FI93496B - Menetelmä iskukohtien paikantamiseksi jähmeässä kappaleessa etenevää ääntä käyttävän valvontajärjestelmän avulla, erityisesti voimalaitosten painetta johtavissa suljetuissa osissa - Google Patents
Menetelmä iskukohtien paikantamiseksi jähmeässä kappaleessa etenevää ääntä käyttävän valvontajärjestelmän avulla, erityisesti voimalaitosten painetta johtavissa suljetuissa osissa Download PDFInfo
- Publication number
- FI93496B FI93496B FI880154A FI880154A FI93496B FI 93496 B FI93496 B FI 93496B FI 880154 A FI880154 A FI 880154A FI 880154 A FI880154 A FI 880154A FI 93496 B FI93496 B FI 93496B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- sound
- propagation
- burst
- mode
- frequencies
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
- G01S11/14—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/18—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
- G01S5/30—Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S367/00—Communications, electrical: acoustic wave systems and devices
- Y10S367/907—Coordinate determination
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
93496
Menetelmä iskukohtien paikantamiseksi jähmeässä kappaleessa etenevää ääntä käyttävän valvontajärjestelmän avulla, erityisesti voimalaitosten painetta johtavissa suljetuissa osissa 5
Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä isku-kohtien ("purstien") paikantamiseksi jähmeässä kappaleessa etenevää ääntä käyttävän valvontajärjestelmän avulla, erityisesti voimalaitosten painetta johtavissa suljetuissa 10 osissa, kuten komponenteissa ja putkijohdoissa. Tämä menetelmä on erityisen merkityksellinen ydinvoimalaitoksien yhteydessä, jotka on varustettu painevesireaktoreilla (DWR) tai kiehutusvesireaktoreilla (SWR). Tällöin painetta johtavien komponenttien ja putkijohtojen eheyden varmista-15 minen on erityisen tärkeää. Komponentteihin luetaan reak-toripainesäiliöiden lisäksi myös höyrykattilat, pääjäähdy tysainepumput ja painepuristimet, vain tärkeimmät mainitaksemme .
Kun siis yleensä voimalaitoksissa tai ydinvoimalai-20 toksissa erityisesti irtaimet tai löysät osat tulevat tunnistetuiksi epäsäännöllisten jähmeässä kappaleessa etenevien äänisignaalien (purstien) avulla, on iskukohtien paikantaminen eräs tärkeimmistä apukeinoista näiden häiriöiden syyn arvioimiseksi.
25 Vaikka tällainen menetelmä jo tunnetaankin, ks.
esimerkiksi VDI-selostusta N:o 568 (1985), sivut 13-18, jossa B. Olma et ai selostavat ydinvoimalaitosten primää-ripiirikomponenttien värähtelevää ja jähmeässä kappaleessa etenevää ääntä käyttävää valvontajärjestelmää", ei tämän 30 tunnetun menetelmän yhteydessä voida kuitenkaan suorittaa tarkkaa paikantamista aina luotettavasti, koska - on vain harvoin selvillä, vastaavatko mitatut vertailuääninopeudet todellisia signaaleja; - usein voidaan määrittää vain äänen alkukohta ky-35 seisessä suljetussa osassa, mutta ei kuitenkaan todellista 2 93496 iskukohtaa; - asennettujen signaalivastaanottimien määrä ei useinkaan riitä äänen alkukohdan likimääräistä määritystä varten.
5 Tämän tunnetun menetelmän yhteydessä käytetään mag neettisesti sovellettuja jähmeässä aineessa etenevän äänen vastaanottolaitteita, joilla on kaksi resonanssitaajuutta, esimerkiksi vastaanottokohtainen 20-30 Khz ja pidätyskoh-tainen 5-10 kHz kahden purstisignaalikomponenttien erotta-10 miseksi, jolloin asianomaiset etenemisnopeudet arvioidaan jälkeenpäin tai otaksutaan.
Keksinnön tarkoituksena on jalostaa ja kehittää edelleen kuvatunlaista menetelmää siten, - että purstikohdan tarkemmat paikantamiset tulevat 15 mahdollisiksi itsetarkistuksella, eli uusi menetelmä toimii varmistavalla tavalla, - että tarvittavien jähmeässä kappaleessa etenevän äänen ilmaisimien tai vastaanottolaitteiden määrää voidaan kyseisen mittaustehtävän yhteydessä vähentää heikentämättä 20 tällöin tulosten luotettavuutta tai toistettavuutta; ja - että äänen alkukohtien lisäksi voidaan saada selville myös isku- eli purstikohdat.
Keksinnön mukaisen menetelmän tarkoitus saavutetaan patenttivaatimuksessa 1 ilmoitettujen tunnusmerkillisten 25 ominaisuuksien avulla. Tämän menetelmän eräs edullinen sovellutusmuoto on selostettu patenttivaatimuksessa 2.
Keksintö perustuu siihen havaintoon, että ensiksikin itse purstit sisältävät tiedon siitä, millä nopeudella signaalikomponentit saapuvat vastaanottolaitteeseen, ja 30 että toiseksi pursti sisältää vähintään kaksi toisistaan erotettavaa purstisignaalikomponenttia, joiden ääninopeu-det eroavat toisistaan ja jotka ovat jo tunnettuja edellä mainitun ensimmäisen kohdan perusteella. Levyaaltoteorian yksityiskohtaisemman tarkastelun yhteydessä on osoittautu-35 nut, että jähmeässä kappaleessa eteneviä ääni signaaleja
II
3 93496 eli ns. pursteja käytettäessä molempien edellämainittujen kohtien mukaiset ehdot tulevat täytetyiksi. Tähänastisten paikantamisten yhteydessä ei purstien täyttä tietosisältöä ole käytetty hyväksi.
