一種基于線陣的電站鍋爐四管泄漏監(jiān)測方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鍋爐承壓管泄漏監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于線陣的電站鍋爐四 管泄漏監(jiān)測方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 火力發(fā)電機組的鍋爐四管包括：水冷壁、過熱器、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組安全生產(chǎn)的難題，進(jìn)行鍋爐四管爆管早期預(yù)報，在其還未 發(fā)展成為破壞性爆漏之前及時發(fā)現(xiàn)泄漏，并確定泄漏點的位置。對于妥善安排停爐、縮短檢 修時間、減少經(jīng)濟(jì)損失有重大意義。據(jù)歷年不完全統(tǒng)計鍋爐"四管"爆漏占火力發(fā)電機組 各類非計劃停運原因之首。鍋爐一旦發(fā)生"四管"爆漏，增加非計劃停運損失，增大檢修工 作量，有時還可能釀成事故，嚴(yán)重影響火力發(fā)電廠安全、經(jīng)濟(jì)運行。
[0003] 目前，國內(nèi)外爐管泄漏檢測裝置采用大量布置測點覆蓋鍋爐受熱面，在濾掉鍋爐 背景噪聲后檢測泄漏聲的聲壓級大小和泄漏聲的頻譜特征對泄漏是否發(fā)生加以診斷。若某 測點發(fā)生報警，則確定泄漏源位于該測點為圓心，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露的受熱面，并不能定位到具體的位置坐標(biāo)。檢修任務(wù)則往 往需要花費大量的人力和時間，其面臨的重大技術(shù)難題是解決泄漏源的精確定位問題。
[0004] 通過將傳聲器組成陣列接收泄漏信號，經(jīng)過對聲信號的互相關(guān)處理得出聲音到達(dá) 不同位置聲學(xué)傳聲器的時間差，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。但是單個聲學(xué)傳感器的探測范圍小、精度低，特別是其定距誤差很大，有時幾乎無法 實現(xiàn)。因此，研制一種能夠精確定位泄漏源位置的監(jiān)測方法和系統(tǒng)已成為急需解決的技術(shù) 問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種基于線陣的電站鍋爐四管泄漏監(jiān)測 方法及系統(tǒng)，以實現(xiàn)泄漏源位置的精確定位。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0007] 一種基于線陣的電站鍋爐四管泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)由依次連接的線陣及附屬的 接收電路單元、信號處理單元、控制單元以及執(zhí)行機構(gòu)組成，其特征在于：
[0008] 線陣及接收電路單元，由3-5個無指向性的單聲學(xué)傳感器（陣元）及其附屬的接 收電路組成，用于接收鍋爐內(nèi)的聲學(xué)信號并轉(zhuǎn)換為電信號發(fā)送給信號處理單元；
[0009] 信號處理單元，與線陣及其附屬的接收電路單元和控制單元連接，接收來自線陣 及其附屬的接收電路單元的電信號，對該電信號進(jìn)行波束形成以及快速傅里葉變換（FFT) 變換，進(jìn)而判斷是否發(fā)生泄漏以及計算泄漏點的位置，并發(fā)送命令給控制單元；
[0010] 控制單元，與信號處理單元和執(zhí)行機構(gòu)連接，向執(zhí)行機構(gòu)發(fā)送控制命令，控制線陣 的位置移動和90°旋轉(zhuǎn)；
[0011] 執(zhí)行機構(gòu)，與控制單元連接，接收來自控制單元的信號。
[0012] 一種基于線陣的電站鍋爐四管泄漏監(jiān)測方法，在管路上部的軌道上安裝有線陣， 所述線陣由3?5個陣元組成，所述陣元無指向性，該監(jiān)測方法包括：
[0013] 步驟1、線陣上的各個陣元接收泄漏點目標(biāo)輻射噪聲，由如下公式計算所述目標(biāo)輻 射噪聲的指向性函數(shù)D(0);
【主權(quán)項】
