專(zhuān)利名稱(chēng)：電站鍋爐四管泄漏被動(dòng)聲測(cè)定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鍋爐承壓管泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電站鍋爐四管泄漏被動(dòng) 聲測(cè)定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
火力發(fā)電機(jī)組的鍋爐四管包括水冷壁、過(guò)熱器、再熱器和省煤器受熱面管道。鍋 爐四管泄漏一直是困擾火電機(jī)組安全生產(chǎn)的一大難題，進(jìn)行鍋爐四管爆管早期預(yù)報(bào)，在其 還未發(fā)展成為破壞性爆漏之前及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏，并確定泄漏點(diǎn)的位置，對(duì)于妥善安排停爐、縮 短檢修時(shí)間、減少經(jīng)濟(jì)損失有重大意義。目前，國(guó)內(nèi)外(參見(jiàn)專(zhuān)利"Acoustic Leak Detection System，，，US4960079、“鍋爐 承壓管泄漏在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀”，CN2253829)爐管泄漏檢測(cè)裝置采用大量布置測(cè)點(diǎn)覆蓋鍋爐受熱 面，在濾掉鍋爐背景噪聲后檢測(cè)泄漏聲的聲壓級(jí)大小和泄漏聲的頻譜特征對(duì)泄漏是否發(fā)生 加以診斷。若某測(cè)點(diǎn)發(fā)生報(bào)警，則確定泄漏源位于該測(cè)點(diǎn)為圓心，10米為半徑的半球空間 內(nèi)，所以裝置的主要作用還是判斷泄漏并確定泄漏的受熱面，并不能定位到具體的管排上。 對(duì)于泄漏孔徑1 4mm，檢修任務(wù)則往往需要花費(fèi)大量的人力和時(shí)間，其面臨的重大技術(shù)難 題是解決泄漏源的精確定位問(wèn)題。通過(guò)將傳聲器組成陣列接收泄漏信號(hào)，經(jīng)過(guò)對(duì)聲信號(hào)的互相關(guān)處理得出聲音到達(dá) 不同位置傳聲器的時(shí)間差，再根據(jù)目標(biāo)與基元位置之間的幾何關(guān)系可以確定出其泄漏位 置。但是單個(gè)聲學(xué)基陣的探測(cè)范圍小、精度低，特別是其定距誤差很大，有時(shí)幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目在于針對(duì)目前常用的鍋爐承壓管泄漏監(jiān)測(cè)存在的定位不精確的問(wèn) 題，提出一種電站鍋爐四管泄漏被動(dòng)聲測(cè)定位系統(tǒng)，用于解決上述問(wèn)題。技術(shù)方案是一種電站鍋爐四管泄漏被動(dòng)聲測(cè)定位系統(tǒng)，其特征是所述系統(tǒng)包括 傳聲器陣列、信號(hào)調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡、單平面四方基陣運(yùn)算器、雙基陣定位運(yùn)算器、雙基陣 數(shù)據(jù)融合處理器和結(jié)果輸出裝置；所述傳聲器陣列由傳聲器和緊固在傳聲器前面的前置放大器組成，傳聲器布置在 鍋爐爐膛內(nèi)，并形成的平面正四方陣結(jié)構(gòu)；所述信號(hào)調(diào)理器分別與傳聲器陣列和數(shù)據(jù)采集卡相連；所述數(shù)據(jù)采集卡分別與信號(hào)調(diào)理器和單平面四方基陣運(yùn)算器相連；所述單平面四方基陣運(yùn)算器與數(shù)據(jù)采集卡相連，并且兩個(gè)相鄰的單平面四方基陣 運(yùn)算器與同一個(gè)雙基陣定位運(yùn)算器相連；所述雙基陣定位運(yùn)算器與雙基陣數(shù)據(jù)融合處理器相連；所述雙基陣數(shù)據(jù)融合處理器與結(jié)果輸出裝置相連。所述系統(tǒng)還包括直流電源，所述直流電源與信號(hào)調(diào)理器相連。所述傳聲器采用1/2英寸預(yù)極化駐極體測(cè)量傳聲器。
3[0015]所述前置放大器采用內(nèi)置電路壓電ICP前置放大器。所述信號(hào)調(diào)理器包括BNC接頭，用于通過(guò)同軸電纜與傳聲器連接。所述信號(hào)調(diào)理器通過(guò)68針同軸電纜與數(shù)據(jù)采集卡連接。所述結(jié)果輸出裝置為顯示器或者打印機(jī)。所述直流電源的供電電壓為18V。本發(fā)明綜合考慮鍋爐結(jié)構(gòu)，選擇平面正四方陣作為傳聲器陣列，能夠精確地確定 鍋爐四管泄漏源的位置。

