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阀门泄漏率与声发射信号特征定量

发布时间:2018-06-06发布者:苏阀达尔阀门

阀门是电站中使用   广泛的辅助设备之一,在电站事故和经济损失中,有相当部分是由阀门工作故障引发的,其中以阀门内漏故障居   。电站高温高压阀门泄漏不但会在短时间内损毁阀门,威胁工作人员和设备运行   ,而且阀门泄漏所造成的能量损失也是相当可观的,降低了火力发电机组的效率如果能对电站重要阀门进行在线状态监测和泄漏量定量测定,获得阀门工作实时数据以诊断泄漏的程度和预测其发展趋势,则一方面可在泄漏初期及时发现故障以维修或   换损坏阀门,减少维修费用和   操作性能;另一方面,可   地防止电厂事故扩大和避免人员伤亡,以火电厂的   经济运行。因此,开展电站阀门在线状态监测和泄漏率定量测定   具有重要意义和广泛的应用前景。

一、基于声发射信号的阀门泄漏率测定

1.阀门泄漏声发射

机理当阀门由于磨损、腐蚀、变形等原因导致密封面产生缝隙、发生泄漏时,因泄漏孔前后存在   大压力差,阀体内介质会从泄漏孔处高速喷射而出,在泄漏孔处产生波动压力场,形成多相湍射流。该多相湍射流产生三种声发射源信号:(1)阀体内流体压力无规律波动和流体对阀门可动或弹性部件冲击使这些部件以其自然频率振动,产生机械振动发声;(2)阀门泄漏孔处,流体流动断面突然缩小,在阀门下游又发生扩张并产生汽蚀而发声;(3)紧邻收缩断面下游区域内流场的强烈湍流和混合,产生空气动力发声,它是阀门发声的主要声源,其大小与流体的速度、流量、阀门   压力、阀门大小、阀门类型、管路布置以及流体的物理性质有关。

2.阀门泄漏率与声发射信号特征间的定量关系

阀门泄漏故障声发射检测系统阀门泄漏故障声发射(AE)检测系统由软件和硬件系统两部分组成。硬件系统包括声发射采集卡、声发射传感器、前置放大器和便携式工控机等。其中,声发射信号采集卡为生产的PCI-6110多功能数据采集卡,每通道采样率为5MS/s,A/D转换精度为12Bit;声发射传感器为的SR150N声发射传感器,工作频率为22~220kHz。软件系统则在理论   的基础上,依据阀门泄漏声发射信号特点及系统功能要求进行设计。

二、系统功能设计

结合LabVIEW软件图形化、模块化编程特点以及阀门泄漏故障声发射检测系统功能要求,阀门泄漏故障声发射检测系统功能图。使用该检测系统时,   先登陆启动界面完成被测阀门的基本信息录入,此时系统就会根据用户所输入信息自动调用泄漏故障数据库中相应类型阀门的泄漏数据,并对其进行拟合,确定该类型阀门泄漏率计算公式;而后系统进入监测主界面,该子模板主要由文件、操作、查看、诊断及帮助五个模块组成,可实现系统的参数设置、数据采集、数据保存、数据回放、数据分析处理、图形显示、故障报警等功能,从而完成阀门泄漏故障的在线监测与泄漏率计算。

系统主界面设计

监测主界面由菜单栏、操作指示区和数据显示区三部分组成。其中,菜单下拉列表包含本系统所有功能,通过点击各个下拉菜单即可实现相应功能;操作指示区主要进行采集指示和故障指示,为方便用户对系统的运行操作,系统中经常使用的操作命令也被以控件的形式列入了该区域;数据显示区是监测界面的主要内容,包括波形显示和参数显示,使用户可以直观形象地监视阀门泄漏信号的波形和趋势走向。

阀门泄漏率与声发射信号特征定量

三、关系试验   

1.试验系统简介

根据模拟现场条件要求,阀门泄漏故障模拟实验台,它主要由储水箱、离心电动泵、被测阀门、压力表、量筒及秒表等组成,其中被测阀门有闸阀(50mm、65mm)和截止阀(50mm)。试验中使用量杯在阀后计量阀门泄漏量,同时使用秒表进行计时,从而实现了被测阀门各泄漏工况下的泄漏率测量。

2.试验内容

试验内容有:

(1)在阀门泄漏故障模拟实验台上测量闸阀50mm、闸阀65mm及截止阀50mm在不同泄漏工况下的泄漏声发射信号及泄漏量,   阀门泄漏率与泄漏声发射信号RMS值之间的定量关系,建立阀门泄漏故障数据库。

(2)调用各被测阀门泄漏数据,测定其在各工况下的泄漏率,比较试验系统检测结果和实测结果以验证泄漏率计算方法的准确性。

3.结果分析

泄漏率与声发射信号特征之间的定量关系将试验测得的各被测阀门在各工况下的声发射信号RMS值及其所对应的泄漏率进行广义   小二乘法拟合,获得各被测阀门基于泄漏声发射信号。阀门泄漏率和声发射信号RMS值之间成高次方关系,该定量关系可由线性回归方程表示。阀门的类型和大小均会影响泄漏率和声发射信号RMS值之间的定量关系,但类型及大小均不同的两阀门则有可能出现类似的定量关系。

利用广义   小二乘法对试验数据进行拟合计算,取前三阶即可获得各类型被测阀门的泄漏率计算公式:只要测得被测阀门在某一工况下的泄漏声发射信号RMS值,即可计算其相应的泄漏率,从而实现阀门泄漏率的计算。

计算准确性验证

将阀门泄漏故障声发射检测系统测得的泄漏率与试验时实际测得的泄漏率进行比较,得出系统检测误差。(1)各工况下检测系统所测泄漏率随阀前压力的增大而增大,其变化规律与实测泄漏率的变化规律相同;(2)利用式(10)计算所得泄漏率与实测泄漏率误差始终在16%范围内,符合泄漏率检测精度要求。

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