高清PDF带书签《锅炉炉管泄漏检测方法及装置研究 》高清晰可复制文字版

前言

锅炉是重要的热能动力设备， 是电力行业的心脏。 我国锅炉生产量和在用量均居于世界首位， 且随着能源需求的增加， 其数量仍将持续增长。 电站锅炉是火力发电站三大主力设备之一， 受国家 “上大压小” 的政策影响， 一般都有着容量大且参数高的特点。 目前我国火电站的主力机组为 600MW 超临界锅炉，达到世界先进水平的超超临界锅炉容量可达 1000MW， 这些大型供能设备的安全运行变得更加不容忽视。 但是电站锅炉的炉管工作环境恶劣， 长期处于腐蚀、磨损、 高温的运行状况， 最易出现水汽泄漏甚至爆管事故。 在管道泄漏的初期，传统的水质量监测、 水化学监测等方法都难以感知微小水汽泄漏， 并且锅炉体积大， 管道复杂， 停炉检修时间周期长。 面对保障锅炉这一重要特种设备安全高效运行的需求， 本书作者在认真总结声发射检测技术的原理和研究电站锅炉这一应用对象的特性的基础上， 结合声学、 数理学、 现代信号处理等知识实际测试经验完成此书。
本书全面、 系统地介绍了声学检测技术基础、 锅炉本体特点、 锅炉管泄漏的声学及物理学特性、 管道漏点定位方法及独创性的装置开发和应用成果。 全书内容涉及学科广泛， 不仅将锅炉管泄漏声学检测技术紧密联系实际需求， 还特别对装置的研发、 测试数据、 使用步骤做了详尽的记录， 因此具有很强的实用性。
尽管本书针对锅炉进行介绍， 但对包括油/ 气等压力管道、 电梯/ 起重机等大型机械设备、 游乐设施在内的其他特种设备的检测同样具有参考价值。总之， 作者希望能够为读者奉献一部全面、 实用的著作， 以此抛砖引玉，对我国的特种设备检测检验技术的研究和应用起到促进作用。
在成书过程中， 作者搜集了大量参考文献并进行整理， 在此对本书参考文献及被引用文献的作者表示感谢。 由于本书涉猎领域广、 技术更新快， 以及作者水平有限， 书中出现的不当或错误之处， 敬请读者批评指正。

编者

内容索引：

目录

前言
第 1 章 绪论 …………………………………………………………………… 1
1. 1 引言 ……………………………………………………………… 1
1. 2 声学检测技术发展史 …………………………………………… 2
1. 2. 1 国外研究进展 ………………………………………… 3
1. 2. 2 国内研究进展 ………………………………………… 4
1. 3 锅炉炉管泄漏检测装置中的关键技术 ………………………… 7
1. 4 国内外先进声检测仪器简介 …………………………………… 9
1. 5 本书的主要内容 ……………………………………………… 11
第 2 章 声学检测的基本概念与原理 …………………………………… 13
2. 1 声学检测的物理基础 ………………………………………… 13
2. 1. 1 声发射的产生 ………………………………………… 13
2. 1. 2 连续波和脉冲波 ……………………………………… 15
2. 1. 3 宽脉冲和窄脉冲 ……………………………………… 16
2. 1. 4 声波的传播 …………………………………………… 18
2. 1. 5 声源与声场的数学模型 ……………………………… 24
2. 1. 6 影响声发射特性的因素 ……………………………… 28
2. 2 声信号分析与处理方法 ……………………………………… 29
2. 2. 1 声信号类型 …………………………………………… 29
2. 2. 2 信号特性参数 ………………………………………… 30
2. 2. 3 噪声的排除 …………………………………………… 33
2. 3 声学检测原理 ………………………………………………… 34
第 3 章 锅炉炉管泄漏特性研究…………………………………………… 37
3. 1 过热器爆管失效研究 ………………………………………… 37

3. 1. 1 过热器长期过热爆管的机理、 形式与特征 ………… 38
3. 1. 2 过热器泄漏防范 ……………………………………… 40
3. 2 再热器爆管失效研究 ………………………………………… 41
3. 2. 1 再热器爆管的直接原因 ……………………………… 41
3. 2. 2 再热器爆管防范措施 ………………………………… 42
3. 3 水冷壁爆管失效研究 ………………………………………… 42
3. 3. 1 水冷壁爆管现象 ……………………………………… 43
3. 3. 2 水冷壁爆管直接原因 ………………………………… 43
3. 3. 3 水冷壁爆管主要原因 ………………………………… 43
3. 3. 4 防止水冷壁爆管采取的措施 ………………………… 44
3. 4 省煤器爆管失效研究 ………………………………………… 45
3. 4. 1 省煤器爆管现象 ……………………………………… 45
3. 4. 2 省煤器爆管原因 ……………………………………… 45
3. 4. 3 预防省煤器泄漏的对策 ……………………………… 46
3. 5 判定 “四管” 泄漏的方法 …………………………………… 47
3. 5. 1 “四管” 泄漏后的现象 ……………………………… 47
3. 5. 2 不同受热面爆漏后的参数变化比较 ………………… 48
3. 5. 3 总述 …………………………………………………… 50
第 4 章 锅炉声发射与传播特性…………………………………………… 52
4. 1 锅炉炉管泄漏声音特性分析 ………………………………… 52
4. 1. 1 泄漏发声模型 ………………………………………… 52
4. 1. 2 泄漏蒸汽流速计算 …………………………………… 54
4. 1. 3 泄漏噪声声压级、 频率计算 ………………………… 54
4. 1. 4 泄漏喷流实例 ………………………………………… 55
4. 2 炉内背景噪声特性分析 ……………………………………… 56
4. 2. 1 炉内燃烧噪声 ………………………………………… 56
4. 2. 2 吹灰器噪声 …………………………………………… 57
4. 2. 3 燃烧器喷流噪声 ……………………………………… 57
4. 3 炉内声传播特性分析 ………………………………………… 58
4. 3. 1 声音在炉内的衰减 …………………………………… 58
4. 3. 2 声音在炉内的混响 …………………………………… 59
4. 3. 3 管阵列对声线的影响 ………………………………… 61
第 5 章 声信号的数字化处理与分析 …………………………………… 64
5. 1 声信号数字处理基础 ………………………………………… 64

