爐管泄漏聲發射檢測原理

鍋爐在運行時，爐內管道充滿高溫、高壓介質。如果發生泄漏，這些高溫、高壓介質就會通過裂縫或破口噴射出來形成噴流。噴流流人周圍環境氣流時，高速噴流介質和周圍環境介質急劇混合，從而使得射流邊界層形成強烈的湍流脈動，產生噴流混合噪聲。另外，泄漏同樣也會在管道中激發出應力波，然后通過管道的相互作用，聲源向外輻射能量形成聲波。從廣義上來講，聲波的這兩種傳播方式均可認為是聲發射現象。只是在鍋爐內部特殊的仁作環境下，泄漏聲波通過煙氣到達聲波傳感器的檢測技術更加成熟可靠〕由于爐管泄漏時破口形狀各異，會對空間聲場的分布規律產生·定影響。另外，爐管的陣列結構、溫度場和流場等物理因素對聲音信號空間傳播的影響，使得爐內聲學環境參數異常復雜。所以嚴格來講，要從根本上解決電站鍋爐泄漏檢測這一實際問題，還有許多工作要做。

硬件系統的設計

系統的硬件設計應以能最大限度地捕捉泄漏信息作為檢測的標準，同時兼顧維護和檢修方便。與以往相比，硬件系統的設計和實現周期大大縮短，這主要得益于近年來計算機技術的迅猛發展，而且現場總線技術也為數據的高效傳送提供了有力保證，同時專業的可編程數據采集卡在工業的普遍應用，更加使系統的可靠性進，步得到提高，從而很好地完成數據采集的重要功能。系統的硬件部分主要由分布在鍋爐本體周圍的多個聲波傳感器、信號線端子集線箱及數據采集卡組成。聲波傳感器將所采集到的聲波信號轉換成電信號后，再進行濾波和放大處理，然后通過標準化的高速現場總線技術將電信號傳送至信號線端子集線箱，最后由數據采集卡將該信號轉換成數字信號，完成A/n轉換，通過計算機進行進一步的處理。系統的結構框圖如圖1所示。

傳感器用來接收爐膛內(包括爐管泄漏噪聲)的所有聲音信號。理想的傳感器應具有較高的靈敏度、寬而平直的頻率特性、足夠的動態范圍、良好的長期穩定性、小巧的體積等特點，同時滿足沒有指向性的要求，以免干擾被測量的聲場。此外，由于爐膛內特定的燃燒環境，檢測系統的傳感器還需具備防水、防塵和耐高溫的特性
在 硬件 系 統中，數據采集卡最高采樣頻率的選擇和設定對于整個系統的可靠性具有舉足輕重的作用。根據采樣定理可知，為避免頻譜混疊，采樣頻率至少為噪聲信號中最高頻率的兩倍。航空聲學中對噴流進行了一定的研究，下式可以作為對泄漏噪聲峰值頻率的估算Ili:

從式 中可 以看出，隨著噴流速度的增大，噪聲譜中的峰值向高頻區域流動;隨著噴口直徑的增大，噪聲譜中的峰值向低頻區域移動。當泄漏發生時，泄漏介質流速較高，流經管壁的時間極短，可以認為介質同管壁之間沒有熱量交換，所以泄漏過程可視為一絕熱過程，并且流動中的位能差為零。