一种声学锅炉蒸汽泄漏检测系统的制作方法

本发明属生产安全保护领域，具体涉及锅炉蒸汽泄漏检测——锅炉蒸汽管道泄漏检测的方法。

背景技术：

目前，锅炉蒸汽泄漏事故是影响我国发电设备安全稳定运行的主要问题，是电厂效率损失的主要因素，也是停机的主要原因。实践证明，大多数泄漏都是由微小泄漏发展而来的，当达到能够被人们感知的程度时，泄漏所造成的破坏已相当严重，因此如何对锅炉蒸汽管路轻微泄漏进行定点监测并发现，对保证工人人身安全、合理安排检修具有重要意义。

泄漏会随时间加重并且通常会影响周围管道。有经验的工程师在走过锅炉时，一般可以发现泄漏。但是这种泄漏声音能被发现的前提是必须足够响，才能在环境噪音非常大的锅炉房中被听到。

目前检测锅炉蒸汽泄漏的方法主要包括两种：

(1)通过温度传感模块测量温度数据，红外热成像模块探测图像数据，再运用比较运算模块对温度数据与图像数据进行比较运算，实现对高温蒸汽管路中高温蒸汽泄漏位置进行定位；

(2)将声波传感器与声波传导管并行整体安装在锅炉管道上，声波传感器的输出/入端接检测主机的输入/出端，检测主机的输出端接显示装置，检测主机、显示装置安装在机柜上。

与以上方式不同，本发明的原理，是有压力的蒸汽或水通过孔时会产生声能，采用的是声学原理的锅炉蒸汽泄漏检测方法，利用声音传导传感器和结构传导传感器相结合进行检测，能够在早期发现传统方式探测不到的泄漏，使损坏程度降到最小。这就给制定维修计划和策略赢得了宝贵的时间，并降到了风险和维修成本。传感器移除绝大部分的传感器自身背景噪声，这可以在泄漏变得严重之前数天被定位。

技术实现要素：

1.产品组成和功能介绍

本发明由传感器(包括空气传导传感器和结构传导传感器)、plc电控柜、远程计算机及信号电缆、电力电缆构成，适合探测成组管道的泄漏，例如：过热器，再热器，节热器，以及锅炉死角处端头的位置。

传感器分为空气传导传感器和结构传导传感器两大类，两种传感器的安装方式不同，感应灵敏度不同。

传感器含有麦克风、放大器和滤波电子装置，经过预先标定后组装在一起。麦克风收集蒸汽泄漏声音。数字放大器，不会随温度或时间飘移。滤波电子装置能够删去锅炉背景噪音。

对于空气传导传感器，需要在锅炉的外墙覆层上需开12mm左右的孔，让声音通过3/4英寸短管到达传感器。客户可以有选择地为处于飞灰较多或炉渣聚集位置的传感器配置喷气清洁装置，以实现系统免维护。空气传导传感器的量程为54-114db，可将分贝值以4-20ma的信号输出。它可以在14米的距离，听到2.5mm孔径泄漏的声音。

对于结构传导传感器，与实心棒连接安装在管壁之间，也就是锅炉保温层，绝对不能接触到外壳。主要用于锅炉底部，在管壁处、炉渣或飞灰聚集处有极其卓越的性能表现。结构传导传感器无需喷气清洁。内部线路与空气传导传感器相同。结构传导传感器具有40db量程，墙体是整体声学系统的一部分，通过判断当前分贝值较相对分贝值是否有所增加来确定泄漏存在与否。

两类传感器背面都有自检按钮，能使传感器进入反向工作状态，以确保传感器在全范围的信号准确性。按动按钮可进行自测试和标定调节。

传感器有扩音器，且所有的放大器和过滤电子装置都经过事先的集中校准。每一个传感器都输出一个交流信号，信号可以经由一个远端的扩音器输出后听到。

将扬声器和传感器简单地连接在一起后所采集到的声音和信号，传导至plc机柜，plc机柜能够过滤掉其中的锅炉背景噪声，以获得更清晰的信号和声音。可以用耳麦/音响清晰地听到传感器或网络共享的数字文件等，无需使用检测器增加安全性。

