CN116448338A - 一种全容式lng储罐泄漏的声发射检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种全容式LNG储罐泄漏的声发射检测方法，涉及泄漏检测技术领域，该方法包括：利用声传感器检测系统噪声幅度并确定信号采集门槛值；根据信号采集门槛值采集环境噪声幅度；利用声传感器采集模拟声源距声传感器0.1m时的声发射信号幅度和模拟声源距声传感器xm时的声发射信号幅度并计算声发射信号横穿储罐外壁的衰减系数；根据环境噪声幅度和衰减系数确定声传感器的最大检测范围；在储罐外壁上以小于最大检测范围的步进不断移动声传感器，进行LNG泄漏检测。本发明公开的声发射检测方法能够实现对LNG泄漏的高精度无损检测。
Description
技术领域
本发明涉及泄漏检测技术领域，特别是涉及一种全容式LNG储罐泄漏的声发射检测方法。
背景技术
随着能源战略的提升，世界范围内都在大力推动LNG(Liquefied NaturalGas，液化天然气)基础设施的建设，其中超大型全容式预应力混凝土地上储罐因其良好的经济性、安全性和适用性占据主导地位。
全容式LNG储罐罐壁由混凝土浇筑钢筋的外罐、低温钢板内罐以及在两者之间填充的用于保冷的弹性玻璃毡和膨胀珍珠岩组成。其中外罐内侧设置有钢衬板，钢衬板与外罐壁预埋的金属件(即预埋件)通过焊接相连。该钢衬板与外罐底部内侧设置的钢衬板以及外罐顶部内侧设置的钢衬板构成一个封闭的气密空间，用以包容内罐的气体泄漏物。因此，一旦钢衬板产生穿透性缺陷，罐内的LNG气体将扩散至混凝土外壁(简称外壁)，导致储罐内气体泄漏，进而引发爆炸等事故。
目前中国已建造的全容式LNG储罐主要采用热电偶、可燃气体探测仪、火焰离子探测器等监测储罐的LNG泄漏情况，但是普遍检测精度低，且很难确定泄漏点位置，保障性较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种全容式LNG储罐泄漏的声发射检测方法，能够实现对LNG泄漏的高精度无损检测。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种全容式LNG储罐泄漏的声发射检测方法，包括：
将声传感器的检测面悬空，利用与所述声传感器连接的声发射主机检测系统噪声幅度并确定信号采集门槛值；
将所述声传感器安装于储罐外壁的外侧，根据所述信号采集门槛值采集环境噪声幅度；
利用模拟声源分别在距所述声传感器0.1m和xm处激发声信号，利用所述声传感器采集所述模拟声源距所述声传感器0.1m时的声发射信号幅度和所述模拟声源距所述声传感器xm时的声发射信号幅度；其中，xm为储罐外壁的厚度；
根据所述模拟声源距所述声传感器0.1m时的声发射信号幅度和所述模拟声源距所述声传感器xm时的声发射信号幅度计算声发射信号横穿储罐外壁的衰减系数；
根据所述环境噪声幅度和所述衰减系数确定所述声传感器的最大检测范围；
在储罐外壁上以小于所述最大检测范围的步进不断移动所述声传感器，进行LNG泄漏检测。
可选地，所述将声传感器的检测面悬空，利用与所述声传感器连接的声发射主机检测系统噪声幅度并确定信号采集门槛值，具体包括：
将声传感器的检测面悬空，利用与所述声传感器连接的声发射主机进行声信号采集，将采集所得声信号的最大幅度记为系统噪声幅度m1dB；
将信号采集门槛值设置为k1＝m1+1dB。
可选地，将所述声传感器安装于储罐外壁的外侧，根据所述信号采集门槛值采集环境噪声幅度，具体包括：
将所述声传感器安装于储罐外壁的外侧，在至少四处不同位置进行声信号采集，仅采集幅度高于k1的声信号；
对比各个位置声信号的强度，将分布范围相同的声信号的最大幅度记为环境噪声幅度m2dB。
可选地，根据所述模拟声源距所述声传感器0.1m时的声发射信号幅度和所述模拟声源距所述声传感器xm时的声发射信号幅度计算声发射信号横穿储罐外壁的衰减系数，具体包括：
根据所述模拟声源距所述声传感器0.1m时的声发射信号幅度m3和所述模拟声源距所述声传感器xm时的声发射信号幅度m4，采用公式ɑ＝(m3-m4)/(x-0.1)计算声发射信号横穿储罐外壁的衰减系数ɑ。
可选地，根据所述环境噪声幅度和所述衰减系数确定所述声传感器的最大检测范围，具体包括：
根据所述环境噪声幅度m2和所述衰减系数ɑ，采用公式L＝(mmax-m2)/ɑ确定所述声传感器的最大检测范围L；其中，mmax为储罐衬板泄漏声信号的最大幅度。
可选地，所述在储罐外壁上以小于所述最大检测范围的步进不断移动所述声传感器，进行LNG泄漏检测，具体包括：
