Måling av lydhastigheten med korrelator og flerkorrelerende lydloggere

Transkript

1 Måling av lydhastigheten med korrelator og flerkorrelerende lydloggere En presentasjon av Jan-Helge Høvset, Sivilingeniør Eskeland Electronics AS

2 Innhold Korrelasjonsprinsippet Korrelatorproblemer Hvorfor er rett lydhastighet viktig Metoder for måling av lydhastigheten

3 Korrelasjonsprinsippet L Avstand fra nærmeste sensor til lekkasjen V Lydens forplantingshastighet D Rørlengden mellom sensorer T d Tidsforsinkelsen Formel: D = L + L + V x Td som gir: L = D ( V ) T d 2 2

4 Interessante fakta om L = D 2 ( V ) 2 T d Viktig at inntastet rørlengde (D) og hastighet (V) er mest mulig riktig. Td måles automatisk av korrelator, såfremt man har et utslag Rørlengden (D) og lekkasjelydens hastighet (V) representerer usikkerheten 10 m feil i inntastet rørlengde vil resultere i 5 m feil i anvisningen Avvik i hastighet vil gjøre seg gjeldende når tidsforsinkelsen er stor

5 Korrelator problemer Kan klassifiseres i tre kategorier: Inget utslag på korrelator Utslag, men lekkasjen anvises ikke i rett posisjon Utslag fra andre støykilder enn lekkasjer

6 Inget utslag på korrelator Dårlig lydopptak i sensorer grunnet rust og skitt på røret Lydsvake lekkasjer der lyden ikke når frem til begge sensorene Lydforstyrrelser i målekummen som lekkende spindler, støy fra avløp/overvann, trafikk, regn Standardfilter ikke tilpasset den aktuelle lekkasjen

7 Utslag fra andre støykilder Det finnes andre forstyrrende lydkilder Varmepumper Trafostasjoner Reduksjonsventiler (utette) Tapping fra fabrikk, forbruk Vibrasjoner fra anleggsmaskiner og tung trafikk Støy fra pumpe Støy fra turbulens i T kobling/bend

8 Lekkasjen anvises ikke i rett posisjon Feil i innlagt rørlengde eller rørmateriale Lekkasjer som anvises i nærheten av anborring/kryss kan befinne seg på stikkledning/tilstøtende rør Rørstrekk med flere forskjellige materialer introduserer større feilmargin Senterkorreling Lekkasjer som anvises til ytterkanten av rørstrekket kan befinne seg utenfor strekket Avvik mellom faktisk hastighet og tabellhastighet for innlagt rørmateriale

9 Hvorfor er rett lydhastighet viktig? Korrelatorer benytter seg av tabellverdier for å beregne lekkasjepunkt Tabellverdier kan avvike fra den faktiske lydhastigheten, noe som gir feil i utregningen Avvik i hastighet vil gjøre seg gjeldende når tidsforsinkelsen er stor

10 Når bør vi måle lydhastigheten? Bør benyttes der rørmaterialet er ukjent De største hastighetsavvikene finner vi på plast som: herder over tid påvirkes mer av fyllmasse. Kompakt masse vil for eksempel stive opp røret og øke lydhastigheten Et stort utvalg av trykklasser og plasttyper gjør det vanskelig å utvikle en nøyaktig tabell over teoretiske hastigheter Kontroll av lydhastighet er god praksis

11 Lydhastigheten for ulike rørmaterialer Rørmateriale Diameter (mm) Hastighet (m/s) Galvanisert Duktilt GUP, 20 bar SJK Stål Bly DUK (sement) Kobber Eternitt PVC HDPE MDPE Eskeland Electronics 350 AS

12 Lydhastigheten for duktilt støpejern for økende diameter

13 Metoder for måling av lydhastighet Kan foretas med en kontrollert lekkasje ved å åpne en hydrant eller annen tapping 1. Støykilden mellom to sensorer: Avstanden til testlekkasjen må være kjent (ca 1/3 inn på strekket) Rørmaterialet (med tilhørende diameter) som har størst individuell lengde bør benyttes