圖1是電站鍋爐四管泄漏被動(dòng)聲測(cè)定位系統(tǒng)示意圖；圖2是電站鍋爐爐膛內(nèi)傳聲器陣列布置示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說(shuō)明僅僅是示例性 的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。圖1是電站鍋爐四管泄漏被動(dòng)聲測(cè)定位系統(tǒng)示意圖。圖1中，以測(cè)量4個(gè)正四方 平面的傳聲器數(shù)據(jù)為例，說(shuō)明本發(fā)明提供的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。其中，電站鍋爐四管泄漏被動(dòng)聲測(cè) 定位系統(tǒng)，包括傳聲器陣列、信號(hào)調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡、單平面四方基陣運(yùn)算器、雙基陣定位 運(yùn)算器、雙基陣數(shù)據(jù)融合處理器和結(jié)果輸出裝置。傳聲器陣列由傳聲器1和緊固在傳聲器前面的前置放大器2組成，傳聲器1布置 在鍋爐爐膛內(nèi)，并形成的平面正四方陣結(jié)構(gòu)。圖2是電站鍋爐爐膛內(nèi)傳聲器陣列布置示意 圖。圖2以SG-1025/17. 5-M723型號(hào)鍋爐為例，其結(jié)構(gòu)為深13. 64m、寬14. 022m、高74. 13m, 設(shè)計(jì)四元陣列的特征尺寸為12m。將該鍋爐的爐膛分為A、B、C、D、E、F層，并在爐膛中布置 了 30個(gè)測(cè)點(diǎn)(每個(gè)測(cè)點(diǎn)就是一個(gè)傳聲器和緊固在該傳聲器前面的前置放大器)。其中，D 層有8個(gè)測(cè)點(diǎn)，其余層均為4個(gè)測(cè)點(diǎn)。在本發(fā)明中，傳聲器可以采用1/2英寸預(yù)極化駐極體測(cè)量傳聲器，其型號(hào)為 MP201，靈敏度能夠達(dá)到50mV/Pa。傳聲器用于測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)蒸汽噴氣時(shí)發(fā)出的聲音信號(hào)。前置 放大器可以采用內(nèi)置電路壓電ICP前置放大器，其型號(hào)為MA201。前置放大器用于在傳聲器 測(cè)量聲音信號(hào)前，放大聲音信號(hào)。信號(hào)調(diào)理器分別與傳聲器陣列和數(shù)據(jù)采集卡相連。信號(hào)調(diào)理器用于向傳聲器供 電；還用于對(duì)傳感器傳來(lái)的聲音信號(hào)進(jìn)行濾波和放大，并將濾波和放大后的聲音信號(hào)送入 數(shù)據(jù)采集卡處理。信號(hào)調(diào)理器可以通過(guò)同軸電纜與傳聲器連接，此時(shí)信號(hào)調(diào)理器使用BNC 接頭套接同軸電纜。信號(hào)調(diào)理器可以采用68針同軸電纜與數(shù)據(jù)采集卡連接。信號(hào)調(diào)理器 可以采用與之連接的直流電源供電，直流電源提供18V直流電源，作為工作電壓。數(shù)據(jù)采集卡分別與信號(hào)調(diào)理器和單平面四方基陣運(yùn)算器相連。數(shù)據(jù)采集卡接收到 經(jīng)信號(hào)調(diào)理器濾波和放大處理的聲音信號(hào)后，進(jìn)行數(shù)字化處理，并送入單平面四方基陣運(yùn)
ο單平面四方基陣運(yùn)算器與數(shù)據(jù)采集卡相連。當(dāng)單平面四方基陣運(yùn)算器接收到數(shù)據(jù) 采集卡接收到經(jīng)數(shù)字化處理的聲音信號(hào)后，采用球坐標(biāo)，計(jì)算單平面四方基陣的目標(biāo)斜距、
4方位角和俯仰角，或上述三個(gè)參數(shù)中的兩個(gè)參數(shù)。計(jì)算完成后，將計(jì)算結(jié)果送入雙基陣定位
運(yùn)算器。兩個(gè)相鄰的單平面四方基陣運(yùn)算器與同一個(gè)雙基陣定位運(yùn)算器相連。雙基陣定位 運(yùn)算器接收到兩個(gè)相鄰的單平面四方基陣運(yùn)算器發(fā)送的結(jié)果后，采用直角坐標(biāo)，計(jì)算雙基 陣定位誤差方程，并將計(jì)算結(jié)果送入雙基陣數(shù)據(jù)融合處理器。雙基陣數(shù)據(jù)融合處理器根據(jù)雙基陣定位運(yùn)算器發(fā)送的雙基陣定位誤差方程，采用 加權(quán)最小二乘融合處理，得到的泄漏定位解和方差，并將結(jié)果輸出到結(jié)果輸出裝置。結(jié)果輸出裝置可以采用顯示器、打印機(jī)或者其他具有結(jié)果輸出功能的設(shè)備。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍 為準(zhǔn)。