5 Keksinnön sisältämät edut on esitetty yksityiskoh taisemmin tämän selostuksen loppuosassa.
Keksinnön mukaista menetelmää selostetaan sen monimutkaisuuden johdosta ensin periaatteellisesti piirustuksien kuvioissa 1-4 ja sen jälkeen yksityiskohtaisesti toi-10 sen sovellutusmuodon välityksellä kuvioissa 5 A, B, C - 7.
Piirustuksissa:
Kuvio 1 esittää kaavamaista leikkauskuvantoa paine-vesiydinvoimalaitoksia varten tarkoitetusta painesulkukom-ponentista, esimerkiksi höyrykattilasta siihen liitettyine 15 putkijohtoineen, kolmen jähmeässä kappaleessa etenevää ääntä varten tarkoitetun ilmaisimen toimiessa vastaanottavina tuntokärkinä.
Kuvio 2 esittää tunnettua moodikaaviota, jossa yksittäisten äänimoodien aQ, Sq, a^, ryhmänopeuden Vg 20 (oordinaatta) dispersion mukaisesti määräytyvä kulku on esitetty funktiona levypaksuuden ja taajuuden tulosta = d*f (abskissa).
Kuvio 3 esittää kaaviomaisesti purstisignaalikom-ponenttien aikaeron t^ - tn kulkua (mielivaltaisina yksik-25 köinä oordinaatalle piirrettynä) tulosta d* f (abskissa) riippuvalla tavalla ottaen huomioon ääniaaltojen dispersio, jolloin vertailu- tai tarkistussuora tj_ - tn = 0 aikaeroa varten on asetettu kulkemaan aQ-dispersio käyrän yhden pisteen kautta.
30 Kuvio 4 esittää kuviota 3 vastaavaa käyrää, jossa kuitenkin vertailu- tai tarkistussuora aikaeroa t^ - tn * 0 on asetettu kulkemaan SQ-dispersiokäyrän yhden pisteen kautta.
Kuviot 5A, 5B ja 5C esittävät yhden ainoan pursti-35 signaalin erilaisia komponentteja, jotka on piirretty nä- 4 93496 kyviin painevesireaktorin kuuman silmukkajohdon koestuksen yhteydessä digitaalisen kaistanpäästösuodatuksen jälkeen kolmella kaistanpäästöraja-arvolla 2,5 - 5,0 kHz (kuvio 5A), 8,25 - 8,75 kHz (kuvio 5B) ja 5,25 - 6,26 kHz (kuvio 5 5C) sekä asiaankuuluvilla mitatuilla kulkuajoilla 9,2 ms (kuvio 5A), 9,2 ms (kuvio 5B) ja 10,0 ms (kuvio 5C).
Kuvio 6 esittää aikaero/taajuuskaaviota, jossa on esitetty kolmen purstisignaalikomponentin taajuudesta f (kHz) (abskissa-akseli) riippuvat aikaerot t^ - tn ms, 10 oordinaatta-akselilla), näiden aika-erojen syntyessä koes-tuspurstin yhteydessä painevesireaktorin silmukka johdossa, jolloin fn merkitsee vertailutaajuutta ja katkoviivalla piirretty käyrä a0-moodin teoreettista hajontaa äänimoodin tunnistamista varten, ja lopuksi.
15 Kuvio 7 esittää kuviota 6 vastaavaa kaaviota, joka perustuu neljään vastaanotettuun purstikomponenttiin, kysymyksen ollessa kiehuntavesireaktorin painesäiliön koes-tuksesta.
Seuraavassa selostetaan erittäin yksinkertaistetus-20 sa muodossa kulkukaikojen erojen johdosta aiheutuvia pai-kantamisongelmia. Tällöin jätetään huomioonottamatta ääni-moodimuutokset erityisesti putkijohtojen ja kattilaseinien välisissä siirtymäkohdissa ja oletetaan, että levyaaltoi-hin liittyvät tiedot ovat ainakin likimäärin voimassa myös 25 putkijohtojen yhteydessä.
