本書較全面地研究了鍋爐爐管泄漏聲學檢測技術及其應用方式,包括聲學檢測的基本概念與原理、 鍋爐爐管泄漏特性研究、 鍋爐聲發(fā)
射與傳播特性、 聲信號的數(shù)字化處理與分析、 鍋爐爐管泄漏聲源定位方法、 便攜式鍋爐爐管泄漏噪聲檢測系統(tǒng)、 系統(tǒng)檢測實例、 鍋爐爐管泄漏聲學檢測規(guī)程等, 以及相應裝置開發(fā)和應用成果。 本書反映了當前新的鍋爐爐管泄漏定位技術, 具有較強的新穎性、 系統(tǒng)性、 實用性。 本書介紹的裝置開發(fā)和應用內容填補了領域內的空白, 對后續(xù)裝置的設計和改良有重要借鑒意義。
全書共 9 章, 遞進式地從鍋爐特性、 聲學檢測技術介紹至檢測裝置的實現(xiàn)方法, 理論研究與實際應用緊密結合, 既可供工業(yè)無損檢測領域人員學習, 也可供鍋爐設計、 使用、 維護的工程技術人員和現(xiàn)場操作人員參閱; 亦可動力工程、 電子與通信工程等專業(yè)師生作為參考。
本書是國家質檢行業(yè)工藝項目資助專著,行業(yè)亟需的研究成果總結.新型便攜式泄漏檢測裝置的介紹,便于行業(yè)推廣.
正文四色印刷,案例圖表清晰,易辨識.
鍋爐是重要的熱能動力設備, 是電力行業(yè)的心臟。 我國鍋爐生產量和在用量均居于世界首位, 且隨著能源需求的增加, 其數(shù)量仍將持續(xù)增長。 電站鍋爐是火力發(fā)電站三大主力設備之一, 受國家 “上大壓小” 的政策影響, 一般都有著容量大且參數(shù)高的特點。 目前我國火電站的主力機組為 600MW 超臨界鍋爐,達到世界先進水平的超超臨界鍋爐容量可達 1000MW, 這些大型供能設備的安全
運行變得更加不容忽視。 但是電站鍋爐的爐管工作環(huán)境惡劣, 長期處于腐蝕、磨損、 高溫的運行狀況, 最易出現(xiàn)水汽泄漏甚至爆管事故。 在管道泄漏的初期,傳統(tǒng)的水質量監(jiān)測、 水化學監(jiān)測等方法都難以感知微小水汽泄漏, 并且鍋爐體積大, 管道復雜, 停爐檢修時間周期長。 面對保障鍋爐這一重要特種設備安全高效運行的需求, 本書作者在認真總結聲發(fā)射檢測技術的原理和研究電站鍋爐這一應用對象的特性的基礎上, 結合聲學、 數(shù)理學、 現(xiàn)代信號處理等知識實際測試經驗完成此書。
本書全面、 系統(tǒng)地介結了聲學檢測技術基礎、 鍋爐本體特點、 鍋爐管泄漏的聲學及物理學特性、 管道漏點定位方法及獨創(chuàng)性的裝置開發(fā)和應用成果。 全書內容涉及學科廣泛, 不僅將鍋爐管泄漏聲學檢測技術緊密聯(lián)系實際需求, 還特別對裝置的研發(fā)、 測試數(shù)據(jù)、 使用步驟做了詳盡的記錄, 因此具有很強的實用性。
盡管本書針對鍋爐進行介紹, 但對包括油 /氣等壓力管道、 電梯 /起重機等大型機械設備、 游樂設施在內的其他特種設備的檢測同樣具有參考價值。
總之, 作者希望能夠為讀者奉獻一部全面、 實用的著作, 以此拋磚引玉,對我國的特種設備檢測檢驗技術的研究和應用起到促進作用。在成書過程中, 作者搜集了大量參考文獻并進行整理, 在此對本書參考文獻及被引用文獻的作者表示感謝。 由于本書涉獵領域廣、 技術更新快, 以及作者水平有限, 書中出現(xiàn)的不當或錯誤之處, 敬請讀者批評指正。
著 者
彭小蘭
中南大學獲工學碩士、博士學位,高級工程師。先后任湖南省特種設備檢驗檢測研究院鍋爐部副部長、科技發(fā)展部副部長。
