CN108195525B - 一种模拟泄漏噪声信号的管道及其噪声信号在线采集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟泄漏噪声信号的管道及其噪声信号在线采集装置，以管道泄漏工况为出发点，确定模拟泄漏噪声管道的长度、管径、管壁厚度等规格参数，以及管道内泄漏噪声的采集频率和动态采集的移动速率，并设计压力、流量、流速、噪声、振动等不同环境变量可调节的实验系统，实现针对不同环境条件下的管道泄漏噪声信号模拟，解决管道泄漏所产生噪声信号的动态、实时、管内在线采集问题，从而较为方便地进行管道泄漏噪声信号的动态、实时以及管内在线采集，可以实现对无泄漏数据和有泄漏数据进行采集，通过数据对比分析，总结管道泄漏噪声信号的数据特征，积累实验数据，为后期管道泄漏检测分析提供数据支撑。
Description
技术领域
本发明属于模拟与采集技术领域，涉及一种管道内泄漏噪声动态采集的实验系统，具体是一种模拟泄漏噪声信号的管道及其噪声信号在线采集装置。
背景技术
由各种管道组成的城市管网是城市生命线重要组成部分。管道泄漏时有发生，不仅带来重大的经济损失，严重时还污染环境，因此管道泄漏的及时发现和定位在保证公共安全、保护环境、降低运输损失、节约能源、提高经济效益上有重要的现实意义。
管道在泄漏发生时会产生声音振动，这种管道泄漏噪声信号事实上包含泄露信号和环境噪音，这些噪音来自于各种不同的环境，包括水泵以及减压阀等。对此泄漏噪声信号进行采集分析将对管道泄漏的检测具有重要作用。因此，需要对管道泄漏噪声进行模拟和采集，为管道泄漏噪信号特征的分析提供数据基础。
现有技术中，专利CN201510413190.4提供了一种用于管道泄漏监测系统性能测试的泄放装置及测试方法，其主要解决的是同时模拟不同泄漏孔径下的管道突发泄漏和缓慢增大泄漏的技术问题。专利CN201310131622主要是针对核电站特定高能管道泄漏定量测量的需要，提供一种高能管道局部泄漏监测试验台架。专利CN201520985683.0提供一种埋地燃气管道的泄漏模拟装置，能模拟燃气泄漏，主要目的是训练提高工作人员关于泄漏事故的处理技能。专利CN201610319895.4提出一种模拟供水管网泄漏产生的模拟装置和方法，采用可控的模拟管网产生的方法，模拟管网的点、线等泄漏方式，避免了在实验过程中需要反复将管道开挖和重新填埋的过程，提高了实验效率。专利CN201610384936.8提供一种基于车载式集装箱，及设置在车载式集装箱内的气体发生单元，利用室内实验方法预测实际环境中气体物质泄漏扩散范围和浓度的气体物质泄漏模拟实验装置。
经综合分析，虽然以上技术的设计思想各有特点，所针对领域也不尽相同，但其实现方法均不是针对液体运输管道泄漏噪声的模拟而设计的，也不符合实现管道泄漏噪声的管内在线采集的要求。
发明内容
本发明针对液体运输管道泄漏噪声在管道内的传播特征和分布特点，提出了一种模拟泄漏噪声信号的管道及其内部在线采集装置，实现针对不同环境条件下的管道泄漏噪声信号模拟，解决管道泄漏所产生噪声信号的动态、实时、管内在线采集问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种模拟泄漏噪声信号的管道，包括连接自来水主管道的进水口引导管，所述进水口引导管通过进水口阀门连接蓄水箱，所述蓄水箱通过出水口管道连接可变频增压水泵，所述可变频增压水泵通过控制阀门连接流量控制管，所述流量控制管上装有流量计；
所述流量控制管通过软连接件连接亚克力管道，所述亚克力管道上安装多个不同形状的模拟泄漏喷嘴，所述亚克力管道后连接有三通部件，所述三通部件上安装有竖管，所述竖管内充满空气用于模拟管道气囊。
所述三通部件后连接出水口管道。
进一步地，所述亚克力管道包括直线管道和环形曲折管道。
