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声发射技术在阀门泄漏故障检测中的应用研究

作　者: 高倩霞
导　师: 李录平
学　校: 长沙理工大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 阀门泄漏声发射技术广义最小二乘法定量诊断
分类号: TM621.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

阀门是电站系统中不可缺少的流体控制设备,电站重要阀门泄漏故障将大大降低火力发电机组的效率,甚至直接威胁工作人员和机组的运行安全性。目前,电站阀门内部泄漏故障的常用检测方法都具有一定的局限性,难以及时准确地诊断到阀门工作故障。因此,开展电站阀门的在线状态监测和泄漏故障定量诊断研究具有重要意义和广泛的应用前景。本文采用理论和实验研究相结合的方法,对基于声发射技术的阀门泄漏故障检测方法进行了研究分析,并开发出阀门泄漏故障检测系统。首先,在前人研究的基础上,探讨了阀门内部泄漏故障产生声发射信号机理、泄漏声发射信号特征及泄漏声发射信号检测方法,找到了一种新的基于声发射信号特征——RMS值的阀门泄漏率计算方法,为阀门泄漏故障的定量诊断奠定了重要的理论依据。然后,设计搭建了阀门内部泄漏故障模拟实验台以及泄漏声发射信号检测系统;通过实验方法研究了不同泄漏工况下,阀门泄漏状态与泄漏声发射信号特征之间的定量关系。利用广义最小二乘法对实验数据进行分析处理,得到泄漏声发射信号的振铃计数、能量、幅值、RMS值和中心频率随阀门类型、阀门尺寸、阀前压力和漏孔尺寸的变化规律,找到了表征阀门泄漏状态的最佳声发射信号特征参数——振铃计数、能量及RMS值,建立了基于声发射信号特征的阀门泄漏故障诊断规则;同时,研究阀门泄漏率和泄漏声发射信号特征——RMS值之间定量关系,获得了实验室中三个被检测阀门的泄漏率计算公式,从而将阀门泄漏故障定量诊断理论实用化。最后,本文在理论和实验研究的基础上,基于LabVIEW软件平台开发出了一套阀门泄漏故障检测系统。该系统依据阀门泄漏声发射信号特点设置了特定的特征检测指标,具有自适应滤波功能,可实现泄漏率的定量诊断和分级报警。实验室及火力发电厂的现场验证及应用表明:所开发出的阀门泄漏故障检测系统的定量检测性能是良好的,检测精度(误差≤±16%)及反应灵敏度高。与PCI-2声发射检测系统相比,本文所开发的阀门泄漏检测系统具有操作简单方便、监测结果显示直观形象、针对性强的优点。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-15
  1.1 课题背景  11-12
  1.2 国内外阀门泄漏检测技术的发展历史与现状  12-14
    1.2.1 阀门泄漏检测技术的发展现状  12-13
    1.2.2 阀门泄漏检测中的关键技术  13-14
    1.2.3 阀门泄漏检测技术发展趋势  14
  1.3 本文主要研究内容  14-15
第二章阀门泄漏故障检测理论及信号处理技术  15-26
  2.1 阀门内部泄漏产生的声发射信号  15-20
    2.1.1 阀门泄漏时声发射机理  15
    2.1.2 阀门泄漏产生的声发射信号基本特征  15-16
    2.1.3 AE 特征参数和阀门流体泄漏的理论关系  16-20
  2.2 阀门泄漏声发射信号检测方法及其去噪技术  20-22
    2.2.1 检测方法  20-21
    2.2.2 去噪技术  21-22
  2.3 泄漏声发射信号的分析方法  22-25
    2.3.1 泄漏信号特征参数分析  22-24
    2.3.2 泄漏信号波形分析  24-25
  2.4 本章小结  25-26
第三章阀门泄漏故障模拟实验研究  26-42
  3.1 阀门泄漏故障模拟实验台的设计  26-27
    3.1.1 实验台的结构设计  26-27
    3.1.2 实验设备的选型  27
  3.2 实验方案设计  27-32
    3.2.1 实验目的  27-28
    3.2.2 实验原理  28
    3.2.3 实验仪器  28-30
    3.2.4 实验内容  30
    3.2.5 实验步骤  30-31
    3.2.6 实验数据处理方法  31-32
  3.3 实验结果分析  32-40
    3.3.1 泄漏声发射信号的频谱特性分析  32-33
    3.3.2 泄漏声发射信号特征随阀门入口压力变化规律  33-35
    3.3.3 泄漏声发射信号特征随阀门类型变化规律  35-36
    3.3.4 泄漏声发射信号特征随阀门尺寸变化规律  36-37
    3.3.5 泄漏声发射信号特征随阀门开度变化关系  37-38
    3.3.6 泄漏声发射信号特征与阀门泄漏率关系研究  38-40
  3.4 本章小结  40-42
第四章基于 LabVIEW 软件的阀门泄漏故障检测系统研制  42-55
  4.1 阀门泄漏故障检测系统总体设计  42-43
    4.1.1 功能设计  42
    4.1.2 结构设计  42-43
  4.2 系统硬件选型及设计  43-45
    4.2.1 影响硬件选型因素  43
    4.2.2 硬件系统结构设计  43-44
    4.2.3 声发射传感器选型  44
    4.2.4 前置放大器选型  44
    4.2.5 数据采集卡选型  44-45
  4.3 软件系统开发  45-48
    4.3.1 信号滤波模块  45-46
    4.3.2 信号分析模块  46
    4.3.3 泄漏率计算模块  46
    4.3.4 泄漏趋势分析模块  46-47
    4.3.5 泄漏故障监测与诊断模块  47
    4.3.6 系统界面设计  47-48
  4.4 系统的性能测试  48-54
    4.4.1 测试方案  49
    4.4.2 测试结果  49-54
  4.5 本章小结  54-55
第五章阀门泄漏故障检测系统现场应用试验  55-62
  5.1 现场试验目的和试验对象概况  55-56
    5.1.1 试验目的  55
    5.1.2 试验对象概况  55-56
  5.2 试验内容简介  56
  5.3 试验结果与分析  56-61
    5.3.1 低压加热器危急疏水调节阀试验结果  56-59
    5.3.2 除氧器溢流电动门检测结果  59-60
    5.3.3 性能分析  60-61
  5.4 本章小结  61-62
全文总结  62-64
  1、研究成果  62
  2、创新点  62-64
参考文献  64-67
致谢  67-68
附录 A  68-69
文献综述  69-84
  参考文献  81-84

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