CN201673023U - 电站锅炉四管泄漏被动声测定位系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了锅炉承压管泄漏监测技术领域中的一种电站锅炉四管泄漏被动声测定位系统。该系统包括传声器阵列、信号调理器、数据采集卡、单平面四方基阵运算器、双基阵定位运算器、双基阵数据融合处理器和结果输出装置；传声器阵列由传声器和紧固在传声器前面的前置放大器组成，传声器布置在锅炉炉膛内，并形成的平面正四方阵结构；信号调理器分别与传声器阵列和数据采集卡相连；数据采集卡与单平面四方基阵运算器相连；两个相邻的单平面四方基阵运算器与同一个双基阵定位运算器相连；双基阵定位运算器与双基阵数据融合处理器相连；双基阵数据融合处理器与结果输出装置相连。本实用新型可用于锅炉承压管泄漏监测的泄漏源精确定位。
Description
技术领域
本发明属于锅炉承压管泄漏监测技术领域，尤其涉及一种电站锅炉四管泄漏被动声测定位系统。
背景技术
火力发电机组的锅炉四管包括：水冷壁、过热器、再热器和省煤器受热面管道。锅炉四管泄漏一直是困扰火电机组安全生产的一大难题，进行锅炉四管爆管早期预报，在其还未发展成为破坏性爆漏之前及时发现泄漏，并确定泄漏点的位置，对于妥善安排停炉、缩短检修时间、减少经济损失有重大意义。
目前，国内外(参见专利“Acoustic Leak Detection System”，US4960079、“锅炉承压管泄漏在线监测仪”，CN2253829)炉管泄漏检测装置采用大量布置测点覆盖锅炉受热面，在滤掉锅炉背景噪声后检测泄漏声的声压级大小和泄漏声的频谱特征对泄漏是否发生加以诊断。若某测点发生报警，则确定泄漏源位于该测点为圆心，10米为半径的半球空间内，所以装置的主要作用还是判断泄漏并确定泄漏的受热面，并不能定位到具体的管排上。对于泄漏孔径1～4mm，检修任务则往往需要花费大量的人力和时间，其面临的重大技术难题是解决泄漏源的精确定位问题。
通过将传声器组成阵列接收泄漏信号，经过对声信号的互相关处理得出声音到达不同位置传声器的时间差，再根据目标与基元位置之间的几何关系可以确定出其泄漏位置。但是单个声学基阵的探测范围小、精度低，特别是其定距误差很大，有时几乎无法实现。
发明内容
本发明的目在于：针对目前常用的锅炉承压管泄漏监测存在的定位不精确的问题，提出一种电站锅炉四管泄漏被动声测定位系统，用于解决上述问题。
技术方案是：一种电站锅炉四管泄漏被动声测定位系统，其特征是所述系统包括传声器阵列、信号调理器、数据采集卡、单平面四方基阵运算器、双基阵定位运算器、双基阵数据融合处理器和结果输出装置；
所述传声器阵列由传声器和紧固在传声器前面的前置放大器组成，传声器布置在锅炉炉膛内，并形成的平面正四方阵结构；
所述信号调理器分别与传声器阵列和数据采集卡相连；
所述数据采集卡分别与信号调理器和单平面四方基阵运算器相连；
所述单平面四方基阵运算器与数据采集卡相连，并且两个相邻的单平面四方基阵运算器与同一个双基阵定位运算器相连；
所述双基阵定位运算器与双基阵数据融合处理器相连；
所述双基阵数据融合处理器与结果输出装置相连。
所述系统还包括直流电源，所述直流电源与信号调理器相连。
所述传声器采用1/2英寸预极化驻极体测量传声器。
所述前置放大器采用内置电路压电ICP前置放大器。
所述信号调理器包括BNC接头，用于通过同轴电缆与传声器连接。
所述信号调理器通过68针同轴电缆与数据采集卡连接。
所述结果输出装置为显示器或者打印机。
所述直流电源的供电电压为18V。
本发明综合考虑锅炉结构，选择平面正四方阵作为传声器阵列，能够精确地确定锅炉四管泄漏源的位置。
附图说明
图1是电站锅炉四管泄漏被动声测定位系统示意图；
图2是电站锅炉炉膛内传声器阵列布置示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
图1是电站锅炉四管泄漏被动声测定位系统示意图。图1中，以测量4个正四方平面的传声器数据为例，说明本发明提供的系统的结构。其中，电站锅炉四管泄漏被动声测定位系统，包括传声器阵列、信号调理器、数据采集卡、单平面四方基阵运算器、双基阵定位运算器、双基阵数据融合处理器和结果输出装置。
传声器阵列由传声器1和紧固在传声器前面的前置放大器2组成，传声器1布置在锅炉炉膛内，并形成的平面正四方阵结构。图2是电站锅炉炉膛内传声器阵列布置示意图。图2以SG-1025/17.5-M723型号锅炉为例，其结构为深13.64m、宽14.022m、高74.13m，设计四元阵列的特征尺寸为12m。将该锅炉的炉膛分为A、B、C、D、E、F层，并在炉膛中布置了30个测点(每个测点就是一个传声器和紧固在该传声器前面的前置放大器)。其中，D层有8个测点，其余层均为4个测点。
