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基于声发射的管道损伤检测理论与方法研究
| 论文题名： | 基于声发射的管道损伤检测理论与方法研究 |
| 关键词： | 管道泄漏;FLUENT分析;MCKD方法;VMD方法;故障诊断 |
| 摘要： | 管道输送作为一种高效、清洁且方便的输送方式，一直被广泛应用于石油，天然气等的能源输送上。截止到今天，管道里程数一直在高速增长。但因其遍布于城市各个角落，且易受自然灾害，年久失修，人为破环等因素的影响，所以其存在泄露而导致的安全隐患是十分巨大的。要想杜绝此隐患必须了解燃气泄漏的扩散机制及及时对泄漏源的定位。为此，本文拟从以下几方面进行探索与研究： 首先，研究泄漏的射流理论及气体流动的基本方程，采用FLUENT软件实现对架空、埋地管道在大孔泄漏、小孔泄漏及不同因素影响下的扩散仿真，了解燃气扩散的规律及扩散机制，便于在遇到燃气泄漏时及时确定安全浓度范围。其次，为抵消传输路径对管道泄漏信号的影响，采用改进MCKD方法对管道泄漏信号进行降噪，提高信号强度。而对于MCKD参数的选取。本文采用对比信噪比的方法进行参数的确定，信噪比越大则说明，参数选取越优。对比最小熵解卷积（MED）算法验证MCKD方法对管道泄漏信号处理的有效性。然后，采用VMD分解方法对收集到的信号进行分解，可以将信号分解为不同频率的子信号，实现信号的准确分离，能很好地突出信号的局部细节，利用自身的维纳滤波特性，达到对管道泄漏信号的降噪的效果。本文采用模态分量与分解前信号的相关性系数来确定k值的大小。而惩罚因子?的最优解可以保证信号重构的精确度，将已选取出的k值作为已知参数，对比当惩罚因子以100为步长从1到5000的峭度值，选取峭度值最大的为最优惩罚因子。将经过VMD分解并进行IMF重构之后的信号进行Hilbert变换进行包络分析。结果表明该方法可以有效地实现对信号冲击成分的凸显，达到降噪效果。最后将MCKD与VMD方法结合起来，对信号进行双重降噪。将MCKD方法当作一种前置滤波器，将传输路径上的噪声信号进行抑制和消除，以达提高泄露信号信噪比的效果。将降噪之后的的信号采用VMD方法加以深入分析，将分解后得到的重组信号进行包络分析，可以有效地实现对信号的降噪。 本文所研究内容可以从管道的设计施工的阶段就模拟管道泄漏在不同因素下的风险，在选址阶段就降低自然环境带来的危害。对泄漏信号的降噪处理，可以对泄漏冲击成分很好的体现，可用于对泄漏源的定位。 |
| 作者： | 王春鹏 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 李志星 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 内蒙古科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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