從事電站鍋爐一線檢測工作8年。主持過三項國家質檢總局科技計劃類項目和一項湖南省科技廳項目,其中兩項分別獲國家質檢總局“科技興檢”獎三等獎和湖南省科技進步獎三等獎。曾先后多次主持或參與國家重點基礎研究發(fā)展973計劃、國家科技支撐計劃、國家自然科學基金和國家質檢公益性行業(yè)專項等科研項目。
先后在《系統(tǒng)工程理論與實踐》《振動與沖擊》《中南大學學報(自然科學版)》《中國安全科學學報》和《工業(yè)鍋爐》等國內外期刊上發(fā)表學術論文20余篇。在機械工業(yè)出版社已出版學術專著《有機熱載體爐積炭檢測技術及安全評價研究》《有機熱載體運動粘度檢測裝置及其檢測方法研究》。
前言
第 1 章 緒論 1
1. 1 引言 1
1. 2 聲學檢測技術發(fā)展史 2
1. 2. 1 國外研究進展 3
1. 2. 2 國內研究進展 4
1. 3 鍋爐爐管泄漏檢測裝置中的關鍵技術 7
1. 4 國內外先進聲檢測儀器簡介 9
1. 5 本書的主要內容 11
第 2 章 聲學檢測的基本概念與原理 13
2. 1 聲學檢測的物理基礎 13
2. 1. 1 聲發(fā)射的產生 13
2. 1. 2 連續(xù)波和脈沖波 15
2. 1. 3 寬脈沖和窄脈沖 16
2. 1. 4 聲波的傳播 17
2. 1. 5 聲源與聲場的數(shù)學模型 24
2. 1. 6 影響聲發(fā)射特性的因素 28
2. 2 聲信號分析與處理方法 29
2. 2. 1 聲信號類型 29
2. 2. 2 信號特性參數(shù) 30
2. 2. 3 噪聲的排除 33
2. 3 聲學檢測原理 34
第 3 章 鍋爐爐管泄漏特性研究 37
3. 1 過熱器爆管失效研究 37
3. 1. 1 過熱器長期過熱爆管的機理、 形式與特征 38
3. 1. 2 過熱器泄漏防范 39
3. 2 再熱器爆管失效研究 41
3. 2. 1 再熱器爆管的直接原因 41
3. 2. 2 再熱器爆管防范措施 42
3. 3 水冷壁爆管失效研究 42
3. 3. 1 水冷壁爆管現(xiàn)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 省煤器爆管現(xiàn)象 45
3. 4. 2 省煤器爆管原因 45
3. 4. 3 預防省煤器泄漏的對策 46
3. 5 判定 “四管” 泄漏的方法 47
3. 5. 1 “四管” 泄漏后的現(xiàn)象 47
3. 5. 2 不同受熱面爆漏后的參數(shù)變化比較 48
3. 5. 3 總述 50
第 4 章 鍋爐聲發(fā)射與傳播特性 52
4. 1 鍋爐爐管泄漏聲音特性分析 52
4. 1. 1 泄漏發(fā)聲模型 52
4. 1. 2 泄漏蒸汽流速計算 54
4. 1. 3 泄漏噪聲聲壓級、 頻率計算 54
4. 1. 4 泄漏噴流實例 55
4. 2 爐內背景噪聲特性分析 56
4. 2. 1 爐內燃燒噪聲 56
4. 2. 2 吹灰器噪聲 57
4. 2. 3 燃燒器噴流噪聲 57
4. 3 爐內聲傳播特性分析 58
4. 3. 1 聲音在爐內的衰減 58
4. 3. 2 聲音在爐內的混響 59
4. 3. 3 管陣列對聲線的影響 61
第 5 章 聲信號的數(shù)字化處理與分析 64
5. 1 聲信號數(shù)字處理基礎 64
5. 1. 1 信號的數(shù)字化 64