權(quán)利要求一種電站鍋爐四管泄漏被動(dòng)聲測(cè)定位系統(tǒng)，其特征是所述系統(tǒng)包括傳聲器陣列、信號(hào)調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡、單平面四方基陣運(yùn)算器、雙基陣定位運(yùn)算器、雙基陣數(shù)據(jù)融合處理器和結(jié)果輸出裝置；所述傳聲器陣列由傳聲器和緊固在傳聲器前面的前置放大器組成，傳聲器布置在鍋爐爐膛內(nèi)，并形成的平面正四方陣結(jié)構(gòu)；所述信號(hào)調(diào)理器分別與傳聲器陣列和數(shù)據(jù)采集卡相連；所述數(shù)據(jù)采集卡分別與信號(hào)調(diào)理器和單平面四方基陣運(yùn)算器相連；所述單平面四方基陣運(yùn)算器與數(shù)據(jù)采集卡相連，并且兩個(gè)相鄰的單平面四方基陣運(yùn)算器與同一個(gè)雙基陣定位運(yùn)算器相連；所述雙基陣定位運(yùn)算器與雙基陣數(shù)據(jù)融合處理器相連；所述雙基陣數(shù)據(jù)融合處理器與結(jié)果輸出裝置相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電站鍋爐四管泄漏被動(dòng)聲測(cè)定位系統(tǒng)，其特征是所述系 統(tǒng)還包括直流電源，所述直流電源與信號(hào)調(diào)理器相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電站鍋爐四管泄漏被動(dòng)聲測(cè)定位系統(tǒng)，其特征是所 述傳聲器采用1/2英寸預(yù)極化駐極體測(cè)量傳聲器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電站鍋爐四管泄漏被動(dòng)聲測(cè)定位系統(tǒng)，其特征是所 述前置放大器采用內(nèi)置電路壓電ICP前置放大器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電站鍋爐四管泄漏被動(dòng)聲測(cè)定位系統(tǒng)，其特征是所 述信號(hào)調(diào)理器包括BNC接頭，用于通過(guò)同軸電纜與傳聲器連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電站鍋爐四管泄漏被動(dòng)聲測(cè)定位系統(tǒng)，其特征是所 述信號(hào)調(diào)理器通過(guò)68針同軸電纜與數(shù)據(jù)采集卡連接。
7 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電站鍋爐四管泄漏被動(dòng)聲測(cè)定位系統(tǒng)，其特征是所 述結(jié)果輸出裝置為顯示器或者打印機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電站鍋爐四管泄漏被動(dòng)聲測(cè)定位系統(tǒng)，其特征是所述直 流電源的供電電壓為18V。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了鍋爐承壓管泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域中的一種電站鍋爐四管泄漏被動(dòng)聲測(cè)定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括傳聲器陣列、信號(hào)調(diào)理器、數(shù)據(jù)采集卡、單平面四方基陣運(yùn)算器、雙基陣定位運(yùn)算器、雙基陣數(shù)據(jù)融合處理器和結(jié)果輸出裝置；傳聲器陣列由傳聲器和緊固在傳聲器前面的前置放大器組成，傳聲器布置在鍋爐爐膛內(nèi)，并形成的平面正四方陣結(jié)構(gòu)；信號(hào)調(diào)理器分別與傳聲器陣列和數(shù)據(jù)采集卡相連；數(shù)據(jù)采集卡與單平面四方基陣運(yùn)算器相連；兩個(gè)相鄰的單平面四方基陣運(yùn)算器與同一個(gè)雙基陣定位運(yùn)算器相連；雙基陣定位運(yùn)算器與雙基陣數(shù)據(jù)融合處理器相連；雙基陣數(shù)據(jù)融合處理器與結(jié)果輸出裝置相連。本實(shí)用新型可用于鍋爐承壓管泄漏監(jiān)測(cè)的泄漏源精確定位。
文檔編號(hào)G01M3/24GK201673023SQ20102022338
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月4日
發(fā)明者姜根山, 安連鎖, 沈國(guó)清, 王鵬 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)