。实际检测结果表明，该方法减小了泄漏定位的误差。     

基于改进经验小波变换及互谱相位差谱的供水管道泄漏声振动定位方法

针对供水管道泄漏声振动信号的信噪比较低导致用于时延估计泄漏定位误差大的问题,提出基于改进经验小波变换及互谱相位差谱的供水管道泄漏定位方法。首先采用小波包分解得到不同尺度的信号能量谱,根据小波包能量谱局部极小值的分布自适应确定频带分割区间,解决了传统经验小波变换中频谱划分问题;然后基于频带分割区间构建正交小波滤波器组对信号进行经验小波变换分解得到多个分量,根据相关系数选取有效分量,同时利用有效分量的互谱相位差谱呈水平变化的频带对有效分量信号进行带通滤波,滤除干扰噪声;最后对滤波后的信号进行互相关时延估计来确定泄漏位置。仿真及实验结果表明,该方法能够有效的实现供水管道泄漏定位,并与互相关、VMD与互谱分析相结合的泄漏定位方法相比,平均相对定位误差分别减少6.7倍和1.5倍。     

基于VMD和互谱分析的供水管道泄漏定位方法

针对低信噪比(SNR)下的供水管道泄漏振动信号用于时延估计泄漏定位误差大的问题,提出基于变分模态分解(VMD)和互谱分析结合的供水管道泄漏定位方法。首先,利用VMD将管道泄漏信号分解为若干个本征模态函数(IMF),对供水管道泄漏信号进行互谱分析确定特征频带;然后,利用IMF分量在特征频带内的能量比例作为选取准则来确定有效IMF分量,并对选取的有效IMF分量进行重构;最后,对重构信号进行时延估计来确定泄漏点位置。为了验证所提泄漏定位算法的有效性,通过仿真和实验分别对互谱与VMD结合、互相关及VMD与相关系数结合3种方法进行研究。实验结果表明,以上3种定位算法的平均相对定位误差分别为2. 53%,8. 62%和16. 86%。     

航空发动机系统复杂管路结构振动特性

针对高速运转带来的处于高温环境、狭小空间内复杂管路不平衡振动问题,开展航空发动机系统复杂管路的结构振动特性研究。从系统直管和弯管结构振动特性分析提出复杂管路结构数值建模方法,并基于航空发动机复杂管路一般具有对称的结构特点,对系统复杂管路从总体结构和径向结构角度开展振动特性分析与结构优化。分析结果表明:作为轴对称复杂管路结构,3个对称加载的总体结构呈现刚体模态,而20°的管路径向结构在基本加载下振动变形集中于异面支管,且总管增加不同载荷对其结构变形减小无正向影响,故从运行角度为狭窄空间内管路设置结构限制条件,有助于减少系统复杂管路运行故障的发生。     

窗式空调器管道振动的控制与疲劳寿命估算

针对窗式空调器的蒸发器管道和冷凝器管道的振动问题，从力和变形的角度分析比较了几种不同弯曲形状的管道的刚度和弯矩，并根据管道振动产生的疲劳损伤预估其寿命，最后研究了压缩机对管道激起的振动，提出了控制管道振动，降低噪声的技术方法。     

埋地管道泄漏三维坐标-波速联合估计方法

为实现埋地输气管道泄漏精确定位，使用加速度传感器在土表检测泄漏振动声波，并提出基于非均匀L形阵列的泄漏源三维坐标和波速联合估计方法。大孔径非均匀L形阵列内嵌小孔径L子阵，由小孔径子阵结合Root-MUSIC算法求解远场信源DOA与波速的约束关系，再利用大孔径L阵进行波速和近场信源距离的二维空间谱估计，最后根据估计结果计算三维坐标从而降低计算量。定位实验结果验证了L形阵列性能的优越性，基于L形阵列的联合估计法能够估计不同土壤条件下的泄漏振动声波传播速度，并得出泄漏源的三维坐标。相较于使用理论波速的定位方法，联合估计法定位误差降低了90.9%,避免了理论波速误差对定位的不利影响。联合估计法的计算耗时比直接三维空间谱估计降低了88%,且定位精度保持不变。根据远/近场判据计算出信源范围r_min～r_max,实验验证该范围内可实现精确定位。     

空调管路系统的振动分析

针对空调管路的振动问题,以某空调管路为研究对象,建立了该空调管路的有限元计算模型,并基于振动结构模态分析理论分析了该管路的振动模态特性。以模态分析结果为依据,研究了管路壁厚及阻尼配重对管路振动模态的影响,提出空调管路结构设计的建议,从而避免管路因振动而产生破裂,导致制冷剂泄露的事故。     

Vibration analysis of compressor piping system with fluid pulsation

A piping system connected to a rotary compressor is an essential component for refrigerant transport in air-conditioning systems. The vibration of the pipes has been thought to be generated only by the mechanical forces due to the compressor operation. In this study, the fluid pulsation in the pipe is considered to be a source of the vibration, as well as the mechanical forces by the compressor operation. The mechanical force was first identified experimentally using measured acceleration signals over the shell. The calculation of the fluid force resulting from the pulsating fluid in the pipe was then derived theoretically. The estimation used the pressure pulsation signal in the pipe measured by a pressure transducer. Both sources of the vibration were finally applied to the finite element model of the piping system. Conclusively, the prediction of the vibration response to both sources showed better agreement with the experimental results than prediction considering only the mechanical force. Therefore the theoretical process deriving the fluid force was valid.     

动力流体传输曲管振动特性有限元分析

针对悬臂的动力流体传输曲管,建立了它的振动方程和有限元分析模型。并通过对AN-SYS软件的二次开发,自定义了单元,以求解带有陀螺矩阵的曲管振动方程;同时考察了输液曲管的稳定性,求出了输液曲管发生颤振失稳时的临界流速。实例计算结果表明自定义的单元是正确的,具有很高的计算精度。用该自定义单元分析输液曲管的振动特性具有一定的实际意义。     

Pipe crack identification based on finite element method of second generation wavelets

In this paper, a new method is presented to identify crack location and size, which is based on stress intensity factor suitable for pipe structure and finite element method of second generation wavelets (SGW-FEM). Pipe structure is dispersed into a series of nested thin-walled pipes. By making use of stress intensity factor of the thin-walled pipe, a new calculation method of crack equivalent stiffness is proposed to solve the stress intensity factor of the pipe structure. On this basis, finite element method of second generation wavelets is used to establish the dynamic model of cracked pipe. Then we combine forward problem with inverse problem in order to establish quantitative identification method of the crack based on frequency change, which provides a non-destructive testing technology with vibration for the pipe structure. The efficiency of the proposed method is verified by experiments.     

基于流固耦合的换热管道污垢超声回波检测数值模拟与实验

对换热管道污垢的有限元建模、耦合边界处理进行了分析与讨论,以压力声学与固体力学为理论基础,基于COMSOL Multiphysics中的PDE模式构建平面辐射声源下的声波振动控制方程,采用超声回波法对换热管道污垢厚度进行无损检测,求解不同振动频率下的回波振型和响应时间历程,为检测多层管材时模态和频率选择提供理论依据。针对多组不同管材污垢厚度回波特性,将有限元仿真与测点检测结果进行对比,验证了模型的准确性。基于换热污垢动态模拟实验装置进行了污垢定量实验。结果表明：采用实验和有限元结合的方式实现换热管道污垢超声回波检测的方法是可行的,数值模拟与实验结果吻合,超声波对管道沉积污垢的检测误差在±4%左右,该结果对工程在役换热集输系统的运行和清管具有实际意义。     

钢骨架聚乙烯复合管在尾矿及矿浆输送上的试验应用

通过钢骨架聚乙烯复合管在罗布泊盐湖尾矿及矿浆输送上的试验应用,对钢骨架聚乙烯复合管的性能和试验应用中遇到的接头泄漏、管道鼓包、法兰断裂等问题进行了分析,并提出了修正设计压力、改善接头施工工艺、规范操作等措施,对推广钢骨架聚乙烯复合管输送技术有一定的指导意义。