炉内管道泄漏声检测与定位系统的研究现状

电站锅炉管道泄漏的声检测与定位系统,主要利用声学技术检测炉内管道的泄漏状态,并利用多传声器定位机理对泄漏点进行定位。分析了该系统的关键技术,介绍了其发展概况及应用现状,并提出了改进方向。     

锅炉换热器管道泄漏口声辐射指向性特征数值研究

该文从理论上研究了锅炉换热器管道泄漏口声辐射的频谱规律及指向性特征，将泄漏口视作轴向坐标和方位角的可分离辐射源，计算了矩形泄漏源在不同频率下辐射声压级及位相在远场分布规律，指出了声场空间分布与电波频率、管道直径以及泄漏源强度及大小的关系，讨论了检测点布放位置及频率选择对被动式管道泄漏检测定位技术的影响，为锅炉换热器管道的泄漏检测及定位技术提供了理论依据。     

声波在锅炉换热器管阵列中的传播特性研究

基于对炉内单排和双排换热器管阵列声传播特性的研究基础,分析多排管阵列对声波的反射、透射和衍射机理;利用数学推理方法和迭代过程给出计算炉内多排管阵列声透射与反射系数的数学模型,研究多排换热器管阵列的声透射特性,揭示炉内多排管阵列的声反射与透射系数随声波频率、管排数和管阵列结构参数的变化关系;并在炉内实际温度下对声透射系数进行数值计算,为锅炉管道泄漏检测技术提供理论依据.     

基于神经网络的管道流量泄漏在线监测技术的实现

为了解决目前管道流量泄漏监测和定位问题,根据管道泄漏应力波和正常信号的区别,建立神经网络模型.运用LabVIEW分析传感器在泄漏管道不同位置拾取的泄漏信号的时频域特征,进行泄漏信号的提取,根据时频域特征指标来构造人工神经网络的输入矩阵,建立了能对管道流量泄漏状况进行分析监测定位的人工神经网络,实现了管道流量泄漏监测的单传感器定位,进行流量泄漏在线系统分析.理论分析和实验研究表明:基于人工神经网络的管道运行状况分类器能够较为迅速准确地预报出管道运行状况,检测管道是否泄漏,并且有较强的抗恶劣环境噪声干扰的能力.采用人工神经网络这一非线性理论和模式识别的人工智能方法有助于提高管道系统泄漏检测的灵敏度和精度,并降低误报率.     

应用SPRT算法的管道小泄漏检测

针对小泄漏信号的检测,提出了序贯概率比检验的统计决策方法.根据长输管道泄漏检测的实时性要求,提出了用卡尔曼滤波作用生成的归一化新信息序列作为序贯概率比检验的输入序列,以满足序贯概率比检验的要求.分析了序贯概率比检验用于管道小泄漏检测时的泄漏判断和定位的方法.利用虚拟仪器理论,设计了卡尔曼滤波和序贯概率比检验算法的LabVIEW程序模块,设计的模块可以直接嵌入到现有的管道泄漏实时监测系统中.实验证明,针对泄漏量低于3%的小泄漏检测很有效,并且定位精度控制在了2.5%以内.     

炉内多排换热器管阵列声传播特性数值研究

基于对炉内单排和双排换热器管阵列声传播特性的研究，分析多排管阵列对声波的反射、透射和衍射机理，利用数学推理方法和迭代过程给出了计算炉内多排管阵列声透射与反射系数的数学模型，研究多排换热器管阵列的声透射特性，揭示了炉内多排管阵列的声反射与透射系数随声波频率、管排数和管阵列结构参数的变化关系，并在炉内实际温度下对声透射系数进行数值计算，为锅炉管道泄漏检测技术和声波除灰技术提供了理论依据。     

燃气管道泄漏的次声源定位算法研究

针对城市燃气管道泄漏定位精度不高的问题,根据燃气管道泄漏时泄漏点产生次声波的特性,提出了一种燃气管道泄漏的次声源定位算法。该算法通过构建泄漏源的定位模型,利用传感器节点和泄漏点之间位置上的几何关系得到泄漏点位置。首先利用传感器阵列采集燃气管道泄漏时产生的次声波信号,并对该信号进行小波去噪处理,接着利用广义互相关法计算相邻传感器节点间的时延,最后结合定位模型计算出泄漏点位置。针对算法的信号处理部分进行了仿真,并在实验室进行了泄漏点定位的模拟实验。结果表明,在燃气管道泄漏定位中,算法的定位误差在1 m以内,具有较高的定位精度。     