将所述声传感器放置于与储罐内预埋件同一径线位置，在储罐外壁上以小于L的步进不断移动所述声传感器，并在每个步进位置采集预设时间的声信号；
确定单位时间内所采集的声信号数量最多且强度最大的步进位置为LNG泄漏位置。
可选地，所述声传感器为压电声传感器或光纤声传感器。
可选地，所述模拟声源为断铅信号或声发射传感器激发的信号。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供了一种全容式LNG储罐泄漏的声发射检测方法，首先利用声传感器检测系统噪声幅度以及环境噪声幅度；随后利用声传感器采集模拟声源距声传感器0.1m时的声发射信号幅度和模拟声源距声传感器xm时的声发射信号幅度并计算声发射信号横穿储罐外壁的衰减系数；根据环境噪声幅度和衰减系数确定声传感器的最大检测范围；最后在储罐外壁上以小于最大检测范围的步进不断移动声传感器，进行LNG泄漏检测。本发明方法能够在不开罐、不停机的情况下实现LNG泄漏的高精度无损检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的全容式LNG储罐泄漏的声发射检测方法流程图；
图2为本发明提供的检测过程中全容式LNG储罐正视图。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种全容式LNG储罐泄漏的声发射检测方法，能够实现对LNG泄漏的高精度无损检测。
当LNG储罐的衬板产生穿透性裂纹或者孔洞等缺陷时，LNG气体将向外流出发生泄漏，期间甚至伴随保温层的珍珠岩等填充料的流出。而LNG气体向外通过裂纹或者缺陷向外喷射时会形成声发射源，声发射源产生的声发射信号(简称声信号)经过衬板和混凝土将传播至混凝土外壁外侧引起位移。因此本发明选用合适的压电声传感器或者光纤声传感器对LNG储罐外壁外侧进行扫查，通过分析采集所得的声信号特征，可检测储罐是否泄漏并进行泄漏点位置的确定。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明提供的全容式LNG储罐泄漏的声发射检测方法流程图，如图1所示，本发明提供的一种全容式LNG储罐泄漏的声发射检测方法，包括：
步骤1：将声传感器的检测面悬空，利用与所述声传感器连接的声发射主机检测系统噪声幅度并确定信号采集门槛值。
作为一种具体的实施例，声传感器可以为压电声传感器或光纤声传感器。
将声传感器与声发射主机连接，利用声传感器探测声发射信号，利用声发射主机来采集和分析声发射信号。将声传感器的检测面悬空，通过声发射主机进行声信号采集，并将采集所得声信号的最大幅度记为系统噪声幅度m1dB；此时，设置信号采集门槛值为k1＝m1+1dB。
步骤2：将所述声传感器安装于储罐外壁的外侧，根据所述信号采集门槛值采集环境噪声幅度。
具体地，将声传感器安装于储罐外壁的外侧，在至少四处不同位置进行声信号采集，且仅采集幅度高于信号采集门槛值k1的声信号。若所使用的声传感器采集不到幅度高于k1的声信号，则更换频率更低的声传感器，直至采集得到的环境噪声幅度不小于k1。
对比各个位置声信号的强度，若储罐检测的位置均未发生泄漏，则各处声信号具有相同的分布范围，此时将分布范围相同的声信号的最大幅度记为环境噪声幅度m2dB。同时为避免由于声传感器采集精度不高所导致的声信号的漏采，调整信号采集门槛值为k2＝m2-ndB，n＝1～4，k2≥k1，保证在后续步骤所采集的声信号幅度均大于k2。
步骤3：利用模拟声源分别在距所述声传感器0.1m和xm处激发声信号，利用所述声传感器采集所述模拟声源距所述声传感器0.1m时的声发射信号幅度和所述模拟声源距所述声传感器xm时的声发射信号幅度；其中，xm为储罐外壁的厚度。
步骤4：根据所述模拟声源距所述声传感器0.1m时的声发射信号幅度和所述模拟声源距所述声传感器xm时的声发射信号幅度计算声发射信号横穿储罐外壁的衰减系数。
作为一种具体的实施例，以断铅信号或者其它信号源(如声发射传感器激发的信号)作为模拟声源来产生激发声信号，并利用声传感器采集上述声信号。
其中，模拟声源距声传感器0.1m时，声传感器采集所得的声信号幅度为m3dB；模拟声源距声传感器xm时，声传感器采集所得的声信号幅度为m4dB，采用公式ɑ＝(m3-m4)/(x-0.1)计算声发射信号横穿储罐外壁的衰减系数ɑ。
步骤5：根据所述环境噪声幅度和所述衰减系数确定所述声传感器的最大检测范围。
作为一种具体的实施例，根据环境噪声幅度m2和所述衰减系数ɑ，采用公式L＝(mmax-m2)/ɑ确定所述声传感器的最大检测范围L；其中，mmax为储罐衬板泄漏声信号的最大幅度。
