음향의 충격 응답을 이용한 긴 관로 내의 누설의 위치 및 크기 추정

Abstract

자원 및 에너지의 낭비를 방지하는 관점에서 파이프 라인의 누출에 대한 예방 및 진단은 중요하다. 특히, 매우 긴 길이 및 다중 분기 파이프 라인과 관련된 많은 실제 시스템에 대해 누설 탐지는 어렵다. 본 연구는 파이프 라인 시스템의 누설이 음향의 반사를 야기하는 불연속부로 작용함을 기반으로 한다. 푸리에 변환 된 충격 응답 함수에 의해 얻어진 압력 반사 계수는 파이프 라인의 모든 불연속부로부터의 반사 정보를 포함한다. 그리고, 윈도우 함수를 국부 위치에 적용하고 푸리에 변환을 수행함으로써, 누설의 압력 반사 계수가 추정 될 수 있다. 또한, 누출의 크기는 이론적 모델에서 계산 된 반사 계수와 비교하여 추정하였다. 실험은 9.34, 14.50, 23.50 및 29.70 m에 위치한 1, 2, 3 및 4 mm 원형 누설로 수행하였다. 최대 위치 추정 오차는 29.70 m에 위치한 1 mm 누설에 대해 0.021 m입니다. 크기 추정은 2, 3 및 4 mm 누출에 대해 수행하였다. 누출의 탐지 기준은 충격응답함수상에 나타나는 리플의 99 % 신뢰 구간으로부터 정의하였다. 이 기준으로는 0.5mm보다 작은 누출을 감지 할 수 없었다. 1mm 원형 누설의 경우 최고 점을 지수 함수에 맞추고 나서 99 % 신뢰 구간을 갖는 교차점을 탐지 한계로 정의하였다. 탐지한계는 저주파 영역을 많이 포함할수록 증가하였다. 직사각형 형태의 누설 탐지 실험은 종횡비가 1, 2.25, 4, 9 인 축 방향 및 횡단 방향의 누출에 대해 수행하였다. 결과적으로 작은 사각형 누설은 집중 매개 변수 모델에 추정할 수 있었다. 또한 동일한 유효 단면적의 원형 누설로 직사각형 누설을 가정하여 크기 추정이 가능하였다. 다중 누설의 영향으로는 다중 반사 신호 및 투과에 의한 반사 신호 감소가 포함됩니다. 다중 누출의 영향은 3 mm보다 작은 누출에 대해서는 무시할 수 있었다. 실험에서 분기관 신호의 IRF는 분기관의 첫 번째 및 두 번째 반사 신호를 사용하여 추정 할 수 있었다. 이때 추정 오차는 8.83 %였다. 마지막으로 분기 신호를 제외한 충격응답함수는 원본 충격응답함수에서 추정 된 분기 충격응답함수를 제거하여 얻을 수 있습니다. 재구성 된 충격응답함수에서, 분기관 신호에 의한 누설 신호의 이동이 보상 되었다.