5. 1. 1 信号的数字化 ………………………………………… 64
5. 1. 2 DFT （离散傅里叶变换） …………………………… 66
5. 1. 3 数字化分析处理中的若干问题 ……………………… 69
5. 1. 4 FFT （快速傅里叶变换） …………………………… 73
5. 2 时频分析与传输理论 ………………………………………… 74
5. 2. 1 声信号的时域分析 …………………………………… 75
5. 2. 2 声信号的频域分析 …………………………………… 76
5. 2. 3 信号传输理论基础 …………………………………… 80
5. 3 滤波器 ………………………………………………………… 82
5. 3. 1 滤波的基本原理 ……………………………………… 82
5. 3. 2 滤波器设计 …………………………………………… 85
第 6 章 锅炉炉管泄漏声源定位方法 …………………………………… 88
6. 1 定位方法综述 ………………………………………………… 88
6. 1. 1 基于最大输出功率的可控波束形成方法 …………… 88
6. 1. 2 基于高分辨率谱估计的定位方法 …………………… 92
6. 1. 3 基于时延的声源定位方法 （TDOA） ……………… 98
6. 1. 4 不同定位方法比较 ………………………………… 103
6. 2 基于时间延迟的定位方法 …………………………………… 103
6. 2. 1 传感器阵列模型 …………………………………… 103
6. 2. 2 时间延迟估计方法 ………………………………… 104
6. 2. 3 定位方程解算方法 ………………………………… 108
6. 3 互相关函数求取时延的研究 ………………………………… 112
6. 4 定位误差的度量 ……………………………………………… 117
6. 4. 1 概述 ………………………………………………… 117
6. 4. 2 定位误差 …………………………………………… 117
6. 4. 3 概率定位误差 ……………………………………… 119
6. 4. 4 几何精度稀释 ……………………………………… 122
6. 4. 5 克拉美 - 罗界 ……………………………………… 123
第 7 章 便携式锅炉炉管泄漏噪声检测系统 ………………………… 124
7. 1 系统概述 ……………………………………………………… 124
7. 2 系统组成 ……………………………………………………… 124
7. 2. 1 声音传感器 ………………………………………… 126
7. 2. 2 电缆 ………………………………………………… 129

7. 2. 3 前置放大器 ………………………………………… 130
7. 2. 4 数据采集卡 ………………………………………… 130
7. 2. 5 便携式工控机 ……………………………………… 132
7. 3 功能 …………………………………………………………… 133
7. 3. 1 信号采集 …………………………………………… 133
7. 3. 2 频谱分析 …………………………………………… 133
7. 3. 3 滤波 ………………………………………………… 134
7. 3. 4 互相关分析 ………………………………………… 135
7. 3. 5 定位 ………………………………………………… 136
第 8 章 系统检测实例……………………………………………………… 137
8. 1 传感器支架设计 ……………………………………………… 137
8. 2 区域定位试验 ………………………………………………… 138
8. 2. 1 系统校准 …………………………………………… 138
8. 2. 2 系统定位精度实验 ………………………………… 139
8. 2. 3 定位精度影响因素分析 …………………………… 141
8. 2. 4 试验结论 …………………………………………… 151
第9 章 锅炉炉管泄漏声学检测规程 …………………………………… 153
9. 1 声学检测程序 ………………………………………………… 153
9. 2 设置与校准 …………………………………………………… 154
9. 2. 1 检测门槛设置 ……………………………………… 154
9. 2. 2 传感器一致性校准 ………………………………… 154
9. 2. 3 传感器间距 ………………………………………… 155
9. 3 传感器的安装布置 …………………………………………… 155
9. 4 预检测 ………………………………………………………… 155
9. 5 检测方法 ……………………………………………………… 155
9. 5. 1 噪声的控制与抑制 ………………………………… 155
9. 5. 2 现场校准 …………………………………………… 156
9. 5. 3 正式检测 …………………………………………… 156
9. 6 数据解释与评价 ……………………………………………… 157
9. 7 检测标准与规范 ……………………………………………… 158
9. 7. 1 GB / T 12604. 4 —2005 《无损检测 术语 声发射检测》 ……………………………………………… 158
9. 7. 2 GJB 2044—1994 《钛合金压力容器声发射检测方法》 ………………………………………… 158

9. 7. 3 QJ 2914—1997 《复合材料结构件声发射检测方法》 ………………………………………… 161
9. 7. 4 JB / T 7667—1995 《在役压力容器声发射检测评定方法》 …………………………………… 162
9. 7. 5 其他国内外标准方法目录 ………………………… 163参考文献 …………………………………………………………… 165

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