نشریه فناوری آزمون‌های غیرمخرب

نشریه فناوری آزمون‌های غیرمخرب

بررسی آزمایشگاهی نشتی سیال در لوله ها به روش پردازش سیگنال های دریافتی نشرآوایی صوتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تفرش
10.30494/jndt.2026.545530.1169
چکیده
یکپارچگی سامانه‌های لوله‌کشی در بسیاری از صنایع، به‌سبب جابه‌جایی طیف گسترده‌ای از سیالات، اهمیت حیاتی دارد و وقوع نشتی می‌تواند عملیات را مختل کرده، ایمنی را کاهش دهد و هزینه‌های نگه‌داری را افزایش دهد. در این پژوهش، با تکیه بر روش نشر آوایی «آکوستیک امیشن» به‌عنوان رویکردی غیرمخرب، حساس به عیوب کوچک و سازگار با پایش پیوسته، یک سامانه آزمایشگاهی شامل لوله‌های فولادی گالوانیزه حامل آبِ تحت فشار ساخته شد تا رفتار آکوستیکی نشتی در شرایط کنترل‌شده بررسی شود و پارامترهایی نظیر فشارآب، قطر نشتی قطر لوله به عنوان متغیر مورد پژوهش قرار گیرد. شکل‌موج‌های آکوستیک امیشن توسط سنسورهای نصب‌شده در فواصل تعیین‌شده گردآوری و ثبت شد. پس از کاهش نویز و اعمال فیلتر گذرباند متناسب با پهنای‌باند سنسور، ویژگی‌های زمانی و آماری و طیفی (دامنه، رویدادها، نرخ رشد سیگنال‌ها، انرژی سیگنال و غیره) استخراج شد و با اتکا به این ویژگی‌ها، مؤلفه‌های مرتبط با نشتی از اغتشاش‌های زمینه‌ای و آشفتگی جریان و ارتعاشات مکانیکی تفکیک گردید. تحلیل‌های نموداری در شش حالت نشان داد که فشار سیال، قطر لوله و قطر دهانه نشتی به‌طور سیستماتیک بر پاسخ آکوستیکی اثرگذارند؛ به‌گونه‌ای که با افزایش فشار یا بزرگ‌تر شدن دهانه نشتی، دامنه‌ها و نرخ رخدادها افزایش یافته و نقش قطر لوله در تعدیل انتشار و میرایی آشکار می‌شود. در مجموع، یافته‌ها آکوستیک امیشن را به‌عنوان روشی غیرمخرب و سریع برای پایش سلامت خطوط لوله و تشخیص زودهنگام نشتی تأیید می‌کند. جریانِ کارِ ترکیبیِ «تشخیص مبتنی بر ویژگی» و «تحلیل حساسیت نسبت به پارامترهای فیزیکی کلیدی» زیربنایی عملی برای پایش برخط فراهم می‌آورد. نتایج نشان می‌دهند که کالیبراسیون متناسب با هندسه لوله و ویژگی‌های سیال و ادغام سامانه آکوستیک امیشن در برنامه‌های بررسی وپایش تجهیزات، برای کاهش زمان تست و ریسک ضروری است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Experimental investigation of fluid leakage in pipes by signal processing of acoustic emission signals

نویسندگان English

Mohammad kalantari
Hossein Heidary
Department of Mechanical Engineering, Tafresh University, Tafresh
چکیده English

The integrity of piping systems is of critical importance across many industries due to the transportation of a wide range of fluids. The occurrence of leaks can disrupt operations, compromise safety, and significantly increase maintenance costs. In this study, the Acoustic Emission (AE) technique was employed as a non destructive, defect sensitive, and continuously monitorable approach to investigate leak behavior .A laboratory scale experimental setup was developed using pressurized water flowing through galvanized steel pipes to evaluate the acoustic characteristics of leakage under controlled conditions. Key parameters such as fluid pressure, leak orifice diameter, and pipe diameter were considered as independent variables. Acoustic Emission waveforms were collected and recorded using sensors installed at predetermined distances along the pipeline .Following noise reduction and the application of an appropriate band pass filter matched to the sensor bandwidth, time domain, statistical, and frequency domain features(ncluding amplitude, event counts, signal rise time, and signal energy)were extracted. These features enabled the discrimination of leak related acoustic signatures from background disturbances such as flow turbulence and mechanical vibrations .Graphical analyses conducted under six experimental conditions demonstrated that fluid pressure, pipe diameter, and leak orifice diameter systematically influence the acoustic response. Specifically, increasing the internal pressure or enlarging the leak aperture led to higher signal amplitudes and event rates. Furthermore, pipe diameter played a significant role in wave propagation characteristics and attenuation behavior .Overall, the findings validate Acoustic Emission as a rapid and reliable non destructive technique for structural health monitoring of pipelines and early leak detection. The integrated workflow combining feature based detection with sensitivity analysis of key physical parameters provides a practical foundation for real time (online) monitoring. The results further indicate that proper calibration with respect to pipe geometry and fluid properties, along with integration of AE systems into inspection and condition monitoring programs, is essential for reducing testing time and operational risk.

کلیدواژه‌ها English

acoustic emission (AE)
leak
Experimental setup
signal
sensor

  • تاریخ دریافت 25 شهریور 1404
  • تاریخ بازنگری 24 تیر 1405
  • تاریخ پذیرش 12 مهر 1405