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閥門內(nèi)漏的聲學(xué)在線檢測(cè)
大慶油田地面設(shè)施及設(shè)備的承壓閥門因磨損,、腐蝕或其他原因已出現(xiàn)內(nèi)漏,。由于內(nèi)漏很難發(fā)現(xiàn),,部分故障閥門沒(méi)有得到及時(shí)更換,,影響了生產(chǎn)并存在安全隱患,。因此,,閥門在線檢測(cè)技術(shù)越來(lái)越受到人們的關(guān)注,,目前的核心技術(shù)是利用聲發(fā)射技術(shù)在線檢測(cè)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(hào)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(shí),,以彈性波的形式釋放出應(yīng)變能的現(xiàn)象,稱為聲發(fā)射,。當(dāng)聲發(fā)射波在有限介質(zhì)中傳播時(shí),,遇到界面會(huì)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?。這些來(lái)自聲發(fā)射源(即故障點(diǎn))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(hào)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(shí)聲發(fā)射信號(hào)的特點(diǎn)
當(dāng)閥門的嚴(yán)密性較差時(shí),,總有少量流體經(jīng)過(guò)閥門的縫隙噴射而出,產(chǎn)生高速射流,,此高速流體對(duì)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(hào),,類似于白噪聲,,其頻率在30~50kHz。
閥門泄漏時(shí)產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)的特點(diǎn):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(hào)比較強(qiáng),,且其幅度大小與泄漏速率成正比,與信號(hào)的均方根值成正比,。
根據(jù)泄漏所產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)的特點(diǎn),,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(hào)數(shù)據(jù),,為故障識(shí)別提供更充分的依據(jù),。
2超聲波檢測(cè)儀的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
(1)檢測(cè)儀簡(jiǎn)介
當(dāng)泄漏產(chǎn)生的聲發(fā)射波傳到傳感器時(shí),由傳感器將聲發(fā)射波轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)沿導(dǎo)線傳輸?shù)綑z測(cè)儀,,前置放大器的作用是放大傳感器送來(lái)的信號(hào),,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(duì)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算,、分析、判斷,,當(dāng)閥門無(wú)泄漏時(shí),,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(hào)中的音頻成分經(jīng)過(guò)處理后送到耳機(jī),,耳機(jī)用于收聽(tīng)泄漏時(shí)的聲音。當(dāng)閥門泄漏時(shí),,由耳機(jī)可以聽(tīng)到聲強(qiáng)不同的聲音,,根據(jù)聽(tīng)到的聲音強(qiáng)弱也可以判斷泄漏的程度。
(2)閥門嚴(yán)密性檢驗(yàn)
用超聲波檢測(cè)儀檢測(cè)閥門高壓系統(tǒng)時(shí),通常采用比較讀數(shù)來(lái)確定是否泄漏:*步,,接觸上游側(cè),降低靈敏度,,把其他聲音降至zui?。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(qiáng)度等于或大于上游側(cè)的聲音強(qiáng)度。
在檢測(cè)低噪聲系統(tǒng)時(shí),,接觸閥門下游,,采用選頻方式至能清楚聽(tīng)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(diǎn)比較法檢測(cè)下游干擾時(shí),,這些干擾有時(shí)很大,可以傳播到需要檢測(cè)的區(qū)域,,導(dǎo)致閥門泄漏的錯(cuò)誤指示,。四點(diǎn)法包括:選擇上游的兩個(gè)等距離點(diǎn)A點(diǎn)和B點(diǎn),再選擇下游的兩個(gè)等距離點(diǎn)C點(diǎn)和D點(diǎn),。將A點(diǎn)和B點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度與C點(diǎn)和D點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行比較,,如果C點(diǎn)高于A點(diǎn)和B點(diǎn),說(shuō)明閥門存在泄漏,;如果D點(diǎn)高于C點(diǎn),,說(shuō)明聲音是從下游的其他點(diǎn)傳來(lái)的。
當(dāng)氣體,、液體在管路中泄漏時(shí),,由于摩擦而產(chǎn)生超聲波。SONAPHONEE可以接收到超聲波信號(hào),,并將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)顯示在顯示屏上,。同時(shí)又將聲發(fā)射信號(hào)處理為可聽(tīng)到的聲音傳送到耳麥,并且可以通過(guò)紅外線界面?zhèn)魉偷絇C機(jī)上,。
3結(jié)語(yǔ)
(1)應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)對(duì)閥門(如摻水閥,、氣閥組旁通閥)進(jìn)行嚴(yán)密性檢測(cè),可保證安全生產(chǎn)和能耗控制的準(zhǔn)確性,。
(2)對(duì)老區(qū)改造中更換的閥門進(jìn)行檢測(cè),,可為立項(xiàng)決策提供依據(jù),并降低了改造費(fèi)用。
(3)超聲波檢測(cè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)閥門在線檢測(cè),,操作簡(jiǎn)單,,動(dòng)態(tài)快速,數(shù)據(jù)直觀,。目前該檢測(cè)設(shè)備只能定性確定閥門內(nèi)是否存在泄漏,。
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