閥門內(nèi)漏的聲學在線檢測

2013-07-01 姜亞洲大慶油田采油八廠

　　大慶油田地面設(shè)施及設(shè)備的承壓閥門因磨損、腐蝕或其他原因已出現(xiàn)內(nèi)漏。應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)對閥門(如摻水閥、氣閥組旁通閥)進行嚴密性檢測，可保證安全生產(chǎn)和能耗控制的準確性;對老區(qū)改造中更換的閥門進行檢測，可為立項決策提供依據(jù)，并能降低改造費用。超聲波檢測技術(shù)可以實現(xiàn)閥門的在線檢測，操作簡單，動態(tài)快速，數(shù)據(jù)直觀。目前該檢測設(shè)備只能定性確定閥門內(nèi)是否存在泄漏。

　　大慶油田地面設(shè)施及設(shè)備的承壓閥門因磨損、腐蝕或其他原因已出現(xiàn)內(nèi)漏。由于內(nèi)漏很難發(fā)現(xiàn)，部分故障閥門沒有得到及時更換，影響了生產(chǎn)并存在安全隱患。因此，閥門在線檢測技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注，目前的核心技術(shù)是利用聲發(fā)射技術(shù)在線檢測石油、石化、電廠等行業(yè)各種閥門的泄漏。

1、聲發(fā)射檢漏的基本原理

　　(1)聲發(fā)射信號及其表征參數(shù)

　　任何金屬材料、構(gòu)件在外力或內(nèi)力作用下發(fā)生摩擦、裂紋或塑性變形時，以彈性波的形式釋放出應(yīng)變能的現(xiàn)象，稱為聲發(fā)射。當聲發(fā)射波在有限介質(zhì)中傳播時，遇到界面會發(fā)生折射和反射，并且在固體表面轉(zhuǎn)換為表面波以很高的速度沿表面?zhèn)鞑�。這些來自聲發(fā)射源(即故障點)的聲發(fā)射波具有源的特征信息，利用這些信息可以反映出構(gòu)件的故障與缺陷情況。表征聲發(fā)射信號的參數(shù)有聲發(fā)射率、幅度與幅度分布及能量。

　　(2)閥門發(fā)生內(nèi)漏時聲發(fā)射信號的特點

　　當閥門的嚴密性較差時，總有少量流體經(jīng)過閥門的縫隙噴射而出，產(chǎn)生高速射流，此高速流體對管壁產(chǎn)生沖擊而激發(fā)彈性波，即聲發(fā)射。它屬于連續(xù)型聲發(fā)射信號，類似于白噪聲，其頻率在30～50kHz。

　　閥門泄漏時產(chǎn)生的聲發(fā)射信號的特點：1泄漏所激發(fā)的聲發(fā)射波是連續(xù)型的;2泄漏產(chǎn)生的聲發(fā)射信號比較強，且其幅度大小與泄漏速率成正比，與信號的均方根值成正比。

　　根據(jù)泄漏所產(chǎn)生的聲發(fā)射信號的特點，表征參數(shù)采用聲發(fā)射率和能量，它能獲得更豐富的聲發(fā)射信號數(shù)據(jù)，為故障識別提供更充分的依據(jù)。

2、超聲波檢測儀的現(xiàn)場應(yīng)用

　　(1)檢測儀簡介

　　當泄漏產(chǎn)生的聲發(fā)射波傳到傳感器時，由傳感器將聲發(fā)射波轉(zhuǎn)換為電壓信號沿導線傳輸?shù)綑z測儀，前置放大器的作用是放大傳感器送來的信號，濾波器的作用是提高信噪比，門檻電路的作用是剔除背景噪聲。微處理器對信號進行計算、分析、判斷，當閥門無泄漏時，顯示屏的讀數(shù)為0;若有泄漏，則顯示值隨泄漏程度而變化，泄漏越大，數(shù)值也越大。泄漏產(chǎn)生的聲發(fā)射信號中的音頻成分經(jīng)過處理后送到耳機，耳機用于收聽泄漏時的聲音。當閥門泄漏時，由耳機可以聽到聲強不同的聲音，根據(jù)聽到的聲音強弱也可以判斷泄漏的程度。

　　(2)閥門嚴密性檢驗

　　用超聲波檢測儀檢測閥門高壓系統(tǒng)時，通常采用比較讀數(shù)來確定是否泄漏：第一步，接觸上游側(cè)，降低靈敏度，把其他聲音降至最小;第二步，接觸閥座及下游側(cè);第三步，比較聲音的差異，如果閥門泄漏，閥座或下游側(cè)的聲振強度等于或大于上游側(cè)的聲音強度。

　　在檢測低噪聲系統(tǒng)時，接觸閥門下游，采用選頻方式至能清楚聽到液流聲，根據(jù)讀數(shù)大小判斷是否泄漏及泄漏狀況。

　　采用四點比較法檢測下游干擾時，這些干擾有時很大，可以傳播到需要檢測的區(qū)域，導致閥門泄漏的錯誤指示。四點法包括：選擇上游的兩個等距離點A點和B點，再選擇下游的兩個等距離點C點和D點。將A點和B點的信號強度與C點和D點的信號強度進行比較，如果C點高于A點和B點，說明閥門存在泄漏;如果D點高于C點，說明聲音是從下游的其他點傳來的。

　　當氣體、液體在管路中泄漏時，由于摩擦而產(chǎn)生超聲波。SONAPHONE E可以接收到超聲波信號，并將超聲波信號轉(zhuǎn)換成電信號顯示在顯示屏上。同時又將聲發(fā)射信號處理為可聽到的聲音傳送到耳麥，并且可以通過紅外線界面?zhèn)魉偷絇C機上。