Vaikka tällainen menettely saattaakin johtaa läpimitaltaan pienten putkijohtojen ja erityisesti pienten äänisignaalitaajuuksien yhteydessä epätarkkuuksiin ääni-lähteiden paikantamisessa, mahdollistaa kuvatunlainen me-30 netelmä kuitenkin vähintään likimääräisen äänennopeuden määrittelyn itse signaalien avulla parantaen siten olennaisesti tilannetta tapaukseen verraten, jonka yhteydessä ei edes nopeuksien noin 5,2 kms”^ ja 3,0 kms“^ välistä erotusta, erotustekijän ollessa miltei 2, kyetä määritte-35 lemään. Tämän rajoituksen ollessa voimassa selitetään ku li 5 93496 viossa 1 periaatteelliset ongelmat kaavamaisesti, tämän kuvion esittäessä putkijohtoa ja osaa kattilan seinästä (esimerkiksi reaktorin paineastiaa tai höyrykattilaa). L merkitsee putkijohtokappaleen pituutta iskukohdasta S kat-5 tilan seinään. Dj_ (i = 1, 2, 3) merkitsevät lyhyimpiä kulkuteitä putkijohdon muhvista kolmeen jähmeässä kappaleessa etenevän äänen ilmaisevan ilmaisimen Ai, A2, A3 muodossa olevaan tuntokärkeen. Arvot t^ (i = 1, 2, 3) merkitsevät niitä ajankohtia, jolloin purstit rekisteröidään tuntokär-10 kiin A^, ja arvot v^ merkitsevät jähmeässä kappaleessa etenevän äänen nopeuksia matkalla iskukohdasta tuntokär-kiin tai ilmaisimiin. Tällöin saadaan seuraava yhtälö:
At = tj_ - tj = Dj/vjL - Dj/Vj + L( 1/Vj^ - 1/Vj) (1) 15 Tämä yleiskaava voidaan johtaa induktiivisesta seu-raavan analyysin perusteella:
Kun halutaan saada selville kulkuaikaero At2/i = (t2 - tQ) - (t^ - tQ) kahden jähmeässä kappaleessa etene-20 vän äänen välillä, joista yksi rekisteröidään tuntokärjes-sä A2 ajankohtana t2 ja toinen tuntokärjessä Ai ajankohtana t}, näiden molempien signaalien kuuluessa yhteen ja samaan purstiin kohdassa S, niin seuraava yhtälö on voimassa: 25 Ät2,i = (t2 - tQ) - (t! - tQ) = D2 + L Dx + L d2 di 1 1 v2 - v^ “ v2 ” v^ + v2 ” vl^* (1*1) jossa tQ merkitsee vertailuajankohtaa - yleensä painetta johtavan sisäänsulun irtonaisen osan iskutapahtuman ajan-35 kohtaa. Koska tässä kaavassa tarkastellaan tuntokärkiä eli jähmeässä kappaleessa etenevän äänen ilmaisevia ilmaisimia AI ja A2, niin käytetään vastaavia viitenumerolta "1" ja "2" myös asianmukaisten pituuksien, siis Dl ja D2, sekä 6 93496 asianmukaisten nopeuksien, eli Vj ja yhteydessä, jol loin tässä konkreettisessa tapauksessa Dj Φ Ό2· Nämä kummatkin viitenumerot "1" ja "2" voivat kuulua indeksiryh-mään i(1, 2, 3) ja j(l, 2, 3). Tällöin voidaan ilmaista 5 yleisellä tavalla, että Dj ja Dj eroavat toisistaan tai ovat yhtäläiset, samoin kuin myös v^ ja Vj sekä tj^ ja tj.
Äänenetenemisen ehtoihin liittyvän teorian (ks. esimerkiksi J. Krautkrämer ja H. Krautkrämer, Ainekoestus ultraäänen avulla, 4. painos, Springer Verlag, 1980) mu-10 kaisesti koskien levyjä (= putkien ja kattiloiden seiniä) esiintyy erilaisia äänenetenemistapoja erilaisilla ryhmä-nopeuksilla, joihin lisäksi liittyy dispersioilmiö (ks. kuvio 2). Tällöin ei paikantamisen yhteydessä ole selvää (ylläolevaa kaavaa käytettäessä), mitä arvoa on käytettävä 15 v^:nä tai Vjsnä mitattujen kulkuaikaerojen At, äänimatko-jen D^ ja arvon L saamiseksi, myös silloin kun koestustie-tojen perusteella saadaan käyttöön vertailunopeudet.
Lisäksi tapahtuu käytännössä usein aikaisemmin usein esiintyneissä tapauksissa, että v^ (i = 1, 2, 3...) 20 =v = Vj(j = l, 2, 3) eli että nämä kaikki arvot ovat yhtä suuria;
At = Dj/v^ - Dj/vj = (D^ - Dj)/v (2) 25 ja periaatteessa on enää määriteltävä vain äänen alkukohdan sijainti (so. arvon D^ suuruus).
Jos käytössä on vain muutamilla tuntokärjillä varustetut yksittäiset reaktiokomponetit ja vain yksi tun-tokärki vastaanottaa riittävän voimakkaan signaalin, on 30 paikantamisen suorittaminen ollut aikaisemmin yleensä mahdotonta tai käyttöön on ollut pakko ottaa osittain lisä-tuntokärkiä laitteiston käytön aikana.
Rajoittavassa mielessä on huomautettava, että tunnetaan "piirimenetelmä" (ks. esimerkiksi B. J. Olma, Prog-35 ress in Nuclear Energy, 1985, osa 15, sivut 583-594), jon- li 7 93496 ka yhteydessä tietty paikantaminen on mahdollinen myös yhden tai kahden tuntokärjen avulla, kun purstien ainakin kaksi komponenttia ovat erotettavissa toisistaan ja varustettuja erilaisilla nopeuksilla v^ ja v2. Tällöin seuraava 5 kaava on voimassa purstikomponenttien kulkuaikaeroja varten:
At = (D + L) (v2 - VjJ/vj · v2 (3) 10 jolloin kun v^ ja v2 tunnetaan, saadaan D + L.
