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閥門內(nèi)漏的聲學在線檢測

由于內(nèi)漏很難發(fā)現(xiàn),部分故障閥門沒有得到及時更換,影響了生產(chǎn)并存在安全隱患。因此,閥門在線檢測技術(shù)越來越受到人們的關注,目前的核心技術(shù)是利用聲發(fā)射技術(shù)在線檢測石油、石化、電廠等行業(yè)各種閥門的泄漏。
  
      1聲發(fā)射檢漏的基本原理
  
      (1)聲發(fā)射信號及其表征參數(shù)
  
      任何金屬材料、構(gòu)件在外力或內(nèi)力作用下發(fā)生摩擦、裂紋或塑性變形時,以彈性波的形式釋放出應變能的現(xiàn)象,稱為聲發(fā)射。當聲發(fā)射波在有限介質(zhì)中傳播時,遇到界面會發(fā)生折射和反射,并且在固體表面轉(zhuǎn)換為表面波以很高的速度沿表面?zhèn)鞑ァ_@些來自聲發(fā)射源(即故障點)的聲發(fā)射波具有源的特征信息,利用這些信息可以反映出構(gòu)件的故障與缺陷情況。表征聲發(fā)射信號的參數(shù)有聲發(fā)射率、幅度與幅度分布及能量。
  
      (2)閥門發(fā)生內(nèi)漏時聲發(fā)射信號的特點
  
      當閥門的嚴密性較差時,總有少量流體經(jīng)過閥門的縫隙噴射而出,產(chǎn)生高速射流,此高速流體對管壁產(chǎn)生沖擊而激發(fā)彈性波,即聲發(fā)射。它屬于連續(xù)型聲發(fā)射信號,類似于白噪聲,其頻率在30~50kHz。
  
      閥門泄漏時產(chǎn)生的聲發(fā)射信號的特點:1泄漏所激發(fā)的聲發(fā)射波是連續(xù)型的;2泄漏產(chǎn)生的聲發(fā)射信號比較強,且其幅度大小與泄漏速率成正比,與信號的均方根值成正比。
  
      根據(jù)泄漏所產(chǎn)生的聲發(fā)射信號的特點,表征參數(shù)采用聲發(fā)射率和能量,它能獲得更豐富的聲發(fā)射信號數(shù)據(jù),為故障識別提供更充分的依據(jù)。
  
      2超聲波檢測儀的現(xiàn)場應用
  
      (1)檢測儀簡介
  
      當泄漏產(chǎn)生的聲發(fā)射波傳到傳感器時,由傳感器將聲發(fā)射波轉(zhuǎn)換為電壓信號沿導線傳輸?shù)綑z測儀,前置放大器的作用是放大傳感器送來的信號,濾波器的作用是提高信噪比,門檻電路的作用是剔除背景噪聲。微處理器對信號進行計算、分析、判斷,當閥門無泄漏時,顯示屏的讀數(shù)為0;若有泄漏,則顯示值隨泄漏程度而變化,泄漏越大,數(shù)值也越大。泄漏產(chǎn)生的聲發(fā)射信號中的音頻成分經(jīng)過處理后送到耳機,耳機用于收聽泄漏時的聲音。當閥門泄漏時,由耳機可以聽到聲強不同的聲音,根據(jù)聽到的聲音強弱也可以判斷泄漏的程度。
  
      (2)閥門嚴密性檢驗
  
      用超聲波檢測儀檢測閥門高壓系統(tǒng)時,通常采用比較讀數(shù)來確定是否泄漏:一步,接觸上游側(cè),降低靈敏度,把其他聲音降至最?。坏诙?,接觸閥座及下游側(cè);第三步,比較聲音的差異,如果閥門泄漏,閥座或下游側(cè)的聲振強度等于或大于上游側(cè)的聲音強度。
  
      在檢測低噪聲系統(tǒng)時,接觸閥門下游,采用選頻方式至能清楚聽到液流聲,根據(jù)讀數(shù)大小判斷是否泄漏及泄漏狀況。
  
      采用四點比較法檢測下游干擾時,這些干擾有時很大,可以傳播到需要檢測的區(qū)域,導致閥門泄漏的錯誤指示。四點法包括:選擇上游的兩個等距離點A點和B點,再選擇下游的兩個等距離點C點和D點。將A點和B點的信號強度與C點和D點的信號強度進行比較,如果C點高于A點和B點,說明閥門存在泄漏;如果D點高于C點,說明聲音是從下游的其他點傳來的。
  
      當氣體、液體在管路中泄漏時,由于摩擦而產(chǎn)生超聲波。SONAPHONEE可以接收到超聲波信號,并將超聲波信號轉(zhuǎn)換成電信號顯示在顯示屏上。同時又將聲發(fā)射信號處理為可聽到的聲音傳送到耳麥,并且可以通過紅外線界面?zhèn)魉偷絇C機上。
  
      3結(jié)語
  
      (1)應用聲發(fā)射技術(shù)對閥門(如摻水閥、氣閥組旁通閥)進行嚴密性檢測,可保證安全生產(chǎn)和能耗控制的準確性。
  
      (2)對老區(qū)改造中更換的閥門進行檢測,可為立項決策提供依據(jù),并降低了改造費用。
  
      (3)超聲波檢測技術(shù)可以實現(xiàn)閥門在線檢測,操作簡單,動態(tài)快速,數(shù)據(jù)直觀。目前該檢測設備只能定性確定閥門內(nèi)是否存在泄漏。

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