进一步地，所述亚克力管道底部贴金属薄膜增加摩擦力。
进一步地，所述亚克力管道由若干根管道连接而成，连接处加法兰，两根管道之间用带法兰的软管连接。
进一步地，所述出水口管道后连接溢流槽。
进一步地，所述出水管道通过回水管连接蓄水箱，所述蓄水箱具有排水口阀门，所述出水管道和回水管之间通过连接阀门连接。
一种模拟泄漏噪声信号管道内的噪声信号在线采集装置，包括数据采集设备，所述数据采集设备通过防水电缆穿过亚克力管道连接设置在亚克力管道内的水听器，所述防水电缆通过安装在亚克力管道一端的电缆收放装置控制收放；
所述数据采集设备通信连接上位机，所述上位机通过以太网或USB接口读取数据采集设备采集的数据信息并进行分析处理及显示。
进一步地，所述水听器上安装有伞状助推器。
进一步地，所述电缆收放装置内部装有滚筒，所述防水电缆绕在滚筒上，通过对滚筒进行转动，实现对亚克力管道内连接有水听器的电缆进行收放。
进一步地，所述防水电缆穿过亚克力管道的外壁时由防水密封橡胶圈进行防水处理。
本发明的有益效果：本发明提供的模拟泄漏噪声信号的管道及其噪声信号在线采集装置，针对液体运输管道泄漏噪声在管道内的传播特征和分布特点，以管道泄漏工况为出发点，确定模拟泄漏噪声管道的长度、管径、管壁厚度等规格参数，以及管道内泄漏噪声的采集频率和动态采集的移动速率，并设计压力、流量、流速、噪声、振动等不同环境变量可调节的实验系统，实现针对不同环境条件下的管道泄漏噪声信号模拟，解决管道泄漏所产生噪声信号的动态、实时、管内在线采集问题，从而较为方便地进行管道泄漏噪声信号的动态、实时以及管内在线采集，可以实现对无泄漏数据和有泄漏数据进行采集，通过数据对比分析，总结管道泄漏噪声信号的数据特征，积累实验数据，为后期管道泄漏检测分析提供数据支撑
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
图1是本发明模拟泄漏噪声信号管道的示意图。
图2是本发明模拟泄漏噪声信号管道另一实施例示意图。
图3是本发明噪声信号在线采集装置的示意图。
图4是本发明的工作方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种模拟泄漏噪声信号的管道，包括连接自来水主管道的进水口引导管201，进水口引导管201采用DN200规格的不锈钢管，进水口引导管201通过进水口阀门202连接蓄水箱203，蓄水箱203为1立方米的蓄水箱，蓄水箱203能承受一定水压的冲击，最低承压为1MPa，蓄水箱203垫高0.5米，蓄水箱203顶部密封，留一个阀门口控制排气。
蓄水箱203通过出水口管道204连接可变频增压水泵205，出水口管道204采用规格DN300的不锈钢管，可变频增压水泵205通过控制阀门206连接流量控制管207，可变频增压水泵205和控制阀门206组合进行动态变化管内水流量、流速、噪声和振动参数。流量控制管207采用DN300的不锈钢管，流量控制管207上装有流量计，对管内流量情况进行监测。
流量控制管207通过软连接件208连接亚克力管道209，亚克力管道209采用一条110米长、管内径30cm的管道，优选为透明管道以便于观察管道内数据采集的运动状态。亚克力管道209包括约30米长的一条直线管道和总长约80米的环形曲折管道。30米直线管道选用亚克力材质，管外径330mm，壁厚增加至15mm以保证足够的承压，在管道底部贴金属薄膜增加摩擦力。亚克力管道209由多根2米长管道连接而成，连接处加法兰，两根管之间用带法兰的DN300高强度软管连接，亚克力管道209下面放置支架进行支撑，保证管道水平。
亚克力管道209上安装多个不同形状的模拟泄漏喷嘴210，优选形状为长条形和圆形，通过不同形状的喷嘴来模拟不同的泄漏点。亚克力管道209后连接有三通部件212，三通部件212上安装有竖管211。竖管211内充满空气用于模拟管道气囊，当竖管211卸掉时，三通部件212也可以用来对管内水听器进行检查。
