Системы обнаружения утечек в нефте- и нефтепродуктопроводах
3.4 Акустический корреляционный метод
Корреляционный метод обнаружения утечек среды в трубопроводах и определения мест их расположения основан на измерении виброакустического сигнала, образующийся на месте утечки из-за давления жидкости, который распространяется в обе стороны трубопровода. Этот шум улавливается двумя датчиками, установленными на двух концах трубопровода. Если измерить с помощью 2-х канального анализатора взаимно-корреляционную функцию (далее по тексту - функцию кросскорреляции), то в этом случае можно определить разницу (задержку) по времени распространения сигнала от утечки до одного и до второго датчика.
Задержка определяется по максимуму функции кросскорреляции сигналов, измеренных датчиками. При известной скорости распространения сигнала (звука) по трубе и, зная расстояние между датчиками (колодцами, в которые они установлены), можно точно определить место расположения утечки с помощью элементарного расчета по формуле
,(3.5)
гдеL - расстояние между датчиками, м;
v - скорость распространения звука в трубе, м/с;
t - задержка по времени, определенная по максимуму функции кросскорреляции сигналов, измеренных двумя датчиками, с;
L1,2 - расстояние от утечки до одного (1) или другого (2) измерительного датчика, м.
Знак ± определяется тем, до какого из 2-х датчиков определяется расстояние от утечки, первого или второго.
Точность определения места утечки с помощью данного метода зависит от точности измерения временной задержки (точности идентификации максимума кросскорреляционной функции), точности измерения расстояния между датчиками и от точности определения скорости распространения сигнала утечки по трубопроводу.
Первое (c методической точки зрения наиболее важное) определяется совершенством измерительного прибора как электронного устройства и применяемыми в нем алгоритмами программной обработки сигналов. Второе - знанием трассы трубопровода. Третье - отклонениями скорости распространения звука по трубе от её усредненного значения (1200 м/с), которые зависят от материала и способа укладки труб, температуры, давления, природы перекачиваемой жидкости, структуры грунта и других.
При условии корректного проведения измерений и выполнении всех необходимых требований, касающихся данной технологии точность обнаружения и определения мест расположения утечек с помощью корреляционного метода очень высокая [5].