Розробка математичної моделі акустичних сигналів для реалізації універсального методу течошукання
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.201110Ключові слова:
акустичний сигнал витоку, універсальна математична модель шумового сигналу, комп’ютеризована система виявлення місця пошуку течіАнотація
Представлено універсальну математичну модель шумового сигналу в трубопровідних системах від місць їх виникнення до точки спостереження. За рахунок введеної в неї індикаторної функції модель дає можливість в залежності від поставленої задачі використовувати різні типи компонент і виконувати з ними відповідні дії, а індикаторна функція в окремих випадках буде дорівнювати нулю.
Метою розробленої моделі є те, що вона є універсальною для методів течошукання, які використовують два приймачі сигналу незалежно від їх фізичної природи. В статті така модель реалізована на прикладі методу акустичного течошукання, що використовує взаємокореляційну функцію. Наведено структурну схему акустичної системи виявлення місця витоку, основні блоки та їх параметри. Для перевірки працездатності математичної моделі проведений комп’ютерний вимірювальний експеримент в середовищі Matlab. Наведено алгоритм комп’ютерного експерименту з урахуванням індикаторної функції та наведено результати пошуку місця витоку за відповідною вибіркою.
Запропоновано універсальну формулу обрахунку координати місця витоку рідини з трубопроводу як вздовж осі трубопроводу, так і за діаметром трубопроводу. Особливістю формули є те, що в ній враховується відстань від перетворювача до можливого місця витоку з урахуванням номера вибірки. Представлена формула обслуговує універсальну модель шумового сигналу та підтверджує результати комп’ютерного експерименту.
В результаті експерименту отримані залежності значень місця витоку рідини від номера вибірки та відстані до приймача акустичного шумового сигналу. Для перевірки моделі на адекватність побудовано діаграму впливаючих факторів у вигляді діаграми Ісікави. Діаграма показує причинно-наслідкові зв’язки, що впливають на роботу комп’ютерного експерименту, побудованого на основі запропонованої математичної моделі акустичних сигналів для реалізації універсального методу чечошукання. Адекватність запропонованої універсальної моделі перевірена та підтверджена статистичними методами.
Отримані результати можуть бути використані для технічної діагностики трубопроводів та щодо зниження витрат на ремонт і відновлення технологічних систем шляхом виявлення місць пробою
Посилання
- Sheltami, T. R., Bala, A., Shakshuki, E. M. (2016). Wireless sensor networks for leak detection in pipelines: a survey. Journal of Ambient Intelligence and Humanized Computing, 7 (3), 347–356. doi: https://doi.org/10.1007/s12652-016-0362-7
- Yazdekhasti, S., Piratla, K. R., Matthews, J. C., Khan, A., Atamturktur, S. (2018). Optimal selection of acoustic leak detection techniques for water pipelines using multi-criteria decision analysis. Management of Environmental Quality: An International Journal, 29 (2), 255–277. doi: https://doi.org/10.1108/meq-05-2017-0043
- Liu, C. W., Li, Y. X., Meng, L. Y., Sun, Y. P. (2014). Time–frequency analysis of acoustic leakage signal for natural gas pipelines based on Hilbert–Huang transform. Journal of Vibration and Shock, 33 (16), 42–49.
- Hamilton, S., Charalambous, B. (2013). Leak Detection: Technology and Implementation. IWA Publishing, 112. doi: https://doi.org/10.26530/oapen_578133
- Martyniuk, G., Onуkiіenko, Y., Scherbak, L. (2016). Analysis of the pseudorandom number generators by the metrological characteristics. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (9 (79)), 25–30. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.60608
- Zagirnyak, M., Manko, R., Kovalchuk, V., Korenkova, T. (2017). Assessment of pipeline network leakage influence on dynamic characteristics of the pump complex. 2017 IEEE First Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON). doi: https://doi.org/10.1109/ukrcon.2017.8100534
- Tee, K. F., Pesinis, K. (2017). Reliability prediction for corroding natural gas pipelines. Tunnelling and Underground Space Technology, 65, 91–105. doi: https://doi.org/10.1016/j.tust.2017.02.009
- Sarker, N. R., Breakey, D. E. S., Islam, M. A., Sun, S., Fleck, B. A., Sanders, R. S. (2020). Performance and hydrodynamics analysis of a Toroid Wear Tester to predict erosion in slurry pipelines. Wear, 450-451, 203068. doi: https://doi.org/10.1016/j.wear.2019.203068
- Ostapkowicz, P., Bratek, A. (2015). Leak Detection in Liquid Transmission Pipelines During Transient State Related to a Change of Operating Point. Advanced and Intelligent Computations in Diagnosis and Control, 253–265. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-23180-8_18
- Zhang, G., Zhu, J., Song, Y., Peng, C., Song, G. (2018). A Time Reversal Based Pipeline Leakage Localization Method With the Adjustable Resolution. IEEE Access, 6, 26993–27000. doi: https://doi.org/10.1109/access.2018.2829984
- Li, Y., Wang, L., Guan, J. (2017). A Spectrum Detection Approach for Bearing Fault Signal Based on Spectral Kurtosis. Shock and Vibration, 2017, 1–9. doi: https://doi.org/10.1155/2017/6106103
- Martyniuk, H. V., Shcherbak, L. M. (2018). Shumovi syhnaly ta yikh kharakterystyky. LAP Lambert Academic Publishing, 112.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Olena Monchenko, Yelyzaveta Kutniak, Hanna Martyniuk, Nadiia Marchenko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
