基于声发射技术的锅炉“四管”泄漏检测系统
【摘 要】针对电厂中锅炉'四管“泄漏时产生的广义声发射现象，对空间声场分布和声发射信号进行了分析研究。通过采集这种声发射信号并分析处理，建立了检测锅炉'四管“泄漏的检测系统，即锅炉炉管泄漏自动报警系统，给出了检测系统的软、硬件设计。该系统能够实现对锅炉炉管泄漏的早期测报，并判断出泄露的区域位置及泄漏程度，防止事故扩大，减少经济损失。
【关键词】声发射；泄漏；设计
电站锅炉的水冷壁、过热器、再热器、省煤器，简称锅炉'四管“，是锅炉的主要受热面。随着电站锅炉的大型化及运行参数的提高，导致锅炉'四管“爆破及泄漏事故发生。国内外先进的检测锅炉'四管“泄漏的方法是通过声波传感器捕捉炉管内高压流体泄漏喷射所形成的噪声，即采用声发射技术达到检测炉管早期泄漏的目的。
一、炉管泄漏声发射检测基本原理
锅炉在运行时，炉内管道充满高温、高压介质。管道因材料腐蚀老化或其他外力作用产生裂纹或者腐蚀孔，管道内外存在压力差而使管道中的流体向外泄漏。如果发生泄漏，这些高温、高压介质就会通过裂缝或破口喷射出来形成喷流。喷流流入周围环境气流时，高速喷流介质和周围环境介质急剧混合，从而使得射流边界层形成强烈的湍流脉动，产生喷流混合噪声。另外，泄漏同样也会在管道中激发出应力波，然后通过管道的相互作用，声源向外辐射能量形成声波。这就是管道泄漏声发射现象。通过仪器对这些因泄漏引起的声发射信号进行采集和分析处理，就可以对泄漏以及其位置进行判断。由于炉管泄漏时破口形状各异，会对空间声场的分布规律产生一定影响。另外，炉管的阵列结构、温度场和流场等物理因素对声音信号空间传播的影响，使得炉内声学环境参数异常复杂。而且工程现场背景噪声非常复杂，其包含复杂分布的噪声，而且系统本身中的电子器件也将引入噪声，如电磁噪声、热噪声等，所以需要通过先进的数字信号处理技术，降低系统的虚警率，提高系统对泄漏的识别率。
二、炉管泄漏自动报警硬件系统
锅炉炉管泄漏自动报警装置是集锅炉、声学、电子、计算机、机械等多学科技术，根据炉型特点，将特制的声波传感器组安装在锅炉本体的相应部位，利用声学检测原理由传感器采集炉内各种声信号，并转换成电流信号；通过高性能的数字滤波技术，剔除背景噪声；检测报警系统经频谱分析得到声信号的频谱，并以棒图形式显示；通过声场能量分析，对噪声强度、频谱特征及持续时间的分析计算判断锅...
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