在本发明中，传声器可以采用1/2英寸预极化驻极体测量传声器，其型号为MP201，灵敏度能够达到50mV/Pa。传声器用于测量现场蒸汽喷气时发出的声音信号。前置放大器可以采用内置电路压电ICP前置放大器，其型号为MA201。前置放大器用于在传声器测量声音信号前，放大声音信号。
信号调理器分别与传声器阵列和数据采集卡相连。信号调理器用于向传声器供电；还用于对传感器传来的声音信号进行滤波和放大，并将滤波和放大后的声音信号送入数据采集卡处理。信号调理器可以通过同轴电缆与传声器连接，此时信号调理器使用BNC接头套接同轴电缆。信号调理器可以采用68针同轴电缆与数据采集卡连接。信号调理器可以采用与之连接的直流电源供电，直流电源提供18V直流电源，作为工作电压。
数据采集卡分别与信号调理器和单平面四方基阵运算器相连。数据采集卡接收到经信号调理器滤波和放大处理的声音信号后，进行数字化处理，并送入单平面四方基阵运算器。
单平面四方基阵运算器与数据采集卡相连。当单平面四方基阵运算器接收到数据采集卡接收到经数字化处理的声音信号后，采用球坐标，计算单平面四方基阵的目标斜距、方位角和俯仰角，或上述三个参数中的两个参数。计算完成后，将计算结果送入双基阵定位运算器。
两个相邻的单平面四方基阵运算器与同一个双基阵定位运算器相连。双基阵定位运算器接收到两个相邻的单平面四方基阵运算器发送的结果后，采用直角坐标，计算双基阵定位误差方程，并将计算结果送入双基阵数据融合处理器。
双基阵数据融合处理器根据双基阵定位运算器发送的双基阵定位误差方程，采用加权最小二乘融合处理，得到的泄漏定位解和方差，并将结果输出到结果输出装置。
结果输出装置可以采用显示器、打印机或者其他具有结果输出功能的设备。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种电站锅炉四管泄漏被动声测定位系统，其特征是所述系统包括传声器阵列、信号调理器、数据采集卡、单平面四方基阵运算器、双基阵定位运算器、双基阵数据融合处理器和结果输出装置；
所述传声器阵列由传声器和紧固在传声器前面的前置放大器组成，传声器布置在锅炉炉膛内，并形成的平面正四方阵结构；
所述信号调理器分别与传声器阵列和数据采集卡相连；
所述数据采集卡分别与信号调理器和单平面四方基阵运算器相连；
所述单平面四方基阵运算器与数据采集卡相连，并且两个相邻的单平面四方基阵运算器与同一个双基阵定位运算器相连；
所述双基阵定位运算器与双基阵数据融合处理器相连；
所述双基阵数据融合处理器与结果输出装置相连。
2.根据权利要求1所述的一种电站锅炉四管泄漏被动声测定位系统，其特征是所述系统还包括直流电源，所述直流电源与信号调理器相连。
3.根据权利要求1或2所述的一种电站锅炉四管泄漏被动声测定位系统，其特征是所述传声器采用1/2英寸预极化驻极体测量传声器。
4.根据权利要求1或2所述的一种电站锅炉四管泄漏被动声测定位系统，其特征是所述前置放大器采用内置电路压电ICP前置放大器。
5.根据权利要求1或2所述的一种电站锅炉四管泄漏被动声测定位系统，其特征是所述信号调理器包括BNC接头，用于通过同轴电缆与传声器连接。
6.根据权利要求1或2所述的一种电站锅炉四管泄漏被动声测定位系统，其特征是所述信号调理器通过68针同轴电缆与数据采集卡连接。
7.根据权利要求1或2所述的一种电站锅炉四管泄漏被动声测定位系统，其特征是所述结果输出装置为显示器或者打印机。
8.根据权利要求2所述的一种电站锅炉四管泄漏被动声测定位系统，其特征是所述直流电源的供电电压为18V。
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|---|---|---|---|---|
| CN102410525A (zh) * | 2011-09-01 | 2012-04-11 | 华北电力大学 | 一种炉管泄漏声学监测定位方法及装置 |
| CN104062075A (zh) * | 2014-07-04 | 2014-09-24 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种整车传声损失测试方法 |
| CN104535276A (zh) * | 2014-12-27 | 2015-04-22 | 东北电力大学 | 一种基于线阵的电站锅炉四管泄漏监测方法及系统 |
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| CN104062075B (zh) * | 2014-07-04 | 2016-09-14 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种整车传声损失测试方法 |
| CN104535276A (zh) * | 2014-12-27 | 2015-04-22 | 东北电力大学 | 一种基于线阵的电站锅炉四管泄漏监测方法及系统 |
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