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声波在锅炉换热器管阵列中的传播特性研究

点击:1238 日期:[ 2014-04-26 22:21:23 ]
                      声波在锅炉换热器管阵列中的传播特性研究 安连锁(华北电力大学动力工程系暨电站设备状态监测与控制教育部重点实验室,北京 102206)     摘要:基于对炉内单排和双排换热器管阵列声传播特性的研究基础,分析多排管阵列对声波的反射、透射和衍射机理;利用数学推理方法和迭代过程给出计算炉内多排管阵列声透射与反射系数的数学模型,研究多排换热器管阵列的声透射特性,揭示炉内多排管阵列的声反射与透射系数随声波频率、管排数和管阵列结构参数的变化关系;并在炉内实际温度下对声透射系数进行数值计算,为锅炉管道泄漏检测技术提供理论依据.     关键词:泄漏检测;多管排;声传播;透射系数     中图分类号:TK172   文献标识码:A   文章编号:1673 9140(2007)01 0043 04     锅炉换热器管道爆损、泄漏事故一直是威胁火电机组安全、经济运行的重要障碍.为在管道泄漏初期能够及时检测到泄漏的发生和泄漏源的位置,确保在非破坏性期间安排停炉检修计划,国内外对锅炉管道泄漏的早期检测技术进行了大量研究.声学检测法(ADM),由于在检测机理上的优势,目前已成为电站锅炉泄漏检测中最具潜力的一种检测手段.ADM通过对泄漏声信号的多路采集和专家系统的分析判断,对泄漏源能够迅速给出检测结果,并可确定泄漏口径的大小及其空间位置,比只适合于检测微小泄漏的电导率法(CDM)和适合于检测大泄漏的质量平衡法(MBDM)具有更广泛的使用范围.但是,由于目前许多关于泄漏声信号的发射、传播以及炉内背景噪声的干扰等基本问题至今尚未搞清,成为限制泄漏检测技术发展的“瓶颈”.因此,为提高换热器管道的泄漏检测技术水平,研究炉内声传播基本规律是解决问题的关键.     目前,ADM测漏技术在国际上分为2类:一类是主动式(有源)技术,靠管道在泄漏源附近产生的温度场(热点或冷点)、气泡或悬浮残物等物理因素对外加声信号产生的影响来获取泄漏征兆和位置等信息,属于对话式检测,这种方法在20世纪90年代中由英国国家原子能局(AEA)针对核电锅炉水中换热器管道泄漏问题进行了立项研究;另一类是被动式(无源)技术,靠检测泄漏源产生的喷注声信号来判断管道是否泄漏和确定泄漏位置,适合于火电锅炉.无源技术根据声信号传播媒质的不同又分为2种类型:一是空气声(air borne)检测,利用泄漏声在炉内烟气中的传播信号来检测泄漏;二是结构声(structure borne)检测,利用泄漏声在金属管壁中的传播信号进行检测.2种方法虽各有千秋,但就炉内热态环境下声信号采集的方便程度而言,空气声优于金属声.因此,空气声无源检测技术是电站锅炉泄漏检测的重要手段.
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