锅炉泄漏检测中的声发射技术

刘剑利

（台州市特种设备监督检验中心，台州 318000）

锅炉泄漏检测中的声发射技术

刘剑利

（台州市特种设备监督检验中心，台州 318000）

锅炉内部结构复杂，使得加压过程中容易因为泄漏问题而导致爆炸。本文从声发射技术概述、锅炉泄漏检测中声发射技术的逐点检测、锅炉泄漏检测中声发射技术的具体应用三个方面进行深入探讨，探究在锅炉泄漏检测中声发射技术的应用问题，并结合具体的现场检测事例，分析声发射技术应用的可行性问题，同时得出一系列相关结论。

锅炉泄漏 泄漏检测 声发射技术

1 声发射技术概述

1.1 声发射技术的原理

声发射是指材料局部因能量快速释放而发出瞬态弹性波的现象。用声发射仪器探测、记录、分析声发射信号，并利用声发射信号对声发射源的状态做出正确判断的技术称为声发射技术。

1.2 声发射检测系统

声发射检测系统（见图1）的工作原理是对传感器的使用，利用结构表面的传感器装置，瞬时把锅炉内部发射源部位产生的弹性波，在传输过程中转化成电信号，进而采集、分析这些信号的特征和参数，以准确了解内部的问题状态和问题的严重程度。因此，一般的锅炉在出厂时都会通过耐压试验。这个过程主要是为了采集到升压和保压过程的声发射信号，进而准确判断该锅炉是否符合出厂要求，是否存在泄漏情况或者活性缺陷等问题。

图1 声发射检测系统图示

2 锅炉泄漏检测中声发射技术的逐点检测

锅炉泄漏的问题最容易发生在“四管”的位置。这四管主要有水冷壁管、过热壁管、再热器管、省煤器管。泄漏是极为常见的故障，一旦锅炉发生泄漏，那么在水压检测的时候，就会在问题部位产生声发射信号，且信号是持续的、大量的。较之于其他故障，泄漏信号呈现出连续性的特点，且其频谱的分布范围大，可以轻松区分出泄漏信号和其他问题信号。

然而，锅炉的结构十分复杂。虽然能够及时发现声发射源的信号，但是却难以准确定位问题所在位置。这主要是因为传统的线性定位、柱面定位已经不能适应新型的锅炉结构。因此，目前比较流行的检测方式是逐点检测，再辅助以声发射技术，便可以弥补传统方法的不足。锅炉泄漏检测中，声发射技术逐点检测的原理是：通过局部检测的方式，逐点对锅炉内部可能出现泄漏问题的部位进行检测，根据声发射信号，综合分析锅炉情况，进而确定准确的锅炉泄漏位置。基于这种检测方法，无论是阀门、接管还是人孔的位置，只要安装上传感器，就可以准确输出声发射信号，进而反应锅炉内部的各种问题。

3 锅炉泄漏检测中声发射技术的具体应用

为了进一步说明声发射技术在锅炉泄漏检测过程中的效果，特对某种型号的锅炉进行检测。在水压试验中应用声发射技术，通过传感器输出的信号具体分析声发射技术的应用效果。该锅炉的燃料以二类烟煤为主，其额定蒸发量在每小时10吨左右，蒸汽压力为1.250兆帕斯卡，蒸汽温度达到190℃以上。

3.1 检测过程

该实验中，使用的检测设备均是达到国际标准的专业化声发射检测设备，传感器也是与该设备型号相匹配的。准备过程中，尽量保证信号的准确传输。根据逐点检测原理，在锅炉的上锅筒轴部位等距安装相同的传感器5个，并在锅炉的右侧封头圆周方向等距安装相同的传感器4个，进而检测锅炉阀门和筒体接管的泄漏情况。接下来进行实验前的准备工作，需要首先测试通道的灵敏程度、测量锅炉背景的噪声情况、检测波速、测量AE信号的衰减情况等。此外，还要预先设定设备的参数，需要具体参数的设置主要有门槛值、预触发、模拟滤波、采样频率、采样点数等。在水压检测中，还分为升压阶段和保压阶段，每阶段循环两次，并用仪器采集检测过程中的所有声发射信号，进而检测锅炉内部声发射源的分布和活性状况。

3.2 检测分析

3.2.1 幅值分析

在升压阶段，选取1号通道和5号通道进行信号分析。在经过两次升压后，第一次升压时信号产生量大，可见声发射极为活跃。但是，压力渐升，信号的幅度也随之产生了线性增加趋势，但到达临界点时，虽然压力持续上升，但是信号幅度却平稳下降。原因：首先，压力在上升时，液体对锅炉会产生扰动，而且扰动不均匀；其次，锅炉内压力增大，但是增速递减，使锅炉所受的压力逐渐平稳，进而扰动变少，信号量自然降低。在第二次升压时，信号量少于第一次，原因：首先，第二次升压是从1.25兆帕斯卡开始的，使内部压力的增速降低，因此干扰的信号数量较少；其次，第二次升压要低于第一次升压的最高值，因此材料结构保持稳定，信号量自然减少。

在保压阶段，同样是对1号通道和5号通道的信号进行分析。不难发现，1号通道的信号量要多于5号通道，而且呈现出从1号到5号通道的信号递减趋势。可见，在信号传输过程中出现了明显衰减。此外，在第二次保压过程中，信号的密度和幅度高于第一次保压过程，初步可以判定，在1号通道附近有锅炉泄漏问题。

3.2.2 波形、频谱分析

根据波形、频谱，可以知道1号通道的波形和频谱情况。信号连续、频谱分布范围广，这与1号通道附近发生了泄漏的情况一致，且能够发现异常峰值发生在250千赫兹左右，而2号通道也出现了类似情况。这就可以确定，泄漏是出现在1号通道附近的。

3.2.3 结果分析

经过系统的检测后，要根据已经得出的声发射信号分析最终的检测结果，并对1号通道进行仔细复查，最终发现泄漏问题确实发生在1号通道和2号通道之间的位置，且能够明确泄漏是发生在靠近1号通道的壁管处。以上实验恰好证明了声发射技术的有效性。

4 结论

第一，将声发射技术应用于锅炉泄漏问题的检测具有一定的可行性。由于锅炉结构的复杂性，导致了传统的检测方法已经不能有效检测出泄漏的具体位置。在精准定位方面，还是需要应用声发射技术，并且要结合逐点检测的方法，在适当的位置安装传感器，逐步对锅炉内部进行检测。现场检测的结果显示，应用声发射技术并结合使用逐点检测方法，可以提高锅炉泄漏检测的准确性，该方法具有可行性。

第二，在水压检测的升压过程中，可以发现扰动信号的数量较多，但是在保压过程中，信号会明显趋于平稳。因此，在泄漏问题的检测时，主要关注的应该是保压过程产生的信号，并将升压过程中的监测信号作为判定泄漏问题的辅助参考。

Acoustic Emission Technique in the Detection of Boiler Leakage

LIU Jianli
(Taizhou special equipment supervision and inspection center, Taizhou 318000)

The working principle of the boiler and the internal structure of the complex, so that the pressure process is easy because of the leakage problem caused by the explosion. Therefore, it is very necessary to detect the leakage of the boiler regularly. This article from acoustic emission technology overview, boiler leak detection of acoustic emission technology of point by point detection, boiler leak detection of acoustic emission technology in the concrete application of the three aspects has carried on the thorough discussion, in the boiler leakage detection of acoustic emission technology in the application of inquiry, and combined with the specific field detection example, acoustic emission technology application feasibility analysis, and draw a series of conclusions.

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