5. 1. 2 DFT (離散傅里葉變換) 66
5. 1. 3 數(shù)字化分析處理中的若干問題 69
5. 1. 4 FFT (快速傅里葉變換) 73
5. 2 時頻分析與傳輸理論 74
5. 2. 1 聲信號的時域分析 75
5. 2. 2 聲信號的頻域分析 76
5. 2. 3 信號傳輸理論基礎 80
5. 3 濾波器 82
5. 3. 1 濾波的基本原理 82
5. 3. 2 濾波器設計 85
第 6 章 鍋爐爐管泄漏聲源定位方法 88
6. 1 定位方法綜述 88
6. 1. 1 基于最大輸出功率的可控波束形成方法 88
6. 1. 2 基于高分辨率譜估計的定位方法 92
6. 1. 3 基于時延的聲源定位方法 (TDOA) 98
6. 1. 4 不同定位方法比較 103
6. 2 基于時間延遲的定位方法 103
6. 2. 1 傳感器陣列模型 103
6. 2. 2 時間延遲估計方法 104
6. 2. 3 定位方程解算方法 108
6. 3 互相關函數(shù)求取時延的研究 112
6. 4 定位誤差的度量 117
6. 4. 1 概述 117
6. 4. 2 定位誤差 117
6. 4. 3 概率定位誤差 119
6. 4. 4 幾何精度稀釋 122
6. 4. 5 克拉美 - 羅界 123
第 7 章 便攜式鍋爐爐管泄漏噪聲檢測系統(tǒng) 124
7. 1 系統(tǒng)概述 124
7. 2 系統(tǒng)組成 124
7. 2. 1 聲音傳感器 126
7. 2. 2 電纜 129
7. 2. 3 前置放大器 130
7. 2. 4 數(shù)據(jù)采集卡 130
7. 2. 5 便攜式工控機 132
7. 3 功能 133
7. 3. 1 信號采集 133
7. 3. 2 頻譜分析 133
7. 3. 3 濾波 133
7. 3. 4 互相關分析 135
7. 3. 5 定位 136
第 8 章 系統(tǒng)檢測實例 137
8. 1 傳感器支架設計 137
8. 2 區(qū)域定位試驗 138
8. 2. 1 系統(tǒng)校準 138
8. 2. 2 系統(tǒng)定位精度實驗 139
8. 2. 3 定位精度影響因素分析 141
8. 2. 4 試驗結論 151
第 9 章 鍋爐爐管泄漏聲學檢測規(guī)程 153
9. 1 聲學檢測程序 153
9. 2 設置與校準 154
9. 2. 1 檢測門檻設置 154
9. 2. 2 傳感器一致性校準 154
9. 2. 3 傳感器間距 155
9. 3 傳感器的安裝布置 155
9. 4 預檢測 155
9. 5 檢測方法 155
9. 5. 1 噪聲的控制與抑制 155
9. 5. 2 現(xiàn)場校準 156
9. 5. 3 正式檢測 156
9. 6 數(shù)據(jù)解釋與評價 157
9. 7 檢測標準與規(guī)范 158
9. 7. 1 GB /T 12604. 4 —2005 《無損檢測 術語 聲發(fā)射檢測》 158
9. 7. 2 GJB 2044—1994 《鈦合金壓力容器聲發(fā)射檢測方法》 158
9. 7. 3 QJ 2914—1997 《復合材料結構件聲發(fā)射檢測方法》 161
9. 7. 4 JB /T 7667—1995 《在役壓力容器聲發(fā)射檢測評定方法》 162
9. 7. 5 其他國內外標準方法目錄 163
參考文獻 165