基於軟件的管道洩漏檢測方法主要有:負壓波法、壓力梯度法、實時模型法、質量平衡法、統計決策法、應力波法和聲發射法。其中,由於負壓波法只需在管道兩端安裝壓力變送器,具有儀表結構小、成本低、安裝維護方便等特點,因此得到了**應用;但目前,各種管道洩漏檢測技術都無法解決洩漏檢測響應速度、系統魯棒性能和可靠性、洩漏檢測靈敏度、定位精度和系統成本之間的關係。關鍵問題是,它們無法解決洩漏檢測靈敏度和減少洩漏誤報之間的矛盾。
原因是洩漏檢測和定位技術缺乏自適應性,洩漏檢測系統的性能在很大程度上取決於數據採集儀器的精度和分辨率,因此可靠性和魯棒性能較差;然而,在現有的洩漏檢測和定位方法中,沒有一種方法能像負壓波法中使用的壓力變送器那樣,既保留施工量小、成本低、安裝維護方便的優點,又具有檢漏靈敏度高的優點,準確的洩漏點定位和自適應檢測能力;只有在保持檢漏儀施工量小、成本低、安裝維護方便的前提下,在提高檢漏儀靈敏度的基礎上,洩漏檢測和定位的適應性可以進一步解決管道洩漏檢測靈敏度與降低誤報率之間的矛盾,從而使系統穩定,魯棒和敏感
基於壓電動態壓力變送器信號特徵的管道洩漏檢測;壓電式動態壓力變送器洩漏信號特性;對實測信號的分析表明,基於壓電式動態壓力變送器的長輸管道洩漏檢測的洩漏信號特性主要體現在管道中特定頻率點的功率譜上動態壓力信號能量和信號幅度是三個特徵量。由於通過動態壓力信號分析可以獲得功率譜和信號能量這兩個特徵量,系統只需採集動態壓力信號,無需沿管道逐個安裝測量和通信模塊,這不會增加成本;這裡的信號功率譜指的是特定頻率點的功率譜。當管道洩漏時,特定頻率點(0.3904Hz)的信號功率譜將異常增加。
根據壓電傳感器的特點,提出了信號能量的概念。當壓電傳感器不受外界干擾時,其輸出信號為零。一旦有外力,它的信號就會在正負相位之間上下波動。對測量信號的分析表明,基於壓電傳感器的管道動態壓力信號的分布大致遵循高斯分布,平均值為零,方差為O2;因為動態壓力信號可以分為正負波動的部分,負信號幅度段的信號能量之和定義為負,正信號幅度段的信號能量之和定義為正。順序能量比圖反映了一段時間內當前部分能量與信號能量之和的比率,這是一個相對量。從這些圖中可以發現,洩漏前後,特定頻率點的功率譜比較、信號波形比較和順序能量比比較非常明顯。
圖中信號能量採用單位信號平均值,即單個採樣點的平均信號能量。在不同的初始和終端站壓力條件下,從不同位置傳輸到洩漏監測儀的洩漏信號的信號形狀非常不同。利用單位信號能量可以綜合反映洩漏信號的特徵。與使用波峰和波谷等參數進行模式識別相比,它們更簡單、實用和方便。基於壓電式動態壓力變送器的管道洩漏檢測;基於壓電式動態壓力變送器的管道洩漏檢測採用序貫能量比與信號功率譜相結合的3O測試方法。
具體策略是根據洩漏檢測分辨率的要求設置順序能量比的閾值(符號為負,表示信號幅度為負的下跳信號)。一旦某個區間的順序能量比超過該閾值,其功率譜和單位信號能量滿足3O測試標準,就可以判斷管道有洩漏。洩漏位置(洩漏信號到達上游和下游的時間差△t)由相關方法確定。