14 1. Støykilden mellom to sensorer Fra korrelasjonsprinsippet har vi: L = D 2 V T d 2 Løser vi ut hastigheten V får vi uttrykket: V = D 2L Td

15 2. Støykilden utenfor begge sensorene Kan foretas med en kontrollert lekkasje ved å åpne en hydrant eller annen tapping Avstanden mellom sensorene må være kjent D Lekkasje Sensor A Sensor B

16 Støykilden utenfor begge sensorer Avstanden mellom sensorene må være kjent D = 50m Sensor Sensor Sender VxT 0ms 1ms 2ms 3ms 4ms 5ms Tidsforsinkelse: T = 5ms Hastighet bil: V = ukjent S = V x T = D V= D / T V = 50m / 5ms = 1000 m/s

17 Støykilden utenfor begge sensorene Velg lydkilde utenfor måleområde i korrelatormenyen Lydhastigheten gis av rørlengden (D)/ tidsforsinkelsen (Td) V = D T d = 293m 249,2 0,001s 1176m / s Tabell: 1210 m/s

18 3.1 Beregne lydhastigheten med tre sensorer eller fra to separate korrelasjoner Avstanden mellom sensorene må være kjent, men ikke avstanden til lydkilden (samme rørtype) Rekkefølgen på sensorene (sendere) må være den samme i korrelator programvaren som utplassert på ledningsnettet. Noen korrelatorer beregner lydhastigheten «automatisk» Metoden regner ut den hastigheten som gjør at lekkasjeanvisningene sammenfaller for de to korrelasjonene Merk! Metoden bør ikke benyttes på sammensatte rørmaterialer

19 Måle lydhastigheten med korrelerende lydloggere - metode 3 Velg Veiviser for hastighetsmåling Bekreft rørlengde Flytt markøren til topp Obs! Den målte lydhastigheten Velg loggere som skal benyttes

20 Korrelatorutslag nære en sensor Tabellhastighet 1160 m/s Målt til 1199 m/s Korrigering av lydhastigheten har flyttet lekkasjen utenfor måleområdet

21 Lekkasje som ligger nærmere en sensor Tabellhastighet 1160 m/s Målt til 1199 m/s Korrigering av lydhastigheten har flyttet lekkasjen 4 meter på 300 mm støpejerns rør

22 Når lekkasjen ligger nære senter Tabellhastighet 1160 m/s Målt til 1199 m/s Korrigering av lydhastigheten har kun flyttet lekkasjen 0,1 meter på 300mm støpejerns rør

23 75 mm 75 mm Korrelasjon 1 3, 105,4 m fra 3 Korrelasjon 2-3, 73,8 m fra 3 Resultatene samsvarer ikke. Hastigheten må være feil

24 75 mm 75 mm Korrelasjon 1 3, 105,4 m fra 3 Lydhastigheten korrigert fra 370 til 545 m/s Korrigering av lydhastigheten flytter lekkasjeanvisningen 105,7 43,0 = 63,7 meter

25 Lekkasjen i Kåfjord på 75 mm PE, 475 m

26 Måle avstanden mellom sensorene (kummer) ved korrelasjon når hastigheten er kjent Rørlengden (D) gis av hastigheten (V) tidsforsinkelsen (Td) D = V T d = 1175,9 m/s 249,2 ms = 293 m

27 Rørstrekk med tilstøtende rør 40 Sender D Sender Sensor Sensor Armatur Armatur L L VxT Lekkasje Korrelatoren vil indikere lekkasjen i tilstøtingspunktet (dersom D og V er korrekt) Man kan lett forledes til å stole på indikasjoner som ligger noen meter inntil tilstøtingspunkter og anborringer Sensor kan flyttes til det tilstøtende røret for å kontrollere, eller det kan benyttes tre sensorer

28 Kontroller alltid korrelator resultatet! Bekreft lekkasjepunktet med marklytter Resultatet må være repeterbart Husk 10% regelen, 20% på plast! D = 100 Sensor Sensor 10%Plast 20%

29 Takk for oppmerksomheten! Du finner mer informasjon på våre nettsider