三通部件212后连接出水口管道213，出水口管道213后连接溢流槽214，即可以控制管内水流速，也可以防止产生较大的排水噪声。
图2为一种模拟泄漏噪声信号的管道的另一种实施例。此实施例采用管道循环回路连接方式，其出水管道213通过回水管215连接蓄水箱203，可以实现整个装置用水效率最大化。蓄水箱203具有排水口阀门216，出水管道213和回水管215之间通过连接阀门217连接。对于此实施例，排水口阀门216平时处于关闭状态，通过进水口阀门202把蓄水箱203里的水灌满之后，关闭进水口阀门202，打开管路上各个其它阀门，启动可变频增加泵205，打开模拟泄漏喷嘴210，通过噪声信号在线采集装置进行管道泄漏噪声信号采集，在整个装置运行过程中，蓄水箱203中的水从出水口管道204流出，从回水管215回流进蓄水箱203。
如图3所示，一种模拟泄漏噪声信号管道内的噪声信号在线采集装置，包括与数据采集设备105，数据采集设备105通过防水电缆穿过亚克力管道209连接设置在亚克力管道209内的水听器104，水听器104上安装有伞状助推器，亚克力管道209内流动的水流使其能够在管内移动。
防水电缆通过安装在亚克力管道209直线管道一端的电缆收放装置103控制收放，电缆收放装置103内部装有滚筒，防水电缆绕在滚筒上，通过对滚筒进行转动，实现对亚克力管道209内连接有水听器104的电缆进行收放，防水电缆穿过亚克力管道209的外壁时由防水密封橡胶圈102进行防水处理。
数据采集设备105通信连接上位机106，上位机106通过以太网或USB接口读取数据采集设备105采集的数据信息并进行分析处理及显示。
其中，水听器104的型号为RESON TC4013，数据采集设备105的型号为NI PCI-6220，上位机106的型号为Advantech IPC-610L。
如图4所示，本发明的工作流程为：
步骤401，打开蓄水箱203的进水口阀门202。
步骤402，对蓄水箱203进行灌水，蓄水箱203灌满水后执行步骤403。
步骤403，打开可变频增压水泵205后面管路所有阀门。
步骤404，打开可变频增压水泵205。
步骤405，使整个管道内充满水流。
步骤406，调节电缆收放装置103，使水听器104在管道内以较为均匀速度进行移动。
步骤407，通过数据采集设备105对管内移动的水听器104所采集信号进行采集，此步骤采集的是无泄漏时的噪声信号。
步骤408，打开模拟泄漏喷嘴210。
步骤409，调节电缆收放装置103，使水听器104在管道内以较为均匀速度通过模拟泄漏喷嘴210所在位置。
步骤410，通过数据采集设备105对管内移动的水听器104所采集的有泄漏时的噪声信号进行采集。
步骤411，对所采集的无泄漏噪声信号和有泄漏噪声信号进行对比分析。
步骤412，对可变频增压水泵205进行关闭。
步骤413，关闭管路上所有阀门。
本发明提供的模拟泄漏噪声信号的管道及其噪声信号在线采集装置，针对液体运输管道泄漏噪声在管道内的传播特征和分布特点，以管道泄漏工况为出发点，确定模拟泄漏噪声管道的长度、管径、管壁厚度等规格参数，以及管道内泄漏噪声的采集频率和动态采集的移动速率，并设计压力、流量、流速、噪声、振动等不同环境变量可调节的实验系统，实现针对不同环境条件下的管道泄漏噪声信号模拟，解决管道泄漏所产生噪声信号的动态、实时、管内在线采集问题，从而较为方便地进行管道泄漏噪声信号的动态、实时以及管内在线采集，可以实现对无泄漏数据和有泄漏数据进行采集，通过数据对比分析，总结管道泄漏噪声信号的数据特征，积累实验数据，为后期管道泄漏检测分析提供数据支撑。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种模拟泄漏噪声信号的管道，其特征在于：包括连接自来水主管道的进水口引导管(201)，所述进水口引导管(201)通过进水口阀门(202)连接蓄水箱(203)，所述蓄水箱(203)通过出水口管道(204)连接可变频增压水泵(205)，所述可变频增压水泵(205)通过控制阀门(206)连接流量控制管(207)，所述流量控制管(207)上装有流量计；
