Analysis of possibility of phase shift model usage for identification of gas leakage from pipeline with corrective elements

• Autorzy: Grądzki Rafał , Golak Karol , Lindstedt Paweł

Identyfikatory

DOI

10.2478/jok-2019-0091

Warianty tytułu

PL

Analiza możliwości wykorzystania modelu w postaci przesunięcia fazowego do widmowej identyfikacji wypływu gazu z gazociągu z badawczymi korektorami

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Proposed method of leakage identification uses a parametric model in the form of signals phase shift (φ). Signals from the test stand will be used: r₁, r₂ - signals from the corrective elements connected to the tested pipeline, pressure signals x, mass flow y and simulated mass flow y_w. For these signals, their auto and cross power spectral densities are determined: S_xx, S_yy, S_rr, S_xy, S_xr, S_yr, which are the basis to determine spectral transfer functions described as the relations between these signals and next the phase shifts (φ). Thanks that, we get a large set of transfer functions, hence a large set of phase shifts between the measured.

PL

Zaproponowana metoda wykorzystuje model parametryczny w postaci różnicy przesunięć fazowych sygnałów (φ). Wykorzystane zostaną sygnały ze stanowiska laboratoryjnego: r₁ i r₂ – sygnały z korektorów dołączonych do rurociągu, ciśnienie x, masowe natężenie przepływu y oraz symulowane masowe natężenie wypływu y_w. Dla tych sygnałów wyznacza się gęstości widmowe mocy własne i wzajemne: S_xx, S_yy, S_rr, S_xy, S_xr, S_yr itp., a następnie transmitancje widmowe opisujące relacje między tymi sygnałami oraz ich przesunięcia fazowe (φ). Dzięki temu otrzymuje się liczny zbiór transmitancji, a stąd liczny zbiór przesunięć fazowych między mierzonymi sygnałami.

Słowa kluczowe

EN

diagnostics; corrective element; weak interactions; amplitude gain; phase shift

PL

diagnostyka; korektor; słabe interakcje; wzmocnienie amplitudowe; przesunięcie fazowe

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONBiN
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 49, iss. 4
• Strony: 363--381
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Grądzki Rafał

• Bialystok University of Technology (Politechnika Białostocka)

autor

Golak Karol

• Bialystok University of Technology (Politechnika Białostocka)

autor

Lindstedt Paweł

• Air Force Institute of Technology (Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych)