J. Olma et ai ovat erottaneet vastaanotinresonans-sin eli magneettisovitusresonanssin avulla kaksi eri nopeuksilla varustettua äänimoodikomponenttia yhdessä purs-tissa toisistaan ja suorittaneet siten paikannuksen. Tämä 15 menetelmä ratkaisee kuitenkin paikantamisen periaatteelliset ongelmat vain osittain, koska: - dispersio tulee vain epätäydellisestä otetuksi huomioon, - moodien erottaminen on vain sangen epätäydellis- 20 tä.
Tästä voitaisiin vetää se johtopäätös, että esimerkiksi magneettisovitusresonanssin taajuusalueella (noin 5-10 kHz) esiintyy vain ag-moodi. Seuraavassa todistetaan koestustietojen perusteella, että tämä ei aina pidä 25 paikkaansa.
Äänimoodien dispersion hyväksikäyttöä todellisten äänennopeuksien määritystä varten itse purstien perusteella selostetaan seuraavassa. Kuvion 2 mukaisesti on ydinvoimalaitoksen komponentteihin liittyvällä parametrialu-30 eella d·f s 2,5 mm MHz Sg- ja ag-moodeilla täysin erilai nen dispersio. Kun Sg-moodin nopeus pienen d* f-arvon yhteydessä on ensin lähes vakio ja vasta kohdassa d*f - 1,5 mm MHz putoaa jyrkästi, on ag-moodin nopeudella suuri dispersio erityisesti pienten d·f-arvojen yhteydessä ja se 35 pysyy lähes vakiona kohdasta d· f - 0,7 mm MHz lähtien, a^- 8 93496 moodin esiintymistä ei ole aikaisemmin voitu todistaa jähmeässä kappaleessa etenevän äänen valvonnan yhteydessä ydinvoimalaitoksissa.
Näiden erilaisten dispersiosuhteiden mittauksen 5 avulla itse purstissa (myös epäsäännöllisyyksien yhteydessä) tunnistetaan SQ-moodi- ja aQ-moodikomponentit. Tämä voi tapahtua seuraavalla tavalla:
Jos muunnetaan taajuusalueella pursti, saadaan selville yleensä lisäykset lähes koko taajuusalueella, jol-10 loin joidenkin taajuuksien yhteydessä esiintyy varmaankin huomattavia huippuarvoja (resonansseja). Jos nyt kaistan päästösuodatin asetetaan näille havaituille huippuarvoille tai osaksi myös jatkuvamman taajuusspektrin mukaisesti ja vastaavat purstiosat esitetään aika-alueella ja komponent-15 tien alkukohdat mitataan tavalliseen tapaan, saadaan tulokseksi sarja ajankohtia (i = 1...), joihin liittyvät yksiselitteisesti taajuudet f^. Mielivaltaisen arvon tn(fn) valinnan jälkeen aikavertailua varten saadaan kulkuaika-erot At^ = t^(f^) - tn(fn) funktiona taajuusarvoista f^. 20 Tulokseksi saadaan kaavio, jota joko kuvio 3 tai 4 vastaa, kuvion 3 esittäessä aQ-moofikäyrällä olevaa vertailukohtaa ja kuvio 4 sg-moodikäyrällä olevaa vertailu kohtaa. Tällöin voidaan käyrien etumerkkien ja muodon perusteella saada yksiselitteisesti selville, mitä moodia on käytet-25 tävä purstien yksittäisiä komponentteja varten yksittäisten taajuuksien yhteydessä. Tällöin tulee myös moodien yksiselitteinen erottaminen toisistaan teoriassa mahdolliseksi.
Käytännössä voidaan saada myös hieman toisenlaisia 30 tuloksia: I) Yhtä moodeista ei esiinny ylipäätänsä lainkaan, esimerkiksi koska vastaavia osia (suhteellisen pitkissä ääniaalloissa) on vaimennettu liian voimakkaasti. Tämä tapahtuu kokemuksen mukaisesti lähinnä sq-moodin yhteydes-35 sä.
Il 9 93496 II) Tiettyjen taajuuksien yhteydessä esiintyy myös At arvoja, jotka osuvat molempien käyrien väliin, niiden lisätessä valitulla taajuusalueella Sq- ja aQ-moodien yhteydessä purstikomponentteja.
5 Jos kohdan I) yhteydessä on kysymys vain a0-moodis- ta, voidaan sen dispersion perusteella määrittää erilaiset Atk-arvot = (D + L) (v^ - νη)/ν]ς · vn ja äänitaajuudet järjestää. Koska on tunnettua missä komponenteissa on tun-tokärjet (RDB = reaktiopaineastia, DE = höyrykattila 10 jne.), tunnetaan myös levypaksuudet ja siten levyaaltoteo-rian perusteella myös kyseisiin taajuuksiin liittyvät nopeudet v^ ja vn. Näin saadaan suureen D + L arvo. Jos tämä arvo täyttää samat ehdot useampien tuntokärkien signaaleja varten, saadaan kutakin tuntokärkeä varten arvo + L.
15 Eri tuntokärkien purstikomponenttien (mielivaltaisesti valitun) taajuuden ja siten myös nopeuden arvojen ollessa samat, voidaan kulkuaikaerot (nyt analogisten purstikomponenttien välillä eri tuntokärjissä) muodostaa ja tästä seuraa, että: 20
Atlm = (Dx + L)/v - (Dm + L)/v = (D1 - Dm)v. (4)vert. (2) Tätä arvoa voidaan käyttää äänen alkukohdan määritykseen.