1. 一種基于線陣的電站鍋爐四管泄漏監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)由依次連接的線陣及接收電路 單元、信號處理單元、控制單元以及執(zhí)行機構(gòu)組成，其特征在于： 線陣及接收電路單元，由3-5個無指向性的單聲學(xué)傳感器及其接收電路組成，用于接 收鍋爐內(nèi)的聲學(xué)信號并轉(zhuǎn)換為電信號發(fā)送給信號處理單元； 信號處理單元，與線陣及接收電路單元和控制單元連接，接收來自線陣及接收電路單 元的電信號，對該電信號進(jìn)行FFT變換，根據(jù)變換結(jié)果判斷是否發(fā)生泄漏以及定位計算泄 漏點，并將結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)送給控制單元； 控制單元，與信號處理單元和執(zhí)行機構(gòu)連接，向執(zhí)行機構(gòu)發(fā)送控制命令，控制線陣的位 置移動和90°旋轉(zhuǎn)； 執(zhí)行機構(gòu)，與控制單元連接，接收來自控制單元的信號。
2. -種基于線陣的電站鍋爐四管泄漏監(jiān)測方法，在管路上部的軌道上安裝有線陣，所 述線陣由3?5個陣元組成，所述陣元無指向性，該監(jiān)測方法包括： 步驟1、線陣上的各個陣元接收目標(biāo)輻射噪聲，通過指向性函數(shù)計算所述目標(biāo)輻射噪聲 的D(0)，該D(0)由以下公式計算得出：
在D( Θ )為最大值的角度上對接收到的各路目標(biāo)輻射噪聲進(jìn)行疊加，將疊加后的信號 進(jìn)行離散傅里葉變換DFT或者快速傅里葉變換FFT，得到目標(biāo)輻射噪聲的頻域分布情況； 步驟2、如果在得到目標(biāo)輻射噪聲的頻域分布中，頻率為1000Hz以上的信號突然增加， 則判斷鍋爐中出現(xiàn)了管道泄漏，執(zhí)行步驟3;如果在得到目標(biāo)輻射噪聲的頻域分布中，主要 為250?1000Hz的低頻信號，則表明鍋爐中未出現(xiàn)管道泄漏，返回步驟1 ; 步驟3、以線陣所在位置為坐標(biāo)原點建立坐標(biāo)系，對線陣接收到的目標(biāo)輻射噪聲信號進(jìn) 行波束形成，計算泄漏點方位角Θ，泄露點M在xoy平面內(nèi)的投影M1 (X，y，0)，得到表達(dá)式： X = ytan Θ ;控制線陣沿著導(dǎo)軌移動距離L，對線陣接收到的目標(biāo)輻射噪聲信號進(jìn)行波束形 成，計算泄漏點方位角θ'，泄露點M在xoy平面內(nèi)的投影的表達(dá)式為 ：X-L = ytan0';將 線陣旋轉(zhuǎn)90°，對線陣接收到的目標(biāo)輻射噪聲信號進(jìn)行波束形成，計算泄漏點俯仰角Φ， 泄露點M在xoz平面內(nèi)的投影的表達(dá)式為：x_L = ztan Φ ;計算確定泄漏點的坐標(biāo)M(x，y， z)由以下公式計算得出： x = L* tan Θ
根據(jù)計算得到的泄漏點坐標(biāo)方位M(x，y，z)，確定泄漏點的位置。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于線陣的鍋爐四管泄漏的監(jiān)測方法以及系統(tǒng)。該檢測系統(tǒng)由依次連接的線陣及接收電路單元、信號處理單元、控制單元以及執(zhí)行機構(gòu)組成。該監(jiān)測方法包括在鍋爐內(nèi)固定一條滑軌，將聲學(xué)基陣安裝在滑軌上，聲學(xué)線陣由3-5個無指向性的單聲學(xué)傳感器（陣元）組成；根據(jù)線陣測量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行波束形成，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以判斷是否存在漏點；依據(jù)陣列處理后的數(shù)據(jù)，計算泄漏點的方位角；移動線陣至滑軌另一側(cè)，接收數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行波束形成，計算泄漏點的方位角；控制線陣旋轉(zhuǎn)90°，計算泄漏點的俯仰角；最后，依據(jù)測量的方位角、俯仰角、基陣在滑軌上運動的距離解算出泄漏點的精確位置。本發(fā)明利用聲吶基陣陣元之間信號的相干性，實現(xiàn)了鍋爐四管泄漏的在線監(jiān)測，裝置結(jié)構(gòu)緊湊，容易應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場。
【IPC分類】G01M3-24
【公開號】CN104535276
【申請?zhí)枴緾N201410830342
【發(fā)明人】陳東升, 王金峰, 侯一民, 苗因德, 付從偉, 任紀(jì)兵, 賴映軍, 孫自強, 譚波, 許景順, 蔣東偉
【申請人】東北電力大學(xué), 山東華聚能源股份有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月27日