锅炉“四管”泄漏监测系统的研究

论文摘要

电站锅炉的“四管”(省煤器、水冷壁、再热器、过热器)由于一直处于磨损、腐蚀、高压、高温的工作环境,泄漏爆破事故频繁发生,给电厂运行经济性和安全性带来极大影响,成为电厂增加经济效益和安全经济运行的最最关键的障碍。因此如何提高对锅炉承压受热面轻微泄漏早期发现,并妥善安排检修策略以缩短检修时间,降低临检率等具有相当重要意义。四管泄漏在线监测装置是监测电厂锅炉内管道泄漏的专业设备,该设备中声导管是该装置的最重要组成部分,直接影响声信号的采集。通过模拟实验或现场实验,获得谐振腔声导管对不同频率波形的采集分析能力。本文详细阐述了锅炉泄漏产生机理,并对此进行分析,从热力学和声学两个方面入手,对泄露喷流的特征进行分析,建立了相应的数学物理模型,并且创新的将物理学中的谐振腔加装在了声导管上,并对此进行实验和研究。通过MATLAB进行仿真模拟,确定了不同温度对声波传递的影响。通过实验,我们发现谐振腔可以使得声导管能够更有效采集泄漏信号,对固有频率的声波信号进行放大,同时,过滤背景噪声信号,使得背景噪声得到很好的衰减效果。再达到以上两点的同时,还能起到保护传感器的作用,能够有效延长传感器的使用寿命的功效。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 选题背景
• 1.2 国外研究现状与存在的主要问题
• 1.3 我国锅炉"四管"泄漏监测技术的发展现状
• 1.3.1 我国早期及第一代锅炉炉管检漏装置
• 1.3.2 我国第二代锅炉炉管检漏装置
• 1.4 现行存在的主要问题
• 1.5 本文的主要内容及研究方向
• 第2章 四管泄漏原因及其数学物理模型建立
• 2.1 四管泄漏原因分析
• 2.2 四管泄漏信号的产生机理和喷流结构概述
• 2.3 泄漏喷流的热力学特性和声学特性
• 2.3.1 泄漏喷流的热力学特性
• 2.3.2 泄漏喷流的声学特性
• 2.4 背景噪声分析
• 2.5 泄漏声传播模型
• 第3章 谐振腔声导管的设计
• 3.1 现阶段电厂"四管"监测装置
• 3.2 谐振腔声导管装置的设计
• 3.3 谐振腔声导管的设计理论原理
• 3.4 反射式光强调制型光纤传感器的应用
• 3.5 光纤传感器结构设计的国内外对比
• 3.6 光纤传感器原理及相对应的数学模型
• 3.6.1 光纤传感器原理
• 3.6.2 数学模型
• 3.7 理想模型下的受光特性分析
• 3.7.1 光纤对间距a对接受光强之影响
• 3.7.2 光纤数值孔径（NA）对接受光强之影响
• 3.7.3 光纤芯径r对接受光强之影响
• 第4章 实验与结论分析
• 4.1 引言
• 4.2 实验设备介绍
• 4.3 谐振腔的设计与选择
• 4.4 温度对声学谐振腔的影响
• 4.5 声学谐振腔的实验与研究
• 第5章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