Bibliografia

• 1. Abdulimen K.E., Susu A.A.: Liquid pipeline leak detection system: model development and numerical simulation. Chemical Engineering Journal, Vol. 97, Iss. 1, 2004.
• 2. Colombo A.F., Lee P., Karney B.W.: A selective literature review of transient-based leak detection methods. Journal of Hydro-Environment Research, Vol. 2, No. 4, 2009.
• 3. Ferrante M., Brunone B.: Pipe system diagnosis and leak detection by unsteady-state tests. 2. Wavelet analysis. Advances in Water Resources, Vol. 26, No. 1, 2003.
• 4. Ghazali M.F., Beck S.B.M., Shucksmith J.D., Boxall J.B., Staszewski W.J.: Comparative study of instantaneous frequency based methods for leak detection in pipeline networks. Mechanical Systems and Signal Processing, Vol. 29, 2012.
• 5. Grądzki R., Golak K., Lindstedt P., Bartoszewicz B.: Reasons for the experimental research of gas outflows based on the signals of weak interactions between the tested model of the gas pipeline, and tested equalizer. Journal of KONBiN, Vol. 34, Iss. 1, 2015, DOI 10.1515/jok-2015-0022.
• 6. Grądzki R., Golak K., Lindstedt P.: Basics of the Corrective - Resonant Spectral Method of Gas Flow Identification from the Damaged Pipeline and its Experimental Verification. Journal of KONBiN, Vol. 44, 2017, DOI 10.1515/jok-2017-0066.
• 7. Grądzki R., Golak K., Lindstedt P.: Parametric and nonparametric diagnostic models for blades in the rotating machinery with environment elimination. Journal of KONES Vol. 23, nr 2, 2016.
• 8. Hao J., Zhang L., Wei L., Ding Q.: Integrated leakage detection and localization model for gas pipelines based on the acoustic wave method. Journal of Loss Prevention in the Process Industries, Vol. 27, 2014.
• 9. Kowalczuk Z., Gunawickrama K.: Detekcja i lokalizacja wycieków w rurociągach przesyłowych. W: J. Korbicz, J. Kościelny, Z. Kowalczuk, W. Cholewa (red.): Diagnostyka procesów. Modele metody sztucznej inteligencji, zastosowania. WNT, Warszawa, 2002.
• 10. Laurentys C.A., Bomfim C.H.M., Menezes B.R., Caminhas W.M.: Design of a pipeline leakage detection using expert system: A novel approach. Journal Applied Soft Computing, Vol. 11, Iss. 1, 2011.
• 11. Lee P.J., Vítkovský J.P., Lambert M.F., Simpson A.R., Liggett J.A.: Frequency domain analysis for detecting pipeline leaks. Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 131, No. 7, 2005.
• 12. Li S., Wen Y., Li P., Yang J.: Leak location in gas pipelines using cross- time frequency spectrum of leakage-induced acoustic vibrations. Journal of Sound and Vibration, Vol. 333, No. 17, 2014.
• 13. Lindstedt P., Grądzki R.: Model for blade diagnosis in a working rotor machine employing the method of virtual elimination of stochastic environment. Archive of Mechanical Engineering, Vol. 58, Nr 3, 2011.
• 14. Lindstedt P.: Słabe interakcje w procesie diagnozowania wycieków z układów hydraulicznych. Prace Naukowe Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych, nr 10, 2000.
• 15. Lindstedt P.: The method of complex worthiness assessment of an engineering object in the process of its use and service. Solid State Phenomena, Vol. 144/2009, Trans Tech Publications, Switzerland 2009.
• 16. Lindstedt P.: Weak interactions between objects in the signal-based and parametric diagnostics of transport-dedicated complex engineering systems. Aircraft Engineering and Aerospace Technology, Vol. 77, Nr 3, 2005.
• 17. Liu P.T., Gong R.K., Gong Y.H., Wang C.H.: A Gas Pipeline Leakage Diagnosis of Fusing BP Neural Network Basing on WSN and D-S Theory. Applied Mechanics and Materials, V. 541-542, 2014.
• 18. Ostapkowicz P.: Signals of weak interobject interactions in diagnosing of lekages from pipelines. Eksploatacja i niezawodność, nr 33, 1/2007.
• 19. Rajtar J.M., Muthiah R.: Pipeline leak detection system for oil and gas flowlines. Journal of Manufacturing Science and Engineering, Transactions of the ASME, Vol. 119, no. 1, 1997.
• 20. Rashid S., Qaisar S., Saeed H., Felemban E.: Performance analysis of leak detection algorithm in long range pipeline networks using transform analysis. Proceedings of the IEEE Conference on Systems, Process and Control (ICSPC '13).
• 21. Saeed H., Ali S., Rashid S., Qaisar S., Felemban E.: Reliable monitoring of oil and gas pipelines using wireless sensor network (WSN), Proceedings of the IEEE 9th International System of Systems Engineering Conference, 2014.
• 22. Scott S.L., Barrufet M.A.: Worldwide Assessment of Industry Leak Detection Capabilities for Single & Multiphase Pipelines. Project Report Prepared for the Minerals Management Service, OTRC Library Number: 8/03A120, University of Texas, Austin, 2003.
• 23. Sivathanu Y.: Natural Gas Leak Detection in Pipelines. U.S. Department of Energy, National Energy Technology Laboratory, 2003.
• 24. Sobczak R.: Lokalizacja nieszczelności w rurociągach metodą śledzenia czół fal ciśnienia, Przemysł Chemiczny, nr 83, 6/2004.
• 25. Yang Z., Liu M., Shao M., Ji Y.: Research on Leakage Detection and Analysis of Leakage Point in the Gas Pipeline System, Open Journal of Safety Science and Technology Vol. 1, No. 3, Pub. Date: December 30, 2011.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).