[發明專利]立體四元陣列電站鍋爐承壓管泄漏的精確定位方法

無效

• 申請號: 201010143123.2
• 申請日: 2010-04-07
• 公開（公告）號: CN101813545A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 安連鎖;王鵬;沈國清;呂勇興
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G01M3/24
• 分類號: G01M3/24
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

技術領域

本發明屬于火力發電中鍋爐承壓管泄漏監測技術，具體說是涉及火力發電 機組的鍋爐內水冷壁、過熱器、再熱器和省煤器受熱面管道泄漏的一種立體四元 陣列電站鍋爐承壓管泄漏的精確定位方法。

背景技術

火電鍋爐的“四管”泄漏一直是困擾火電機組安全生產的一大難題，進行鍋 爐爆管早期預報，在其還未發展成為破壞性爆漏之前及時發現泄漏，并確定泄漏 點的位置。對于妥善安排停爐、縮短檢修時間、減少經濟損失有重大意義。

目前，國內外(參見專利“Acoustic?Leak?Detection?System”，US4960079、 “鍋爐承壓管泄漏在線監測儀”，CN2253829)爐管泄漏檢測裝置采用大量布置 測點覆蓋鍋爐受熱面，在濾掉鍋爐背景噪聲后檢測泄漏聲的聲壓級大小和泄漏聲 的頻譜特征對泄漏是否發生加以診斷。若某測點發生報警，則確定泄漏源位于該 測點為圓心，10米為半徑的半球空間內，所以裝置的主要作用還是判斷泄漏并確 定泄露的受熱面，并不能定位到具體的管排上。對于泄漏孔徑1～4mm，檢修任務 則往往需要花費大量的人力和時間，其面臨的重大技術難題是解決泄漏源的精確 定位問題。

本發明突破當前鍋爐四管泄漏檢測中單點各自探測的思路，考慮各個單點 傳感器之間的相干信息-將傳聲器組成陣列接收泄漏信號，經過對聲信號的 互相關處理得出聲音到達不同位置傳聲器的時間差，再根據目標與基元位置之 間的幾何關系確定出其泄漏位置。

雷達和聲納系統的測距和定位中往往進行遠場假設：目標距離遠大于聲陣特 征尺寸(r□a，b)，從而進行化簡得到時間遲延組合公式進行定位 (KennethW.K.Lui，FrankieK.W.Chan，H.C.So.Accurate?time?delay?estimation?based? passive?localization[J].Signal?Processing，2009，89(9)：1835-1838.)。蜂窩移動 通信中，通過遠場假設泰勒級數展開算法在每一次遞歸過程中求解測量誤差的局 部線性最小二乘解來改善估計位置，初始值必須具有一定的準確度才能夠保證比 較快的收斂速度，而且算法是否收斂與初值有關；Chan采用二重最小二乘算法給 出了定位方程組的非迭代閉式解，算法計算量小，在噪聲服從高斯分布的環境下 定位精度高，但局限于二維平面。(Y.T.Chan，K.C.Ho.A?simple?and?efficient? estimator?for?hyperbolic?location[J].IEEE?Transactions?on?Signal?Processing，1994， 42(8)：1905-1915.)由于泄漏坐標是三維參量，若采用線陣只能確定其中的二維 參量；面陣和立體陣可以在整個平面對泄漏聲源進行定位，五元或五元以上構成 的十字陣列的基本思想是通過增加敏感元來提高定位精度，但增加元數勢必增 加系統的成本。均勻圓陣、球陣、圓柱陣列具有良好的測量性能，但其結構不適 合在電站鍋爐上應用。本發明的目的之一在于根據鍋爐結構特點建立適用于電站 鍋爐的被動聲測定位算法。

發明內容

本發明的目的是提供一種立體四元陣列電站鍋爐承壓管泄漏的精確定位方 法；在電站鍋爐承壓管泄漏后，確定泄漏點的位置，從而妥善安排停爐、縮短檢 修時間、減少經濟損失。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

步驟一：由于泄漏坐標是三維參量，若采用線陣只能確定其中的二維參量，因此 首先設計出由M₁、M₂、M₃和M₄四個傳聲器構成的立體聲陣列與其在爐膛的布 置，則泄漏聲源應滿足雙曲面方程組：

??????????????????????????||M_i-S||-||M_j-S||＝cτ_ij

根據立體四元陣列被動聲定位系統傳聲器布置模型推得測點布置的幾何關系：