基于TMS320的在线管道泄漏检测系统设计

管道泄漏检测是保证能源输送安全的重要环节,油气管道泄漏时,常常因为漏报和定位误差等原因造成事故,对此,设计了一个在线检测系统,系统以数字信号处理器为核心,采用次声波传感器监测管道泄漏情况,将变分模态分解和小波变换结合的方法应用在信号去噪方面,在减少了背景噪声和干扰噪声的同时,又可以有效地提取出信号的拐点,将管道首末端信号拐点的时间差代入定位公式就可以估计出泄漏点的位置。经2 800 m环形管道测试,结果表明,提出的管道泄漏在线检测系统,可成功识别并定位管道发生的泄漏,泄漏点估计值的误差分别为16.25、12.75、8.75 m,定位误差均小于20 m,精度较高,可达0.58%。     

温度梯度场中声线传播路径数值研究

该文利用光学Fermat原理和数学变分方法，建立了三维温度梯度场中的声传播路径的数学模型，数值计算了一维轴对称和二维单峰圆对称温度梯度场中的声线传播路径，揭示了一维轴对称温度场对声传播具有“墙壁效应”，二维单峰(谷)圆对称温度场对声传播具有“透镜效应”的物理特征。根据温度梯度场中的声线弯曲事实，指出了按等温介质中的声波直线传播规律来诊断卢源位置，必然会发生“蜃听”现象，导致源定位失真，并进一步对定位方法及其产生虚源的位置进行了分析，为研究炉内管道泄漏声检测及其定位技术，乃至声学测温技术中的温度场重建提供了基础研究。     

周期性管阵列的声传播特性实验研究

研究周期性管排阵列的声传播特性对于检测发生在炉内换热器管阵列中的泄漏故障具有重要意义。该文阐述了周期性管排阵列声传播物理机制。实验研究了周期性管排阵列的声传播特性。得出管阵列的纵向节距、横向节距和管径大小等几何参数对泄漏声辐射透射声谱的影响规律,揭示管阵列纵向节距影响透射声谱的“阻带”位置,横向节距影响透射声谱主极大的位置,以及管径大小影响透射声谱总能量的基本关系。指出充水管阵列与管内为空气的管阵列声透射特性的相同与差异,以及“通带”的位置。为炉内管阵列中的管道泄漏检测技术提供了实验依据。     

基于 FCN 的阀门内泄漏声发射信号识别方法

针对石化工业中输气管道阀门的内泄漏故障,将声发射检测技术与深度学习技术相结合,提出了一种基于全卷积神经 网络(FCN)的阀门内泄漏声发射信号识别方法。 该方法利用声发射技术采集阀门内泄漏的声发射信号,基于 FCN 搭建阀门内 泄漏分类诊断模型,充分发挥了声发射技术在阀门内泄漏检测领域的优越性,以及 FCN 在时间序列分类任务上的高性能。 该 方法相较于传统的识别方法,无需对原始采集数据进行特征提取或繁重复杂的预处理,而是将特征提取的任务也交于神经网络 模型来学习和完成,可实现端到端的阀门内泄漏声发射信号分类识别。 搭建阀门内泄漏检测实验平台,采集并制作阀门内泄漏 声发射信号数据集,建立了基于 FCN 的阀门内泄漏声发射信号的二分类模型,实验结果表明,该模型的分类识别准确率可达 98. 72%,相比较于其他先进的分类模型在数据集上表现出了更加优越的分类识别性能和训练效率,同时对环境噪声具有良好 的抗干扰性能。     

声学技术在电厂设备状态监测中的应用研究

作为传统检测手段的有益补充,声学技术对电厂设备状态监测与控制有重要意义。在长期电厂设备声学检测研究的基础上,介绍了用于电厂设备状态监测的几种新颖的声学检测技术:电厂锅炉炉内温度场、动力场、炉管泄漏声学在线监测,声波除灰和声波助燃技术;声发射技术在电厂大型旋转机械故障诊断、压力容器及管道检测中的应用;两相流动介质中流量、浓度、粒径的声学测量;电厂设备中松动部件声学监测等。阐述了各项技术的原理、优势及研究现状,并指出其今后的主要研究方向和内容,对声学技术应用于电厂设备状态监测具有指导意义。     

