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上海滬工閥門廠(集團(tuán))有限公司

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滬工閥門

上海滬工閥門廠(集團(tuán))有限公司

摘要:介紹了聲發(fā)射原理,并在此基礎(chǔ)上采用相應(yīng)的電子器件,檢測閥門泄露情況。

關(guān)鍵詞聲發(fā)射檢驗;閥門;密封

閥門是各行各業(yè)應(yīng)用非常廣泛的設(shè)備之一。以火力發(fā)電廠為例,一臺機(jī)組的閥門數(shù)量有幾百個。而閥門及管道的泄漏往往是重大事故的隱患,故為保證機(jī)組正常運行,侮次大修都要把有關(guān)閥門拆開檢修。由于缺乏針對性,造成勞動強(qiáng)度增加,人員、物資及時間的浪費,而且無法保證檢修質(zhì)量。利用聲發(fā)射技術(shù)設(shè)計的診斷儀可有效的檢測閥門內(nèi)漏和閥門的密封性能。

一、聲發(fā)射檢測的原理

非均質(zhì)材料在承受載荷應(yīng)力的情況下,應(yīng)力場和材料都會逐點變化。所以,在材料作為一個整體變成非穩(wěn)態(tài)之前,會顯現(xiàn)出局部的非穩(wěn)態(tài),這種非穩(wěn)定性會導(dǎo)致局部的動態(tài)位移。被擾動的區(qū)域會引起振蕩并伴隨著聲發(fā)射,這種振蕩在介質(zhì)中向外傳播。同樣,諸如撞擊、湍流、泄漏和噴注等過程在構(gòu)件中也將誘發(fā)這種振蕩。它的特點是聲發(fā)射的激發(fā)并不伴隨著構(gòu)件材料性能的永久性變化,構(gòu)件只起到導(dǎo)波的作用.從分析得知,聲發(fā)射是以聲脈沖形勢釋放能量的過程。因此,用適當(dāng)?shù)膿Q能器在試件的表面就可檢測到它們。

聲發(fā)射釋放的能量

聲發(fā)射技術(shù)在閥門檢測中的應(yīng)用(公式1)

式中:ω—傳感器的諧振頻率

Vt—幅度

Nt—幅度為 Vt 的脈沖數(shù)

因為實際泄漏信號是連續(xù)性信號,具有較寬的頻帶,波幅沒有很大的起伏變化,在一定的,頻帶內(nèi)可近似認(rèn)為 Vt 恒定,這樣可以用傳感器輸出中超出給定閥值的脈沖數(shù)也稱“振鈴計數(shù)” Nt 來反映能量的大小。

聲發(fā)射技術(shù)在閥門檢測中的應(yīng)用(公式2)

式中:a—衰減系數(shù)

Vo—放大器設(shè)定的閥值電瓶

從式(l)、(2)中可見,如果選取適當(dāng)?shù)念l率作為泄漏的中心頻率,采用適當(dāng)?shù)臑V波措施,消除背景噪聲的干擾,可根據(jù)振鈴數(shù)或者用單位時間內(nèi)的振鈴計數(shù)(聲發(fā)射率 AErate)的大小來判斷泄漏的程度。

二、檢測硬件

利用聲發(fā)射換能器,使其與閥門緊密接觸,將聲信號轉(zhuǎn)換成電信號,經(jīng)過放大、濾波、比較和頻壓轉(zhuǎn)換,最后輸出顯示(圖 1)。

聲發(fā)射技術(shù)在閥門檢測中的應(yīng)用-檢測原理(圖1)
圖 1 檢測原理

因為換能器接收的是聲級較低的聲發(fā)射信號,故轉(zhuǎn)變成電壓信號時輸出也比較小。如果選擇 0…20mV 的三位半數(shù)字電壓表頭作為輸出,表上的一個數(shù)字等效于 10μV,這就要求放大器的失調(diào)電壓和全溫度范圍內(nèi)溫漂以及時漂要小于 l0μV,否則就無法測量。因此可選擇高精度、低溫漂的運算放大器 ICL7650 作第一級放大。放大后的信號進(jìn)入帶通濾波器中,帶通濾波的中心頻率決定于換能器的諧振頻率和現(xiàn)場的噪聲頻率。經(jīng)帶通濾波去掉現(xiàn)場的噪聲干擾信號,再利用比較器 LF31l 設(shè)置閥值電壓,當(dāng)信號幅度超過閥值 Vo 時,比較器有輸出,輸出送入 f/v 變換器中進(jìn)行頻壓轉(zhuǎn)換,數(shù)字顯示。并可通過調(diào)節(jié)閥值電壓調(diào)整靈敏度(圖 2)。

聲發(fā)射技術(shù)在閥門檢測中的應(yīng)用-部分電路原理(圖2)
圖 2 部分電路原理

三、結(jié)語

利用生發(fā)射原理研制的檢測儀,通過電廠的大量應(yīng)用實踐表明,它可有效的區(qū)別閥門的漏與不漏或者微漏,為現(xiàn)場檢查提供了依據(jù)和手段。


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