25 Jos kohtaa II) vastaavalla tavalla todistetaan mo lempien moodien (Sq ja aQ) olemassaolo ja molemmat kuvion 3 mukaiset käyrät esiintyvät tai ainakin mahdollisten kul-kuaikaerojen alueen verhokäyrät voidaan tunnistaa, saadaan näiden käyrien tai verhokäyrien etäisyys A kaavasta: 30 A = (D + L) (vs - va)/vs · va (5) vert. (3) jolloin arvot vg ja va voidaan taas määrittää levy-paksuuksien, moodin ja taajuuden mukaisten teoreettisten 35 äänennopeuksien perusteella, niin että tulokseksi saadaan 93496 10 arvo D + L. Jos erilaisia tuntokärkiä varten saadaan samojen taajuuksien ja samojen levypaksuuksien yhteydessä erilaiset käyräetäisyydet Ag ja Ap, saadaan: 5 Aq " Ap = (Dq - Dp) (vs - va)/vs ' va (6) ja siten voidaan taas määrittää äänen alkukohdan sijainti.
Kuviossa 5 on esitetty kolme esimerkkiä purstisig-naalikomponenteista kaistanpäästösuodatuksen jälkeen koes-10 tusta varten painevesireaktorin (DWR) kuumassa silmukka-johdossa.
Taulukon 1 sarakkeessa 3 (ks. sivu 13) on esitetty saadut kulkuaikaerot, komponenttien vertailutaajuuden arvona ollessa 8,5 kHz. Taulukossa on esitetty vain kolme 15 arvoa. Tämän lisäksi on periaatteessa mahdollista suorittaa analyysi äänimoodien dispersion perusteella.
Nämä kolme kulkuaikaeroa on esitetty kuviossa 6 kaistanpäästösuodattimen keskitaajuuden funktiona. Kuvion 6 vertailu kuvioihin 3 ja 4 osoittaa, että kyseessä on to-20 dellisuudessa pelkästään kuvion 4 mukainen tilanne, so. että ag-moodin yhteydessä on käytettävä taajuuteen 5,75 kHz liittyvää arvoa, kun taas taajuuteen 3,75 kHz tai 8,5 kHz liittyvät arvot kuuluvat selvästi sg-nioodikomponent-teihin. Taulukon 1 sarakkeessa 4 on esitetty tätä järjes-25 tystä vastaavat äänennopeudet (ottaen huomioon silmukka-johdon seinäpaksuuden 50 mm) kuvion 2 mukaisesti. Nyt voidaan rivien 2 ja 3 perusteella laskea äänitien pituus 4,75 ± 0,6 m, jolloin syntyvä virhe on riippuvainen pelkästään käyntiäjän määritykseen liittyvästä 1 ms epävarmuusteki-30 jästä. Tulokseksi saatu äänitien pituus on yhtäpitävä 5,4 m pituisen todellisen äänitien kanssa.
Kiehuntavesireaktorin (SWR) reaktiosäiliön koestuk-sen yhteydessä on mainittava, että jo vuodesta 1982 on KWU pyrkinyt saamaan koestustietoja (analogisen) suodatuksen 35 avulla. Erään koestusiskun yhteydessä on taajuusalueella
II
11 93496 saatu kolme suhteellisen huomattavaa huippuarvoa taajuuksien 1,55 kHz, 3,8 kHz ja 7,25 kHz yhteydessä, jotka ovat analogiatekniikan avulla helposti erotettavissa toisistaan, sekä joitakin huippuarvoja taajuudella 8,9 kHz, joi-5 ta ei ole täysin voitu erottaa 7,25 kHz taajuudella saadusta huippuarvosta.
Taulukossa 2 (ks. sivu 13) on sarakkeessa 3 lueteltu purstikomponenttien kulkuaikaerot, jolloin 8,9 kHz taajuudella saatuja komponentteja on käytetty vertailuarvoi-10 na. Nämä kulkuaikaerot on piirretty näkyviin kuviossa 7 taajuuden funktiona. Vertailemalla kuvioita 3 ja 4 määritetään molempien purstikomponenttien aQ-moodiosuudet taajuuksilla 1,55 kHz ja 3,8 kHz, kun taas molemmat muut arvot ilmoittavat Sg-moodit. Kuvion 2 mukaisesti odotetaan 15 siten taulukon 2 sarakkeessa 4 annettuja nopeuksia.
Jos taulukkoarvojen perusteella lasketaan äänitie lS-A iskukohdasta tuntokärkeen, saadaan tulokseksi kolme arvoa: SW(1,55 kHZ) = 14,1 m 20 SW(3,80 kHz) = 13,9 m SW(7,25 kHz) = 14,0 m
Ensiksi on sangen tyydyttävää, että nämä kolme äänitie- tai Lg_Ä-arvoa vastaavat varsin hyvin toisiaan. Todellinen 13,2 m:n äänitie saavutetaan noin 6* tarkkuu-25 della. Jos vielä jälkeenpäin lasketaan nyt tunnetulla ää-nitiepituudella teoreettiset kulkuaikaerot purstikompo-nenttitaajuuksien funktiona, saadaan tulokseksi kuviossa 7 katkoviivalla esitetyt käyrät, jotka vahvistavat vielä kerran ylläolevat moodiarvot.
