Leakage detection from liquid transmission pipelines using improved pressure wave technique

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.

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.