双谱在城市地下燃气管道泄漏检测中应用研究
张彬 汪剑鸣
(天津工业大学信息与通讯工程学院，天津300160)
摘要：由于城市地下燃气管网压力较低。环境噪声复杂，泄露信号微弱，使得泄漏信号难于用基于二阶累积量理论的信号处理手段检测。根据高阶累积量及双谱理论，将双谱应用于高斯噪声下的非高斯信号检测，通过直接法得甜双谱的估计值，并利用二维窗来提高双谱的频率分辨率，然后根据实际情况建立了相应的假设检验模型。实验结果表明，该方法可有效地检测出低压燃气管网的泄漏信号，检测距离不小于20m。
[关键词] 双谱；城市地下燃气管网；低压燃气管网；泄漏检测；声发射
1．引言
作为一种清洁、高效的能源，天然气越来越受到人们的关注。随着西气东输工程的推进，中俄、中土等天然气供应的签订，以及城市和乡村的天然气置换工程的启动，天然气管网的铺设也在随之进行。天然气管网的泄漏有着隐蔽性、流动性、爆炸性等特点，与其它管道(输水管道、输油管道)相比较而言，天然气管网的泄漏更具危险性。天然气的消费终端是城市居民用户，为了将天然气输送到城市的每个居民家中，就必然要铺设错纵复杂的城市地下天然气管网。仅就京津两地来讲，到2006年底，北京城市管网总长约为7400km，天津城市管网总长约为5000km。不仅如此，京津两地的城市地下管网工程仍然在进行过程中。城市是人口分布密集地，而天然气又具有易燃易爆等属性，一旦发生泄漏，不仅扰乱了人民正常的生产生活，而且存在着人身伤亡的危险。仅2007年5月，全国就有几十起天然气管网泄漏、爆炸事故。及时的发现泄漏，并准确的对漏点进行定位，无论从人身安会角度，还是从经济方面考虑，都是急待解决的问题。对城市地下燃气管网的泄漏检测，目前主要采用可燃性气体检测仪和窨井，其主要缺点是不能够对管线进行实时在线监测，另外一个缺点是定位过程繁杂、不准确。国内、外都正在积极开展各项城市管网泄漏监测技术的研究，比较有前景的几种方法有：声发射监测技术，光纤检测技术以及阴极保护技术。从实时性和简单性(如无需附加太量施工)层面上讲，声发射监测技术最具诱惑性。
2．检测原理简述
由于输气燃气管道管内外存在压差，一旦管道发生破损。气体从压力高的管内向压力低的管外逃逸，由此引发管壁的振动，有学者将这种振动归于广义声发射范畴。在这种情况下，管壁只作为波的传播介质，并没有能量的积累和释放过程。泄漏所产生的声波，沿着管壁向两端传播，泄漏点的两端安装声发射传感器，就有可能检测到该声波，由此可判断是否有泄漏产生并对泄漏点进行定位[1~3]。城市地下燃气管网的压力很低，城镇燃气设计规范》GB50028—2006中规定，城镇中压管网的压力为0.01