30 Teoreettisesti ja koestustulosten perusteella on todistettu, että koestusoperaatioiden paikantamisen yhteydessä on äänimoodien dispersiolla yhtäältä huomattava vaikutus saatujen tulosten tarkkuuteen ja että tätä dispersiota voidaan toisaalta käyttää hyväksi todellisten äänen-35 nopeuksien määrittämiseksi itse pursteista, jolloin saavu- 93496 12 tetaan seuraavat seurausvaikutukset tai edut: 1) Purstit olisi analysoitava aina myös taajuusalueella tai kaistanpäästösuodatusten jälkeen. Siten mahdollisesti käytettävät uudet analyysimenetelmät sekä äänenno- 5 peuksien samanaikainen määritys itse signaaleista takaavat luotettavat paikantamiset ja siten ratkaisevat parannukset epäsäännöllisyyksien syiden arvioinnissa, tarpeen vaatiessa vaurioiden nopeamman estämisen (laitteiston käyttöä varten) ja säteilykuormitusten vähentämisen korjausten yh-10 teydessä.
2) Uudet analyysimenetelmät mahdollistavat riittävät paikantamiset harvoja tuntokärkiä käyttämällä, ei vain äänen alkukohtien vaan myös iskukohtien yhteydessä.
3) Vertailunopeuksia ei tarvitse määrittää koestus- 15 iskujen perusteella.
4) Tuntokärkien toiminta voidaan koestaa esimerkiksi tarkastamalla pienempi määrä iskukohtia kuin aikaisemmin (siis vähäisemmällä säteilykuormituksella).
5) Keksinnön puitteissa voidaan tarkoituksenmukai- 20 sella tavalla käyttää kuvatunlaisia automaattisia analyy sejä, joita valvotaan tietokoneen avulla. Tämä voi tapahtua edullisesti siten, että kymmenen kaistanpäästöarvoa ilmoitetaan ennakolta valvontataajuusalueelle, vastaavat purstikomponentit erotetaan automaattisesti toisistaan 25 aika-alueella ja aikaerot saadaan selville korrelaa- tiomeneteImien avulla. Jos lisäksi ilmoitetaan muutamia parametreja, kuten seinäpaksuudet jne., voisi tietokone periaatteessa saada suoraan selville myös äänennopeudet, myös epäsäännöllisyyksien esiintyessä.
30
II
13 93496
Taulukko 1
Yhteenveto kolmesta purstikomponentista saaduista tiedoista koestusiskua varten painevesireaktorin 5 (DWR) kuumassa silmukkajohdossa
Kaistanpäästön Parametri Kulkuaikaero Teoreettiset keskitaajuus d · f ms nopeudet ja kHz mm MHz äänimoodit ____m/ms_ 10 3,75 0,19 0,0 sQ: 5,4 5,75 0,29 0,8 aQ: 2,8 8,50 0,43 0,0 (ver- Sq: 5,3 tailuarvo) 15
Taulukko 2
Yhteenveto purstikomponentista saaduista 20 tiedoista koestusiskua varten kiehuntavesi- reaktorin (SWR) reaktoripainesäiliössä (RDB)
Kaistanpäästön Parametri Kulkuaikaero Teoreettiset keskitaajuus d · f ms nopeudet ja 25 kHz mm MHz äänimoodit ___m/ms_ 1,55 0,26 2,6 aQ: 2,4 3,80 0,65 1,4 aQ: 3,0 7,25 1,24 -0,4 sQi 4,9 8,90 1,52 0,0 (ver- sQ: 4,3 tailuarvo) 30
Claims (4)
14 93496
1. Menetelmä iskukohtien ("purstien") paikantamiseksi jähmeässä kappaleessa etenevää ääntä käyttävän val-5 vontajärjestelmän avulla, erityisesti voimalaitosten painetta johtavissa suljetuissa osissa, kuten komponenteissa ja putkijohdoissa, jolloin - yhden tai useamman jähmeässä kappaleessa etenevän äänen ilmaisevan ilmaisimen avulla, jotka on kiinnitetty 10 eri kohtiin valvottavassa suljetussa osassa, otetaan vastaan purstikohdasta tulevat purstisignaalit ja piirretään ne näkyviin jälkikytkettyjen piirustuslaitteiden avulla; - kaksi purstisignaaliosaa (BS^, BS2) erotetaan taajuuksilla (fj, f2), jolloin taajuuksiin luetaan kuulu- 15 viksi myös taajuuskaistaleveydet (Δί^, Af2>/ purstisignaa-lispektristä ja liittyen kulkuaikaeroon (Atj^)* joka muodostuu kahdesta purstisignaaliosan erilaisista tuloajan-kohdista (tj_, t2) kussakin kappaleessa etenevän äänen ilmaisevassa ilmaisimessa, niin että yleiskaavan 20 tl,2 ' V1 ’ v2 LS-E ” Vj - V2 25 avulla äänitie (LS_E) ilmaisimesta purstikohtaan asti voidaan määrittää, jolloin (v^, V2) merkitsevät oletettuja etenemisnopeuksia annetulla taajuudella, tunnettu siitä, että 30. elektronisten signaalisuodatusjärjestelmien avul la vähintään kolme purstisignaalikomponenttia (BSj_... BSn) erotetaan toisistaan taajuuksilla (f^...fn), - että purstisignaalikomponenttien (BS^...BSn) sig-naalialut (t^...