锅炉过热器泄漏声波声谱特性的实验研究

通过搭建管阵列实验平台,对过热器的泄露声波进行实验研究。以通过管阵列的泄漏声波信号为对象,分析其经过管阵列传播后的频谱特性,得到声波的变化规律:泄露压力越大,声压衰减的越快;泄露孔越大,声波禁带宽度越大,声波禁带中心频率越低。     

压电式声能发电技术研究进展

声能发电是一种新型的发电技术,通过换能器将声能转换为电能。按换能器工作原理的不同,声能发电装置主要有电磁式和压电式两种类型。本文详细阐述了压电式声能发电技术的研究进展,重点总结了压电式发电技术中的压电材料、声波聚焦技术、声能采集技术、能量收集接口电路与储能技术的研究现状,并分析了不同技术的特点。最后,展望了声能发电技术的未来发展趋势。     

基于电磁超声换能器的铁磁材料电磁声发射检测方法

电磁超声换能器(EMAT)因其非接触式的检测特点被广泛应用于无损检测和无损评估中,但如何用其判定裂纹的活性尚未见报道。因电磁声发射技术能够对微细裂纹进行检测并判定其活性,在考虑磁致伸缩效应的基础上,根据EMAT和电磁声发射两种检测方法的原理特性,实现EMAT对铁磁材料的电磁声发射检测。对EMAT进行仿真分析和实验,结合凯瑟效应和声发射理论,给出裂纹活性的判定依据。仿真和实验结果表明,EMAT可在铁磁材料中激发声发射信号,并实现对铁磁材料的损伤评定,为EMAT在实际检测中判定裂纹活性提供了理论和实践指导。     

阵列声波测井实时STC算法

时间-慢度-相关法(STC)目前广泛应用于DSI、XMACII、WAVESONIC等国外阵列声波测井仪器,并且在各种解释软件中广泛应用。在国内目前STC算法主要应用于解释软件。旨在分析STC算法应用于阵列声波测井仪器采集软件进行实时计算时面临的问题及其解决方案。通过在长城钻探测井技术研究院研发的相控阵列声波测井仪器PAAT地面采集软件中的应用,说明提到的解决方案可以实现一个高效、稳定、可靠、智能的实时STC算法。该算法满足现场测井施工的要求。     

基于机械臂的管道检测全向机器人设计

随着综合地下管廊的快速发展,管道的安全对于保证管廊电力、燃气等运输的安全越来越重要,由于管廊环境恶劣,采用人工巡检效率低且安全隐患大。为了实现地下管廊全方位无盲区检测,设计了一种基于机械臂的管道检测全向机器人,将移动机器人、机械臂、检测探头融于一体,具有路径自主规划、循迹、避障等功能,并通过漏磁技术检测管道泄露、通过机械臂实现复杂环境下的检测。实验证明此集成机器人可以进行全方位检测且缺陷识别精度良好。     

三维漏磁检测实验平台的研制

漏磁检测技术广泛用于石油和天然气管道腐蚀缺陷的在役检测.传统的一维漏磁检测技术通常检测管道径向的漏磁信号,只能反映缺陷的深度信息,对于任意形状的缺陷的评估则无能为力.要反映不规则形状的缺陷的特征,提高缺陷检出率,则须使用三维漏磁检测技术.三维漏磁检测系统要采集和处理大量的数据,系统相对复杂.本文提出的三维漏磁检测实验平...     

基于声发射的可倾瓦径向滑动轴承碰摩故障诊断

该文尝试使用声发射技术检测径向可倾瓦轴承瓦块与转轴的碰摩故障,并在600 MW汽轮机发电机组模化实验台上进行了相应的实验研究。实验结果表明,当瓦块与转轴发生碰摩时,声发射信号的时域波形中出现周期性的脉冲信号,而且脉冲周期与轴旋转周期相同。此外,通过合理布置声发射传感器在轴承座上的位置,可以根据不同位置测量到的声发射信号幅值变化,以及声发射脉冲到达2个传感器的时间差,推断出发生碰摩的瓦块位置。因此,声发射技术能够作为可倾瓦径向滑动轴承故障诊断的有益补充。