文档介绍：声发射技术在管道泄漏监测中的应用研究
吴铮 摘 要:本文主要研究声发射检测在螺栓法兰接头(BFJ)连接的管路系统及监测阀门泄漏监测中的应用,研究模拟不同工况下(泄漏量、阀门内漏)声发射泄漏信号的特性参数的规律,以便更好地指导不能很好地对关键部位管道的泄漏缺陷进行提前预防和监测。管道的在线监测已逐渐成为研究的热点。李振林等基于阀门气体体积泄漏率与声发射信号均方根定量关系的声发射技术对阀门泄漏率的误差可以控制在10%以内[5];张鹏林等通过互相关分析法对泄漏管道进行了定位[6];王永涛等利用DSP技术进行谱分析,并将泄漏谱在频域相减,实现了弱小泄漏的有效检测。然而声发射在管道的检测中的应用难点——对于大流量的管道,背景噪音会把泄漏的声发射信号淹没;声发射技术在管道泄漏技术的检测泄漏的准确性和定位精度与其他技术相比还具有一定的误差。因此,如何基于声发射技术对管道进行泄漏监测的应用需要进一步的试验研究。
2 管道泄漏的声发射监测原理及试验平台的搭建 管道的泄漏主要由阀门和BFJ连接系统的泄漏引起的。介质在泄漏过程中伴随着与管道壁的摩擦冲击,产生的弹性波沿着壁面传播到声发射传感器使得其产生表面位移,这些传感器将壁面的机械振动转换为电信号,然后被放大、处理和记录。根据不同传感器接收到信号的时间差及接收到信号的能量大小,可以定性以及定量出泄漏的位置。试验室为研究管道BFJ连接系统和阀门的泄漏特搭建了一个检测平台(见图1),来采集泄漏信号进行分析。
3 试验方案
声发射检测参数
检测仪器:SAMOS PCI-8 48通道声发射检查系统;传感器信号:R3I-AST;检测频率:20~100kHz;增益:40dB;门槛电平:40dB;检测参考标准:GB/T 33643-2017《无损检测 声发射泄漏检测方法》[6]。
传感器的布置
对于BFJ连接系统和阀门的内泄漏工况,传感器布置在连接系统法兰和储罐底部的排放阀门的外表面,采用单传感器如图1所示。
试验步骤
(1)将设备内通入氮气/压缩空气静置,关闭设备与其相连的阀门。
(2)如图1布置传感器,对通道进行模拟源声发射幅度值灵敏度校准,灵敏度不低于85dB。
(3)背景噪声测试,设置门槛值。
(4)运行声发射检测仪,检测时通过人为的拧动螺母和控制阀门的开合度大小,来模拟BFJ连接系统、阀门的不同泄漏量,记录声发射信号,检测结束后,再次按2)进行通道灵敏度校准。
(5)检测结束后,提取出有用的参数进行分析,观察泄漏信号的特征和规律。
4 管道泄漏的信号分析
BFJ连接系统的检测信号分析
采用声发射单通道ASL、RMS采集模式,通过力矩扳手松动BFJ连接系统中的单个螺母来模拟系统的泄漏,通过声发射幅值-时间,ASL-时间的数据采集如图2,从数据表1可以得出信号的大小随着螺母的开合度增大而增大,幅值、RMS、ASL值和能量值也随着泄漏的增加而增大。
阀门泄漏在线检测信号分析
采用声发射单通道ASL、RMS采集模式,针对阀门内漏的模拟信号采集声发射幅值-时间,ASL-时间的数据采集如图3,等数据稳定后,通过2组控制阀门开合度大小模