^) määritetään (i = 1, 2, 3...n), 35. että kulkuaikaerot (t^ - tr) ... (tn - tr) muo dostetaan mielivaltaisesti signaalialuista (tj_...tn) valitun vertailuajankohdan (tr) suhteen, - että näin muodostetuista kulkuaikaeroista määri- 93496 15 tetään suodatuksen ansiosta tunnettujen taajuuksien (f^...fn) funktiona erotettujen purstisignaalikomponent-tien (BS^...BSn) dispersiokäyttäytyminen, - että ottaen huomioon signaaleja johtavan suljetun 5 osan seinäpaksuus ja suorittamalla vertaileva analyysi teoreettisen dispersiokäyttäytymisen avulla, joka esimerkiksi levyaaltojen yksittäisiä aaltomoodeja (Sq, ag, '...) varten tarkoitetuissa sinänsä tunnetuissa moodi-kaavioissa on dokumentoitu taajuudesta tai tuotteen levy-10 paksuuden ja taajuuden tulosta riippuvasti esitettyjen etenemisnopeuksien muodossa, määritetään yksittäisten purstisignaalikomponenttien äänenetenemistavan (SQ-moodi, ag-moodi) lisäksi myös yksittäisiin purstisignaalikompo-nentteihin (Β3^...Βεη) kuuluvat ryhmänopeudet (v^...vn), 15. ja että tämän jälkeen määritetään äänitie (S_E) ainakin kaksinkertaisesti varmistetulla tavalla ylläolevan yleisen kaavan perusteella vähintään kahdella sanottuun kaavaan asetettavalla parametrisarjalla.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että a) vähintään kahden vastaanotetun purstisignaali-komponentin (BS^, BS2) yhteydessä yhden ainoan aaltomoodin (a0 tai Sq) keskenään erilaisilla taajuuksilla (fj_, f2) määritetään suure Lg_E = D + L ainakin yhden jähmeässä 25 kappaleessa etenevän äänen ilmaisevan ilmaisimen avulla mitatun kulkuaikaeron vl - v2 30 <*1 - *2> = <D + L) —i . v2 sekä dispersion johdosta erilaisten ja tunnettujen nopeuksien (v^ ja V2) avulla, jolloin (D) merkitsee äänitietä komponentissa ja (L) äänitietä komponentin toiselle sivul-35 la liitetyssä äänijohdossa; b) että vähintään yhden jähmeässä kappaleessa etenevän äänen ilmaisevan ilmaisimen ja kiinteiden, mutta 16 93496 kuitenkin kahta erilaista aaltomoodia (aQ tai Sq) varten tarkoitettujen taajuuksien (f) ja vastaavasti erilaisten etenemisnopeuksien (vs Φ va) yhteydessä määritetään kulku-aika/taajuuskaaviosta mitattavien arvojen käyristä tai 5 verhokäyristä kulkuaikaerojen etäisyydet (A), minkä jälkeen saadaan selville kolmiulotteinen etäisyys Lg_E = D + L kaavasta vs - va
10 A = (D + L) V8 Vvä" ja c) että kiinteiden, mutta kuitenkin vähintään kolmea jähmeässä kappaleessa etenevän äänen ilmaisevaa il-15 maisinta varten tarkoitettujen taajuuksien (f) yhteydessä, näiden ilmaisimien ilmoittaessa purstikomponenttiaikaerot aQ- ja SQ-moodia varten, jolloin välimatka (Ap) aQ- ja Sq-käyrän välissä yhtä ilmaisinta varten piirretyssä kaaviossa on erilainen kuin välimatka (Ag) aQ- ja s0-käyrän vä-20 Iissä toista ilmaisinta varten piirretyssä kaaviossa levy-tai seinäpaksuuksien ollessa samoja, saadaan äänen alkukohta selville yhtälön 25 vs ” ^a * Ap “ (D, - V -v—.-va- avulla käyttäen apuna hyperbelileikkausmenetelmää. Il 17 93496
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3702879 | 1987-01-31 | ||
| DE3702879 | 1987-01-31 |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI880154A0 FI880154A0 (fi) | 1988-01-14 |
| FI880154A FI880154A (fi) | 1988-08-01 |
| FI93496B true FI93496B (fi) | 1994-12-30 |
| FI93496C FI93496C (fi) | 1995-04-10 |
Family
ID=6319930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI880154A FI93496C (fi) | 1987-01-31 | 1988-01-14 | Menetelmä iskukohtien paikantamiseksi jähmeässä kappaleessa etenevää ääntä käyttävän valvontajärjestelmän avulla, erityisesti voimalaitosten painetta johtavissa suljetuissa osissa |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4897823A (fi) |
| EP (1) | EP0279184B1 (fi) |
| JP (1) | JP2623483B2 (fi) |
| DE (1) | DE3861027D1 (fi) |
| ES (1) | ES2018855B3 (fi) |
| FI (1) | FI93496C (fi) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5018113A (en) * | 1990-06-29 | 1991-05-21 | Strange Booth B | Damage location system for a tanker ship |
| DE19507177A1 (de) * | 1995-03-02 | 1996-09-05 | Daimler Benz Ag | Meßanordnung zur Ortung einer lokalen Zustandsänderung |
| DE19602811C1 (de) * | 1996-01-26 | 1997-06-12 | Siemens Ag | Vefahren zur Ortung von Körperschallereignissen bei zu überwachenden Druckumschließungen in Kraftwerken |
| JP2003066015A (ja) * | 2001-08-21 | 2003-03-05 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | アコーステックエミッション法における信号処理方法 |