所述流量控制管(207)通过软连接件(208)连接亚克力管道(209)，所述亚克力管道(209)上安装多个不同形状的模拟泄漏喷嘴(210)，所述亚克力管道(209)后连接有三通部件(212)，所述三通部件(212)上安装有竖管(211)，所述竖管(211)内充满空气用于模拟管道气囊；
所述三通部件(212)后连接出水口管道(213)；
该管道的噪声信号在线采集工作流程为：
步骤401，打开蓄水箱的进水口阀门；
步骤402，对蓄水箱进行灌水，蓄水箱灌满水后执行步骤403；
步骤403，打开可变频增压水泵后面管路所有阀门；
步骤404，打开可变频增压水泵；
步骤405，使整个管道内充满水流；
步骤406，调节电缆收放装置，使水听器在管道内以较为均匀速度进行移动；
步骤407，通过数据采集设备对管内移动的水听器所采集信号进行采集，此步骤采集的是无泄漏时的噪声信号；
步骤408，打开模拟泄漏喷嘴；
步骤409，调节电缆收放装置，使水听器在管道内以均匀速度通过模拟泄漏喷嘴所在位置；
步骤410，通过数据采集设备对管内移动的水听器所采集的有泄漏时的噪声信号进行采集；
步骤411，对所采集的无泄漏噪声信号和有泄漏噪声信号进行对比分析；
步骤412，对可变频增压水泵进行关闭；
步骤413，关闭管路上所有阀门。
2.根据权利要求1所述的一种模拟泄漏噪声信号的管道，其特征在于：所述亚克力管道(209)包括直线管道和环形曲折管道。
3.根据权利要求1所述的一种模拟泄漏噪声信号的管道，其特征在于：所述亚克力管道(209)底部贴金属薄膜增加摩擦力。
4.根据权利要求1所述的一种模拟泄漏噪声信号的管道，其特征在于：所述亚克力管道(209)由若干根管道连接而成，连接处加法兰，两根管道之间用带法兰的软管连接。
5.根据权利要求1所述的一种模拟泄漏噪声信号的管道，其特征在于：所述出水口管道(213)后连接溢流槽(214)。
6.根据权利要求1所述的一种模拟泄漏噪声信号的管道，其特征在于：所述出水管道(213)通过回水管(215)连接蓄水箱(203)，所述蓄水箱(203)具有排水口阀门(216)，所述出水管道(213)和回水管(215)之间通过连接阀门(217)连接。
7.一种用于权利要求1所述的模拟泄漏噪声信号的管道的噪声信号在线采集装置，其特征在于：包括数据采集设备(105)，所述数据采集设备(105)通过防水电缆穿过亚克力管道(209)连接设置在亚克力管道(209)内的水听器(104)，所述防水电缆通过安装在亚克力管道(209)一端的电缆收放装置(103)控制收放；
所述数据采集设备(105)通信连接上位机(106)，所述上位机(106)通过以太网或USB接口读取数据采集设备(105)采集的数据信息并进行分析处理及显示。
8.根据权利要求7所述的噪声信号在线采集装置，其特征在于：所述水听器(104)上安装有伞状助推器。
9.根据权利要求7所述的噪声信号在线采集装置，其特征在于：所述电缆收放装置(103)内部装有滚筒，所述防水电缆绕在滚筒上，通过对滚筒进行转动，实现对亚克力管道(209)内连接有水听器(104)的电缆进行收放。
10.根据权利要求7所述的噪声信号在线采集装置，其特征在于：所述防水电缆穿过亚克力管道(209)的外壁时由防水密封橡胶圈(102)进行防水处理。
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