Leakage detection from liquid transmission pipelines using improved pressure wave technique

• Autorzy: Ostapkowicz P.

Warianty tytułu

PL

Diagnozowanie nieszczelności w rurociągach przesyłowych cieczy z wykorzystaniem zmodyfikowanej metody opartej na detekcji fal ciśnienia

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

This paper deals with leak detection in liquid transmission pipelines. It focuses on improving the efficiency of a method based on negative pressure wave detection. A new algorithm for pressure wave monitoring has been proposed. The algorithm is aimed to precisely capture the corresponding characteristic points in the signal sequence of negative pressure waves caused by leakage. It uses median filtering of the calculating deviations of pressure signals measured along the pipeline. Adaptive alarm thresholds with reduced margins, based on statistical analysis of the calculating deviations of pressure signals, were used. Additionally, the algorithm is supported by a set of functions base on the calculation of the cross-correlation of the deviations which represent pressure signals from neighboring transducers. The developed technique has been tested on a physical model of pipeline. The pipeline is 380 meters long and 34 mm in internal diameter, and is made of polyethylene (PEHD) pipes. The medium pumped through the pipeline was water. Tests proved, that the proposed solution is sensitive to small leaks and resistant for false alarm (occurring disturbances). It is also capable of localizing the leak point with satisfactory accuracy, without significant delay.

PL

Artykuł dotyczy zagadnień diagnozowania wycieków z rurociągów przesyłowych cieczy. Skupia się na polepszaniu skuteczności metody opartej na detekcji fal ciśnienia. Zaproponowano nowy algorytm do monitorowania fal ciśnienia. Algorytm jest ukierunkowany na precyzyjną identyfikację charakterystycznych punktów na przebiegach sygnałów ciśnienia reprezentujących fale wywołane przez zaistniały wyciek. Działanie algorytmu jest oparte o filtrację medianową residuów wyznaczanych dla sygnałów ciśnienia mierzonych wzdłuż rurociągu. Zastosowano adaptacyjne progi alarmowe, obliczane na podstawie analizy statystycznej. Dodatkowo, algorytm wspomagany jest przez wykorzystanie zbioru funkcji korelacji wzajemnej pomiędzy obliczanymi residuami reprezentującymi sygnały ciśnienia z sąsiednich przetworników pomiarowych. Zaproponowane rozwiązanie zostało przetestowane na fizycznym modelu rurociągu, którym tłoczono wodę. Rurociąg ma 380 m długości, średnicę wewnętrzną 34 mm i został wykonany z rur z polietylenu (PEHD). Wyniki badań udowodniły, że proponowane rozwiązanie jest wrażliwe na małe wycieki i odporne na fałszywe alarmy (występujące zakłócenia). Pozwala na zadawalająco dokładną lokalizację wycieku, bez znaczących opóźnień czasowych.

Słowa kluczowe

EN

pipelines; leak detection and location; pressure wave detection

PL

rurociągi; wykrywanie i lokalizowanie wycieków; detekcja fal ciśnienia

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 16, no. 1
• Strony: 9--16
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz.

Twórcy

autor

Ostapkowicz P.

• Faculty of Mechanical Engineering, Bialystok University of Technology ul. Wiejska 45c, 15-351 Białystok, Poland

Bibliografia

• 1. Billman L, Isermann R. Leak detection methods for pipelines. Automatica 1987; 23: 381 - 385.
• 2. Han Li, De - Yun Xiao, Xiang Zhao. Morphological filtering assisted field - pipeline small leakage detection. Proceedings of the 2009 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics, San Antonio, TX, USA, October 2009.
• 3. Kowalczuk Z, Gunawickrama K. Detecting and locating leaks in transmission pipelines, in.: Korbicz K J, Koscielny J M, Kowalczuk Z, Cholewa W (Eds.). Fault Diagnosis: Models, Artificial Intelligence, Applications. Berlin: Springer - Verlag, 2004; 822 - 864.
• 4. Mitosek M. Mechanika płynów w inżynierii i ochronie środowiska. Warszawa: Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, 2001.
• 5. Ostapkowicz P. Signals of weak interobject interactions in diagnosing of lekages from pipelines. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2007; 33: 31-45.
• 6. Ostapkowicz P. Improving the efficiency of diagnosing of leaks from liquid transmission pipelines by using the new diagnostic information - the signals of weak interactions between objects. Solid State Phenomena 2009; 147 - 149: 492 - 497.
• 7. Ostapkowicz P. Lokalizacja nieszczelności w rurociągach przesyłowych cieczy z wykorzystaniem metody gradientowej – studium przypadku. Pomiary Automatyka Kontrola – Measurement Automation and Monitoring 2011; 57: 1311 - 1316.
• 8. Sobczak R. Lokalizacja nieszczelności w rurociągach metodą śledzenia czół fal ciśnienia. Przemysl Chemiczny – Chemical Industry 2004; 83: 296 - 299.
• 9. Turkowski M, Bratek A, Słowikowski M. Methods and systems of leak detection in long range pipelines. Journal of Automation, Mobile Robotics & Intelligent Systems 2007; 1: 39 - 46