| KR100798006B1 (ko) * | 2006-08-17 | 2008-01-24 | 한국원자력연구원 | 원전 기기의 통합 감시 및 진단 방법과 이를 이용한 시스템 |
| DE102007048883A1 (de) * | 2007-10-11 | 2009-04-16 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Steuergerät zur Aufprallerkennung für ein Fahrzeug |
| CN102435980B (zh) * | 2011-09-15 | 2013-05-08 | 中南大学 | 一种基于解析求解的声发射源或微震源定位方法 |
| WO2018149500A1 (en) | 2017-02-16 | 2018-08-23 | Areva Gmbh | Method for identifying an acoustic source in a component |
| DE102018101095A1 (de) * | 2018-01-18 | 2019-07-18 | Elkamet Kunststofftechnik Gmbh | Vorrichtung zum Empfang von Eingangssignalen und Betriebsverfahren hierfür |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2498320A1 (fr) * | 1981-01-16 | 1982-07-23 | Cgr | Procede de detection de source acoustique et appareil de controle par emission acoustique |
| DE3204874C2 (de) * | 1982-02-11 | 1994-07-14 | Atlas Elektronik Gmbh | Passives Verfahren zum Gewinnen von Zieldaten von einer Schallquelle |
-
1988
- 1988-01-14 FI FI880154A patent/FI93496C/fi not_active IP Right Cessation
- 1988-01-18 DE DE8888100616T patent/DE3861027D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-01-18 EP EP88100616A patent/EP0279184B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1988-01-18 ES ES88100616T patent/ES2018855B3/es not_active Expired - Lifetime
- 1988-01-28 JP JP63021140A patent/JP2623483B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1988-02-01 US US07/150,885 patent/US4897823A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63200083A (ja) | 1988-08-18 |
| FI880154A0 (fi) | 1988-01-14 |
| FI93496C (fi) | 1995-04-10 |
| EP0279184A1 (de) | 1988-08-24 |
| US4897823A (en) | 1990-01-30 |
| JP2623483B2 (ja) | 1997-06-25 |
| FI880154A (fi) | 1988-08-01 |
| ES2018855B3 (es) | 1991-05-16 |
| EP0279184B1 (de) | 1990-11-14 |
| DE3861027D1 (de) | 1990-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101169225B (zh) | 长输管道缺陷的定位方法及定位系统 | |
| FI93496B (fi) | Menetelmä iskukohtien paikantamiseksi jähmeässä kappaleessa etenevää ääntä käyttävän valvontajärjestelmän avulla, erityisesti voimalaitosten painetta johtavissa suljetuissa osissa | |
| CA1303722C (en) | Method and apparatus for the detection of corrosion or the like | |
| IT8948602A1 (it) | Procedimento ed apparecchio per la localizzazione di perdite in sistemi a pressione sulla base delle relative emissioni acustiche. | |
| US4428236A (en) | Method of acoustic emission testing of steel vessels or pipelines, especially for nuclear reactor installations | |
| Aljets et al. | ACOUSTIC EMISSION SOURCE LOCATION IN PLATE-LIKE STRUCTURES USING A CLOSELY ARRANGED TRIANGULAR SENSOR ARRAY. | |
| WO1992007257A1 (en) | System and method for detecting bubbles in a flowing fluid | |
| US4890496A (en) | Method and means for detection of hydrogen attack by ultrasonic wave velocity measurements | |
| CN101968463A (zh) | 管道螺旋焊缝类裂纹缺陷三轴漏磁内检测线信号识别方法 | |
| CN106767583B (zh) | 用于基桩检测声波透射法的纵向剖面等效桩径计算方法 | |
| SU1416064A3 (ru) | Автоматическа ультразвукова система обнаружени трещин в стальных трубах | |
| RU2089896C1 (ru) | Способ исследования дефектов трубопровода и устройство для его осуществления | |
| US8941376B2 (en) | Method for automated measurement of the residual magnetic field strength of magnetized ferromagnetic workpieces | |
| CN108426520B (zh) | 管道盗油孔的检测装置、及盗油孔中心、直径的检测方法 | |
| JP2006003110A (ja) | パイプラインの欠陥位置特定方法並びにパイプラインのマーカー位置検出方法及び装置 | |
| JPH05501608A (ja) | パイプライン内の欠損箇所検知装置 | |
| CN106885849B (zh) | 一种管道超声导波检测虚假回波的多点测试排除方法 | |
| CN203534512U (zh) | 工业管道壁厚全覆盖监测装置 | |
| JPH04235380A (ja) | 管内流体中異物検出装置 | |
| FI84762C (fi) | Foerfarande foer kontroll av byggdelar med hjaelp av en virvelstroem, i synnerhet i kaerntekniska anlaeggningar. | |
| CN210465347U (zh) | 同时用于远场涡流和声脉冲检测铁磁性换热器管束缺陷的灵敏度标定样管 | |
| CN211206377U (zh) | 检测非铁磁性换热器管束缺陷的灵敏度标定样管 | |
| CN113686963A (zh) | 一种自密实钢管混凝土异形柱密实性检测方法 | |
| SE449268B (sv) | Forfarande for forstoringsfri provning av provkropppar medelst ultraljud | |
| CN1796948A (zh) | 井下分层流量连续检测方法和仪器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB | Publication of examined application | ||
| MM | Patent lapsed |
Owner name: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT |