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泄漏探测和声发射检测原理

soundwel08

2012/08/29

其他仪器综合讨论

(1) 概述
在发电厂、化学工厂和石油化工厂中，为防止重大事故的发生，要求对渗漏的发生进行早期检测。声发射检测技术对渗漏声的检测灵敏度很高，所以用声发射法检测各种各样的渗漏发生。例如，在蒙塞托化学工厂里，将进行了防水处理的前置放大器60kHz和共振型AE探头4个或8个一组，配置在工厂内的重要部位、在控制室中对渗漏情况进行实时监测。

(2) 压力容器漏泄产生声发射的机理及其特点

压力容器的漏泄过程可分为三个阶段：应力集中及裂口阶段；裂口扩展及渗漏阶段；高速流体喷射阶段（即漏泄阶段）。

1）裂口阶段

由于疲劳或腐蚀等原因，使压力容器或管壁在应力集中到一定程度时产生微小的裂纹或裂口。在开裂过程中要以弹性波的形式释放出应变能，即声发射。第一阶段的声发射信号是由金属裂纹产生的，信号为突发型信号，而且持续时间比较短，能量比较强。

2）渗漏阶段
裂纹形成后，在裂口处应力继续集中．当应力达到足够大时，使裂纹进一步扩展，释放出弹性波，并且压力容器或管内带压流体从裂口处渗漏，在壁内激发出应力波。前者是突发型信号，后者为连续型信号。渗漏激发的应力波并不是严格定义上的声发射（可称之为广义声发射），因为管壁只是波导，本身并不释放能量。这两种信号叠加在一起，使我们接收到的信号呈现出幅度起伏比较大的特征。这个阶段的信号能量也较小，但这个阶段持续的时间比较长。

3）泄漏阶段

当裂口较大时，带压流体流从裂口中喷射出来，形成高速射流激发应力波，此应力波在管壁内传播。实验结果表明，泄漏所激发的应力波的频谱具有很陡的尖峰，此尖峰的位置与泄漏量有关。泄漏率和信号幅度有如下关系：

式中：y—泄漏率，升/小时

x—声发射信号幅度，dB

a，b——系数
由射流所产生的声发射信号为连续型的，若水中含有气体，那么气体的间断喷出可造成很强的突发型声发射信号。泄漏的声发射信号具有如下特点：

① 泄漏所激发的应力波的频谱具有很陡的尖峰，利用频谱分析法可以很容易把声发射信号从噪声中分离出来。

② 泄漏产生的声发射信号比较强，且其幅度大小与泄漏速率成正比，与信号的均方根值成正比。

③ 当泄漏速率很小时，几乎与压力无关时，依然满足泄漏速率与信号的均方根值成正比。因此，可以根据所接收到的声发射信号的频谱和均方根值判断是否发生漏泄或漏泄程度的大小，

④ 由于管壁较薄，声发射波在壁的两个界面上发生多次反射，每次反射都要发生模式变换（或者由横波变为纵波，或者由纵波变为横波），这样传播的波称为循轨波。由于多次反射声发射波的叠加，使得声发射波在其中心频率附近得到增强，可以沿管壁长距离传播。

(3) 应用实例——高压加热器泄漏的监测

某厂200MW机组的高压加热器、蒸汽冷却器和疏水冷却器安装了泄漏监测装置。一天，测点3和4（疏水冷却器进水口和出水口处）的声发射数值开始增加，并且波动较大。该处声发射信号数值增大到30dB时，监测系统开始报警（设置的报实警限为20dB），这说明疏水冷却器已经发生泄漏。后经有关人员解体检查发现疏水冷却器内水管有裂纹，经检修堵管后系统指示值恢复正常。系统自动记录的趋势变化曲线。

声发射技术在电厂设备状态监测和故障诊断中所起的作用是非常大的。特别是在高压加热器等压力容器的泄漏监测、转子及管道等的裂纹监测和汽轮机组、风机、水泵等旋转机械的动静摩擦检测上的应用，可以收到很好的效果。当把声发射技术与温度检测、振动监测等相结合后，可以全面反映设备的运行状态，为实现状态维修提供了有力的手段，其应用前景是非常广阔的。

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wccd1

第1楼2016/05/03

这个检测原理有些类似于超声探伤的工作原理。

0

qianguiyun1

第2楼2016/05/03

应助达人

有可以探测的便携式仪器吗？

0

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