plc机柜还可以是展现客户选择的，具有远程电脑/桌面/服务器独立系统，支持当地语言。可以辅助识别和定位早期微小泄漏。

通过配置具有增强处理传感器数据的plc系统，结合使用经过增强处理的频谱和分贝值来辨别该泄漏是微小且靠近传感器，还是较大且远离传感器。

2.使用方法

根据用户要求，可以在锅炉的外墙和保温层布置若干数量的声音传导传感器和结构传导传感器，判断锅炉蒸汽泄漏有两种方法：

(1)现场检测。在组件盒的背面，有led声音水平指示器，这个led可显示出可视的分贝级，以确定随后的自测试。当分贝等级大于94，就很有可能发生泄漏，led这些功能在传感器或计算机控制系统上均可实现。传感器输出的信号输入plc，以驱动探测泄漏和确定泄漏位置。

(2)远程终端检测。传感器输出的信号输入到plc，再进入电厂dcs系统，利用用户界面操作。在显示屏幕上，每个编号表示一个传感器，其颜色代表其所处位置状态，如果声音水平大于设定值，将发出报警信息。发现泄漏存在后，根据传感器的编号，并和相邻位置的传感器db水平比较，以确定泄漏的位置。

使用经过增强处理的频谱和分贝值可以辨别该泄漏是微小且靠近传感器，还是较大且远离传感器，此功能只有配置具有增强处理传感器数据的plc系统才能实现。

3.参考判断数据

无论采用led声音水平指示器还是屏幕显示，分贝值和泄漏可能性存在着下列相关性：

＜70db，低/维护；

＞90db，可能发生泄漏；

＞110db，很可能发生泄漏。

用户可以听取传感器的实时和历史记录声音，查看历史记录频谱，以全面地研究在一段时间内可疑泄漏的发展，可以就地用耳麦或音箱听取，也可以通过网络连接调取屏幕和声音文件到其电脑桌面。

附图说明

图1声学锅炉蒸汽泄漏检测系统示意图

图2声音传导传感器布置连接图

图3结构传导传感器布置连接图

具体实施方式

本发明是利用声音传导传感器和结构传导传感器相结合进行检测。

对于空气传导传感器，只在锅炉的外墙覆层上需开12mm左右的孔，让声音通过3/4英寸短管到达传感器。客户可以选择性地为处在飞灰较多或炉渣聚集位置的传感器配置喷气清洁装置，以实现免维护系统。

对于结构传导传感器，与实心棒连接安装在管壁之间，也就是锅炉保温层，绝对不能接触到外壳。结构传导传感器无需喷气清洁。墙体是整体声学系统的一部分，通过判断当前分贝值较相对分贝值是否有所增加来确定泄漏存在与否。

对于将扬声器和传感器简单地连接在一起后所采集到得声音和信号，传导至plc机柜，plc机柜能够过滤掉其中的锅炉背景噪声，以获得更清晰的信号和声音。

通过配置具有增强处理传感器数据的plc系统，结合使用经过增强处理的频谱和分贝值来辨别该泄漏是微小且靠近传感器，还是较大且远离传感器。进而传导至电厂dcs系统，在用户界面上显示。

判断锅炉蒸汽泄漏有两种方法：

(1)现场检测。在组件盒的背面，有led声音水平指示器，这个led可显示出可视的分贝级，以确定随后的自测试。当分贝等级大于94，就很有可能发生泄漏，led这些功能在传感器或计算机控制系统上均可实现。传感器输出的信号输入plc，以驱动探测泄漏和确定泄漏位置。

(2)远程终端检测。传感器输出的信号进入电厂dcs系统，利用用户界面操作。在显示屏幕上，每个编号表示一个传感器，其颜色代表其所处位置状态，如果声音水平大于设定值，将发出报警信息。发现泄漏存在后，根据传感器的编号，并和相邻位置的传感器db水平比较，以确定泄漏的位置。

使用经过增强处理的频谱和分贝值可以辨别该泄漏是微小且靠近传感器，还是较大且远离传感器，此功能只有配置具有增强处理传感器数据的plc系统才能实现。

下列数值可作为参考判断数据，无论采用led声音水平指示器还是屏幕显示，分贝值和泄漏可能性存在着下列相关性：

＜70db，低/维护；

＞90db，可能发生泄漏；

＞110db，很可能发生泄漏。