مکان یابی منبع نشت در لوله های تحت فشار با استفاده از روش نشر آوایی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک ساخت و تولید دانشگاه تبریز

2 گروه مهندسی مکانیک دانشکده ساخت و تولید دانشگاه تبریز

چکیده

برای اطمینان از عملکرد خطوط لوله، مخازن تحت فشار و همچنین عیوب موجود در ورق‌های صنعتی دو روش بازرسی مخرب و غیرمخرب وجود دارد. یکی از مسائل مهم در خطوط انتقال و مخازن تحت فشار مسئله نشت‌یابی می‌باشد. آزمون نشتی یکی از روش‌های آزمون‌های غیر مخرب است که مربوط به جابجایی سیال از محیط پرفشار به محیط کم فشار می‌باشد. ازجمله تکنیک‌های آزمون غیرمخرب، استفاده از روش نشر آوایی می‌باشد. جت خروجی باعث ارتعاش لوله و ایجاد امواج نشر آوایی در لوله می‌گردد. به دلیل فاصله متفاوت سنسورها از منبع نشت، اختلاف در زمان ثبت سیگنال ها توسط سنسورها بوجود می‌آید. اولین زمان رسیدن امواج به سنسورهای موجود در دو طرف منبع نشت و اختلاف زمان رسیدن امواج با استفاده از روش معیار اطلاعات آکاییک (Akaike Information Criteria) اندازه‌گیری می‌شود. در این تحقیق با دو سنسور نشر آوایی R15a امواج ساطع شده در دو طرف منبع نشت ثبت گردید. ابتدا آزمایشات نشت‌یابی با منبع نشت پیوسته بر روی یک لوله کربن استیل تحت فشار انجام گرفت. در مرحله بعد، آزمایشات برای مکان‌یابی منبع نشر آوایی بر روی ورق فولادی و با استفاده از منبع شبیه سازی شده نشر آوایی (شکستن نوک مداد) انجام شد. در هر مرحله تعداد 5 تست یرای هر حالت انجام پذیرفت و میانگین نتایج محاسبه شد. نتایج نشان میدهد که مکان نشت در لوله را می توان با میانگین خطای 4/1 % را تخمین زد. از طرف دیگر در ورق فولادی می توان مکان منبع نشر آوایی را با میانگین خطای 92/3 درصد به دست آورد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Leak Detection in Pressurized Pipe Using Acoustic Emission Method

نویسندگان [English]

  • Hesam Mehdikhani 1
  • Amir Mostafapour 2
  • Sina Zaer 1
1 faculty of mechanical engineering of tabriz university
2 faculty of mechanical engineering of tabriz university
چکیده [English]

There are two destructive and non-destructive inspection methods to ensure the operation of pipelines, pressure vessels and defects in industrial sheets. One of the important issues in oil and gas transmission lines and pressure vessels is leakage issue. The leak test is one of the non-destructive testing methods that relates to the entry or exit of a fluid from a high pressure environment to a low pressure environment. Acoustic emission is one of the non-destructive methods which is used for leakage locating. The jet produced due to leakage causes the pipe to vibrate and so acoustic waves will propagate through the pipe. Due to different source-sensor distances, acoustic sensors will capture the signals with time delay. In this study the first arriving time and so time delay between sensors can be estimated using Akaike Information Criteria method. Acoustic signals will capture using two R15a sensors located on two sides of leakage. In this study, first leakage tests were carried out on a pressurized pipe. The results showed that using AIC technique leakage location can be done with a mean error of 1.4%. In the next step, experiments were carried out to locate the acoustic source on a steel sheet. The results showed that using AIC method, an acoustic source location can be estimated with an average error of 3.92%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Acoustic Emission
  • Non-destructive test
  • Pressurized Pipe
  • Akaike information criteria

1- Rocha, M. 1989. Acoustic monitoring of pipeline leaks. ISA Calgary. Symposium paper. 283-290.

2- Shehadeh, M. Steel, J. Reuben, R. 2004. Acoustic emission source location for steel pipe & pipeline application: The role of arrival time estimation. I Meche. 220: 121-133.

3- Liu, J. Li, T. Liu, T. Yang, J. 2005.Vibration characteristic analysis of buried pipes using the wave propagation approach. Applied acoustics. 66: 353-364.

4- Scholy, J. Wilcox, P. Lee, C. Friswell, M. Wisnom, M. 2006. Acoustic emission in wide composite specimens. Adv. Master. Res. 13: 325-332.

5- Aljets, D. Chong, A. Wilcox, S. Holford, K. 2012. Acoustic emission source location on large plate-like structures using a local triangular sensor array. Mechanical Systems and Signal Processing. 30: 91-102.

6- Mostafapour, A. and Davoodi, S. 2014. Gas leak locating in steel pipe using wavelet transform and cross-correlation method. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 70: 1125-1135.

7- Yang, Y. Shin, T. Lee, S. 2014. Source location in plates based on the multiple sensors array method and wavelet analysis. Journal of Mechanical Science and Technology. 28: 1-8.

8- Mostafapour, A. Davoodi, S. Ghareaghaji, M. 2014. Acoustic emission source location in plates using wavelet analysis and cross time frequency spectrum. Ultrasonics. 54: 2055-2062.

9- Grabowski, K. Gawronski, M. Nakatanie, H. Packoa, P. Baranb, I. Spychalskic, W. Staszewskia, W. Uhla, T. Kundud, T. 2015. Distance-domain based localization techniques for acoustic emission sources: a comparative study, Proc. SPIE 9438, Health Monitoring of Structural and Biological Systems.

10- Sabzevari, S.A.H. and Moavenian, M. 2016. Locating the acoustic source in thin glass plate using low sampling rate data. Ultrasonics. 70: 1-11.

11- Ebrahimkhanlou, A. and Salamone, S. 2017. A probabilistic framework for single-sensor acoustic emission source localization in thin metallic plates. Smart materials and structures. 26:20-30.

12- A. Mostafapour, S. Davoodi, “Acoustic emission source locating in two‐layer plate using wavelet packet decomposition and wavelet‐based optimized residual complexity”, Structural control and health monitoring 25 (in press), https://doi.org/10.1002/stc.2048