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阀门内漏声发射检测旌旗灯号特色研讨

宣布日期:2018-01-18 13:41    阅读次数:次

    跟着情况管理力度的不时加大及国度动力布局的调剂,自然气作为一种洁净动力愈来愈被正视。划一热量,自然气的二氧化碳排放量为煤炭和煤油的5 6 %和7 1 %,氮氧化物的排放量为煤炭和煤油的20%。管道运输是自然气的首要运输体例,阀门作为管道运输的首要构成局部,其首要功效是接通或堵截管路介质的畅通,转变介质的活动标的目的,调理介质的压力和流量,保障管路和装备的一般运转。在现实任务中,因为运输或装配不妥很能够形成阀门的内漏,并且这类内漏不轻易被发明[1 ]。阀门一旦呈现内漏,会在短时候内形成阀门粉碎,并且对管道的宁静运转带来严峻的要挟。
    声发射作为一种新型的检测手艺[2]操纵在阀门内漏检测上,被证实具备杰出的结果。本文接纳自立开辟的声发射仪器,在现场和实验室内收罗高压下阀门内漏旌旗灯号,对阀门内漏做出定性和定量阐发。经由过程大批的现场实验,收罗的声发射旌旗灯号中包罗有大批的噪声,对阀门内漏的检测发生较大的影响。
    本文对声发射旌旗灯号接纳改良的小波阈值停止去噪处置,对重构的旌旗灯号停止时频特色研讨[3],得作声发射旌旗灯号的频域峰值和峰值频次,探讨高压下阀门内漏的声发射旌旗灯号特色。
1  声发射检测机理
    声发射(AE)能够界说为物体或资料外部敏捷开释能量而发生瞬态弹性波的一种物理景象,声发射源开释出的弹性波在布局中传布时照顾有大批布局或资料缺点处的信息,用仪器检测、阐发声发射旌旗灯号能够对布局或资料中的缺点停止检测和定位[4]。
2 阀门内漏检测体系
    实验中接纳的自立开辟的声发射检测装配实验平台如图1 所示。检测装配首要由声发射旌旗灯号传感器(中间频次为1 50 kHz)、旌旗灯号缩小器(增益40 dB±1 dB )、四通道阿尔泰数据收罗卡(单通道2MHz)、声发射检测软件(LABVIEW 和MATLAB结合开辟)构成。
    实验模子的承压才能为1 2 MPa,最大许用任务压力为1 0 MPa,喷管高低游管径为DN80,内径为7 6 .2 mm。阀门的内漏范例接纳差别直径的阀芯划痕摹拟阀门泄露,接纳氮气作为实验的气源,下流和下流均为数显压力表,和末真个流量计。

                                            图1  实验平台
3 基于改良小波阈值的旌旗灯号去噪
    小波阈值降噪体例是一种经常使用的降噪体例,具备降噪结果好、道理简略,易操纵的特色。可是传统的阈值拔取体例,硬阈值和软阈值都存在的必然的缺点。硬阈值去噪后的旌旗灯号在阈值点处不持续,重构回的旌旗灯号能够会呈现振荡,且轻易呈现吉布斯效应。软阈值去噪函数固然在阈值点处持续,可是存在着恒定的偏差,重构回的旌旗灯号能够会呈现恍惚失真[5 ]。本文基于改良的小波阈值拔取体例,迷信的拔取小波分化后的高频系数和低频系数的小波阈值停止去噪,绝对软阈值和硬阈值去噪体例,进步了信噪比,下降了均方根偏差值。
改良的阈值拔取为

式中:σ 为噪声的规范方差;N 为旌旗灯号的长度;j 为分化规范,跟着分化规范的增添,阈值T 会响应的减小。
改良的阈值函数抒发式为
                      ( 2 )
式中:n 为调理参数,选用公道的调理参数,能够使改良的阈值函数公道地介于硬阈值和软阈值之间,获得杰出的去噪结果。
改良的小波阈值函数图象如图2 。

                                  图2  改良的小波阈值函数图象
3.1  评估规范
    经由过程对收罗的旌旗灯号停止改良的小波阈值去噪后停止旌旗灯号的重构,以信噪比和均方根偏差值作为评估规范,去噪后旌旗灯号的信噪比R sn 越大,均方根偏差值Rmse 越小,申明旌旗灯号去噪的结果越好[6]。

式中:s(n )为收罗的声发射旌旗灯号;^s为去噪后的旌旗灯号;M 为采样点数。
3.2 去噪实例
    图3 为收罗的声发射旌旗灯号,在Matlab 中拔取Daubechies 小波函数,分化层数为3 ,接纳差别的阈值去噪。

                               图3  收罗的声发射旌旗灯号
    接纳改良的小波阈值停止去噪处置,按照式(1 )得出各层小波系数阈值,而后经由过程式(2 )对每层的细节小波系数停止改良阈值处置,此中n 取0.5 ,最初停止声发射旌旗灯号重构,得出的改良小波阈值去噪旌旗灯号如图4 所示。


                                      图4 改良的小波阈值去噪后的旌旗灯号图象
    差别小波阈值去噪评估的量化规范如表1 所示,经由过程对照改良的小波阈值去噪函数具备较着的上风。
                                           表1  差别阈值去噪体例的评估

4 阀门内漏旌旗灯号特色提取
    为了研讨阀门内漏旌旗灯号的特色,停止了差别压差和差别直径的实验研讨,起首对收罗的旌旗灯号停止基于改良小波阈值的去噪处置,而后对重构旌旗灯号停止时频特色阐发,得出旌旗灯号的频域峰值和峰值频次等旌旗灯号特色信息,研讨差别的压差和直径对旌旗灯号特色的影响。
4.1  统一直径差别压差下泄露旌旗灯号特色
    图5 ~7 为划痕直径D 为0.3 5 mm,差别高低游压差下的阀门内漏旌旗灯号的频谱特色。

                      图5  Δp =0.4 MPa 时的声发射旌旗灯号特色

                     图6  Δp =0.6 MPa 时的声发射旌旗灯号特色

                    图7  Δp =1 .0 MPa 时的声发射旌旗灯号特色
4.2 Δp =0.6 MPa 差别划痕的泄露旌旗灯号特色
    图8~1 0 为高低游压差△p =0.6 MPa,差别直径划痕的阀门内漏旌旗灯号的频谱特色。

                        图8 D =0.3 5 mm 时的声发射旌旗灯号特色

                                 图9  D =0.45 mm 时的声发射旌旗灯号特色

                                   图1 0 D =0.5 5 mm 时的声发射旌旗灯号特色
    由图5 ~1 0 可知,收罗的声发射峰值频次首要集合在3 .5 kHz 四周,并且跟着高低游压差的增添和划痕直径的增添有所变更。表2 是经由过程实验数据提取的声发射旌旗灯号的特色参数频域峰值和峰值频域。
    经由过程实验数据的对照能够看出,统一直径下,跟着压差的增添,频域峰值呈现了较着的回升趋向,峰值频次也呈现了小幅的回升;统一压差,跟着划痕直径的增添,频域峰值也呈现了明较着的回升趋向,峰值频次小幅回升。
                                    表2 声发射旌旗灯号特色

5 论断
1) 接纳改良的小波阈值去噪,能够有用进步旌旗灯号的信噪比,下降均方根偏差值,为声发射旌旗灯号的特色提取奠基了根本。
2) 提取实验室内收罗的声发射旌旗灯号的频域特色,旌旗灯号的频域峰值首要集合在了3 .5 kHz 四周,并且跟着压差及划痕直径的变更有所浮动。
3) 跟着高低游压差的增添,声发射旌旗灯号的频域峰值较着回升,峰值频次也有逐步增添的趋向;跟着划痕直径的回升,声发射旌旗灯号的频次峰值也会响应的增添,峰值频次也随之小幅回升。
参考文献:
[1] 张海峰.自然气管道阀门内漏声发射检测体系设想及实验研讨[J].煤油化工主动化,20 1 3,48(6 ):1 01 3 .
[2] 董世方,同长虹.操纵声发射诊断手艺在线监测输油气管裂纹[J].煤油矿场机器,200 9,38(4 ):6 16 3 .
[3] 白小亮,韩新利.基于小波重构的输油管线压力旌旗灯号降噪阐发[J].煤油矿场机器,200 9,38(1 1 ):7 27 6 .
[4] Tonolini F,Saia A,Villa G.General review of developments in Acoustic Emission methods[J ].International Jowrnal of Pressure Vessele and Piping,1 9 87 ,28 (5 ):1 7 920 1 .
[5] 王遥遥.基于小波现实的旌旗灯号降噪体例的研讨[D].武汉:武汉理工大学,20 1 3 .
[6] 王宏强,尚春阳,高瑞鹏,等.基于小波系数变更的小波阈值去噪算法改良[J ].振动与打击,20 1 1 ,30 (1 0 ):1 6 51 6 8.







 

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