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气体管道泄漏声源特性声发射试验研究
李伟,郭福平
.哈尔滨工程大学,黑龙江哈尔滨;.大庆石油学院,黑龙江大庆;
.茂名学院,广东茂名
摘要: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。
关键词:气体泄漏;管道泄漏;声发射;信号分析;短时傅立叶变换
中图分类号:. 文献标识码: 文章编号:———


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承压管道泄漏产生的声发射信号是广义的声发或者腐蚀孔向外喷射形成声源,通过和管道相互作
射现象,与传统意义上的声发射研究不同。管道产用,声源向外幅射形成声波,这就是管道泄漏的广义
生的泄漏是因为管道因材料腐蚀老化、其他外力作声发射现象·。
用产生裂纹或者腐蚀穿孔,且内外存在压力差而使文中建立管道泄漏试验装置,研究气体从泄漏
管道中的流体向外泄漏的现象。其中流体通过裂纹孔处高速喷出的声学特性。通过对管道气体泄漏处
基金项目: 圈石油天然气集团公司巾肯年科技创新基金;黑龙江省自然科学基金资助项目—
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气体管道泄漏声源特性声发射试验研究.
的声发射信号的分析,旨在总结泄漏声发射信号的与多模态波型的频带叠加,使泄漏信号的频谱非常
频率范围及幅度随管道内部压力、泄漏孑径的变化复杂。当管道在不同泄漏孑径、不同内部压力时,由
影响规律,验证管道气体泄漏的数值模拟结果,为管连续泄漏所激发的声发射信号的波形图和频谱图也
道气体泄漏声学检测提供试验依据。有所不同。图为泄漏孑在内压为.
时管道泄漏声发射信号波形图与频谱图。从图中
试验过程可以看出,信号具有时域连续性,频谱分布范围较
广
试验装置见图。声发射检测系统采用美国
公司全数字式声发射检测仪一,宽带

传感器及\\前置放大器。空气压缩机通过贮气

缓冲罐提供试验管道所需试验压力。传感器布置于

泄漏孑附近的管道壁上,即传感器与泄漏孔在沿管
道方向上的距离为零。泄漏孑径为,,, ,
,在每种泄漏孔径条件下,改变管道内部压
、
力,.,每次增加.

的压力,每改变一次压力,采集一组泄漏声发射

数据。

【
图管道泄漏声发射信号波形与频谱图
为了研究信号的局部时间范围内的频域特征,
年提出了著名的变换,之后进一
步发展成为短时傅里叶变换简称’,又称为加
图承压管道泄漏处的声发射试验装置窗傅里叶变换,’对小窗内的信号变换后得出
信号的局部特征。图为试验过程中管道泄漏孑处
泄漏源处声发射信号分析声发射信号短时傅立叶变换结果。图为泄漏
孑径、内压.,图为泄漏孑径
. 泄漏处声发射信号分析、内压.。通过比较可知,在内压相同情
泄漏声发射检测主要是通过检测流体泄漏在管况下,泄