Корейские ученые работают над предотвращением утечек воды из труб централизованного теплоснабжения

Изображение предоставлено: Канва

Автор: редакция E&T

Опубликовано в четверг, 22 декабря 2022 г.

Используя инструменты машинного обучения, обученные на основе информации от датчиков акустической эмиссии (АЭ) и акселерометра, исследовательская группа стремилась предотвратить опасные утечки.

Корейский институт гражданского строительства и строительных технологий (KICT) разработал новую технологию диагностики неисправностей для предотвращения утечек воды из труб централизованного теплоснабжения, которые поставляют энергию экологически чистым и экономичным способом.

КИКТ провел исследование по измерению аномальных сигналов трубопроводов с использованием как датчиков акустической эмиссии (АЭ), так и датчиков акселерометра, а также классификации сигналов с использованием машинного обучения для повышения точности обнаружения и диагностики различных аномалий, включая утечку воды.

Предотвращение подобных утечек может радикально повысить общественную безопасность. Трубопроводы централизованного теплоснабжения поставляют горячую воду с температурой до 120 ℃ при постоянном давлении от установки по производству горячей воды централизованного теплоснабжения до точки спроса.

Когда в одной из этих труб происходит утечка, особенно если она происходит рядом с дорогой, это может иметь фатальные последствия. Так было в 2018 году, когда прорвался подземный трубопровод горячей воды возле станции метро «Пэксок» в Ильсане. В результате утечки один человек погиб и еще 56 получили ранения.

Пилотная установка, оснащенная циркуляционной системой централизованного теплоснабжения / Корейский институт гражданского строительства и строительных технологий.

Изображение предоставлено: НИСТ

Предварительно изолированные трубы (PIP), используемые для трубопроводов централизованного теплоснабжения, состоят из несущей трубы из мягкой стали, по которой транспортируется горячая вода, изоляционного материала, поддерживающего температуру, и обсадной трубы из полиэтилена высокой плотности, которая защищает изоляционный материал.

По сравнению с открытыми трубами, используемыми для водопровода или сжиженного природного газа, диагностировать ПИП сложнее из-за высокой температуры и давления.

В традиционных методах выявления утечек используются провода и тепловизионные камеры, которые могут точно обнаружить утечку воды только в том случае, если она имеет объем и труба находится близко к поверхности.

Напротив, исследования, проведенные учеными KICT, показали, что можно диагностировать отклонения PIP с помощью датчиков АЭ и акселерометра.

«Метод обнаружения, предложенный в исследовании, может быть единственным возможным способом предотвращения утечек воды, поскольку уровень точности проводов для обнаружения утечек воды, тепловизионной камеры и георадара низок. Кроме того, поскольку они могут обнаружить только утечку воды, ", - сказал доктор Ли Хонгчхоль, ученый, участвовавший в проекте.

«Однако необходима проверка в реальных условиях, поскольку существует множество переменных, показывающих отклонения и их серьезность в дополнение к обычному шуму и вибрации».

Датчики, установленные на несущей трубе/ Корейский институт гражданского строительства и строительных технологий

Изображение предоставлено: Национальный исследовательский совет по науке и технологиям.

Для проверки технологии команда создала пилотную установку, оснащенную циркуляционной системой централизованного теплоснабжения, где были проложены два прямых трубопровода длиной 259,6 м как на земле, так и под землей, с четырьмя типами расположения трубопроводов: прямыми, гофрированными, разветвленными и разветвленными. обжимные трубы.

Для проверки всех основных видов нарушений в трубопроводах воспроизводились протечки воды, коррозия и трещины. Испытания проводились на трубопроводах как на земле, так и под землей. Затем команда измерила сигналы и использовала их для обучения машины опорных векторов (SVM), одного из средств классификации машинного обучения.

Результаты испытаний показали, что точность установки датчиков, отклонений от нормы и расположения трубопроводов составила в среднем 97 процентов, уровень точности аналогичен уровню точности водопроводных и газопроводов.

Подпишитесь на рассылку новостей E&T News, чтобы каждый день получать на свой почтовый ящик такие замечательные истории.