[发明专利]基于多传感器管道介质中颗粒含量检测方法及系统

说明书

本发明公开了基于多传感器管道介质中颗粒含量检测方法及系统，属于管道无损检测技术领域，方法包括：建立冲击管壁的固体颗粒含量测量模型；根据声发射信号的特征信息进行分类处理，得到管道中通过的介质含有颗粒和不含颗粒的时段；基于颗粒含量测量模型对管道中含有颗粒的时段冲击管壁的颗粒含量进行累加计算，得到管道的测量颗粒含量。本发明管道前后的损失能量与颗粒含量进行关联以此建立一种新的颗粒含量测量模型，基于声发射信号实现了冲击管壁颗粒含量的准确计算，结合管道壁厚信息能够预测管道的使用寿命，填补了气力输送管道寿命监测领域的技术空白。

技术领域

本发明涉及管道无损检测技术领域，尤其涉及基于多传感器管道介质中颗粒含量检测方法及系统。

背景技术

石油化工生产及其他行业用管道输送介质如气体介质、流体介质时,介质中的颗粒不可避免的对管道造成冲蚀，固体颗粒对水平和垂直管道的磨损是轻微的，然而在离心力和惯性力的作用下，在管道弯头部分以射流形式碰撞弯头侧壁，致使对弯头局部磨损严重。为了保障管道的运行安全，需对管道内冲击管壁的颗粒含量进而计算，结合管道壁厚信息以此对管道有效工作寿命进行评估。

无损检测方法在工业结构健康监测中得到了良好的应用，声发射(AE)作为一种在金属物体材料中检测裂纹产生的声波信号的非侵入无损检测方法，能够良好适应上述气力输运管道检测环境。AE突出的特点在于无需发射源、检测范围广、能整体探测和评价整个结构中活性缺陷的状态；与普通的超声检测不同，AE采用被动检测的方法，并将机械能转换为声能，而不是自己主动产生声能，在一定程度上能够减小检测成本开销。

然而AE信号是由材料产生的机械能，对材料敏感，且易受机电噪声干扰。声发射的不可逆性，使得实验过程的声发射信号不可能通过多次加载重复获得。噪声越大，有用的声波信号越不明显，越容易淹没在噪声中。在实际管道气流中颗粒含量测量过程中，测量环境很复杂，噪声无法从根源处避免，如何有效提取目标信号是当下面临的技术瓶颈之一；其次，将声发射技术应用至管道颗粒含量计算研究较少，具体数据处理方式还不明确，因此如何基于声发射信号实现管道颗粒含量的准确计算是目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中无法基于声发射信号实现管道颗粒含量的准确计算的问题，提供了基于多传感器管道介质中颗粒含量检测方法及系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：基于多传感器管道介质中颗粒含量检测方法，所述方法包括以下步骤：

根据颗粒冲击管道前后声发射信号的特征信息，结合管道中介质运动参数获取颗粒冲击管道前后的损失能量，进而建立冲击管壁的颗粒含量测量模型；

根据声发射信号的特征信息进行分类处理，得到管道中通过的介质含有颗粒和不含颗粒的时段；

基于颗粒含量测量模型对管道中含有颗粒时段冲击管壁的颗粒含量进行累加计算，得到管道的测量颗粒含量。

在一示例中，所述得到管道的测量颗粒含量后还包括：

结合测量颗粒含量与实际颗粒含量，对颗粒含量测量模型中模型参数进行线性回归处理，进而对模型参数进行修正；

基于修正模型参数后的颗粒含量测量模型对含颗粒段管道中冲击管壁的颗粒含量进行累加计算，得到实际颗粒含量。

在一示例中，所述对模型参数进行修正还包括：

结合实际颗粒含量，拟合管道处于不同压强状态下模型参数与压强变化的映射关系；

根据管道当前所处压强选取对应的模型参数进行颗粒含量计算。

在一示例中，所述建立冲击管壁的颗粒含量测量模型包括以下子步骤：

获取管道中介质速度v；

获取通过管道弯头的颗粒子的质量率m_t；