步骤6：在储罐外壁上以小于所述最大检测范围的步进不断移动所述声传感器，进行LNG泄漏检测。
作为一种具体的实施例，由于衬板产生的声信号由预埋件传输至储罐外壁的外侧，因此将声传感器放置于与储罐内预埋件同一径线位置，使得声信号传输距离最短，减少由于传播距离导致的衰减。
如图2所示，将与储罐内预埋件同一径线位置作为扫查区域，在储罐外壁上以小于L的步进不断移动声传感器，并在每个步进位置采集预设时间的声信号，采集预设时间应不小于1min。当声传感器靠近储罐泄漏点附近时，单位时间内所采集的声信号数量显著增多，强度增大；因此，可以在泄漏点附近处，缩短步进，直至找到一个单位时间内所采集的声信号数量最多且强度最大的步进位置，即可确定LNG泄漏位置。
因此，本发明提供的一种全容式LNG储罐泄漏的声发射检测方法，能够实现在不开罐、不停机的情况下实现LNG泄漏的高精度无损检测。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种全容式LNG储罐泄漏的声发射检测方法，其特征在于，包括：
将声传感器的检测面悬空，利用与所述声传感器连接的声发射主机检测系统噪声幅度并确定信号采集门槛值；
将所述声传感器安装于储罐外壁的外侧，根据所述信号采集门槛值采集环境噪声幅度；
利用模拟声源分别在距所述声传感器0.1m和x m处激发声信号，利用所述声传感器采集所述模拟声源距所述声传感器0.1m时的声发射信号幅度和所述模拟声源距所述声传感器x m时的声发射信号幅度；其中，x m为储罐外壁的厚度；
根据所述模拟声源距所述声传感器0.1m时的声发射信号幅度和所述模拟声源距所述声传感器x m时的声发射信号幅度计算声发射信号横穿储罐外壁的衰减系数；
根据所述环境噪声幅度和所述衰减系数确定所述声传感器的最大检测范围；
在储罐外壁上以小于所述最大检测范围的步进不断移动所述声传感器，进行LNG泄漏检测。
2.根据权利要求1所述的全容式LNG储罐泄漏的声发射检测方法，其特征在于，所述将声传感器的检测面悬空，利用与所述声传感器连接的声发射主机检测系统噪声幅度并确定信号采集门槛值，具体包括：
将声传感器的检测面悬空，利用与所述声传感器连接的声发射主机进行声信号采集，将采集所得声信号的最大幅度记为系统噪声幅度m1dB；
将信号采集门槛值设置为k1＝m1+1dB。
3.根据权利要求2所述的全容式LNG储罐泄漏的声发射检测方法，其特征在于，将所述声传感器安装于储罐外壁的外侧，根据所述信号采集门槛值采集环境噪声幅度，具体包括：
将所述声传感器安装于储罐外壁的外侧，在至少四处不同位置进行声信号采集，仅采集幅度高于k1的声信号；
对比各个位置声信号的强度，将分布范围相同的声信号的最大幅度记为环境噪声幅度m2dB。
4.根据权利要求3所述的全容式LNG储罐泄漏的声发射检测方法，其特征在于，根据所述模拟声源距所述声传感器0.1m时的声发射信号幅度和所述模拟声源距所述声传感器x m时的声发射信号幅度计算声发射信号横穿储罐外壁的衰减系数，具体包括：
根据所述模拟声源距所述声传感器0.1m时的声发射信号幅度m3和所述模拟声源距所述声传感器x m时的声发射信号幅度m4，采用公式ɑ＝(m3-m4)/(x-0.1)计算声发射信号横穿储罐外壁的衰减系数ɑ。
5.根据权利要求4所述的全容式LNG储罐泄漏的声发射检测方法，其特征在于，根据所述环境噪声幅度和所述衰减系数确定所述声传感器的最大检测范围，具体包括：
根据所述环境噪声幅度m2和所述衰减系数ɑ，采用公式L＝(mmax-m2)/ɑ确定所述声传感器的最大检测范围L；其中，mmax为储罐衬板泄漏声信号的最大幅度。
6.根据权利要求5所述的全容式LNG储罐泄漏的声发射检测方法，其特征在于，所述在储罐外壁上以小于所述最大检测范围的步进不断移动所述声传感器，进行LNG泄漏检测，具体包括：
将所述声传感器放置于与储罐内预埋件同一径线位置，在储罐外壁上以小于L的步进不断移动所述声传感器，并在每个步进位置采集预设时间的声信号；
确定单位时间内所采集的声信号数量最多且强度最大的步进位置为LNG泄漏位置。
7.根据权利要求1所述的全容式LNG储罐泄漏的声发射检测方法，其特征在于，所述声传感器为压电声传感器或光纤声传感器。
8.根据权利要求1所述的全容式LNG储罐泄漏的声发射检测方法，其特征在于，所述模拟声源为断铅信号或声发射传感器激发的信号。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116448338B (zh) | 2024-01-30 |
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