[發(fā)明專(zhuān)利]基于SH波的工業(yè)鍋爐水垢厚度檢測(cè)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010159752.4
• 申請(qǐng)日: 2010-04-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101819032A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何存富;鄭陽(yáng);吳斌;李楊;周進(jìn)節(jié);宋國(guó)榮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01B17/02
• 分類(lèi)號(hào): G01B17/02;G01N29/12
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超聲導(dǎo)波無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種利用SH波(水平剪切波)檢測(cè)工業(yè)鍋爐水垢厚度的方法。

背景技術(shù)

鍋爐是一種重要的換能設(shè)備，在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中發(fā)揮著不可替代的作用。特別是在電力工業(yè)中，鍋爐機(jī)組是火力發(fā)電廠的三大主力之一。然而在鍋爐的運(yùn)行過(guò)程中，由于水中含有溶解度較小的鈣、鎂鹽類(lèi)，經(jīng)過(guò)不斷的蒸發(fā)、濃縮，當(dāng)水中的雜質(zhì)的濃度達(dá)到飽和程度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生沉淀，粘附在鍋爐內(nèi)壁形成一層硬皮，這便是水垢。

水垢對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)有巨大的危害：首先，水垢的導(dǎo)熱能力比鋼鐵的導(dǎo)熱能力差幾十倍甚至幾百倍，覆蓋在鍋爐內(nèi)壁的水垢使得受熱面的傳熱性能變差，燃料釋放出的熱能不能迅速傳導(dǎo)到水中，而是隨著煙氣排出，浪費(fèi)大量能量。其次，水垢的存在會(huì)使?fàn)t壁金屬過(guò)熱，產(chǎn)生蠕變，有可能導(dǎo)致鍋爐破裂甚至爆炸。由此可見(jiàn)，水垢對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)的安全性也帶來(lái)了很大的危害。

針對(duì)水垢必須定期做出檢測(cè)，在國(guó)內(nèi)目前檢測(cè)中，人們往往采用離線的檢測(cè)方式。將整個(gè)鍋爐系統(tǒng)停機(jī)，截取爐管樣本，然后用測(cè)微器或顯微鏡測(cè)定樣品上的水垢厚度，或是將整個(gè)樣本上的水垢全溶解下來(lái)，按樣本重量的減量求出單位面積上水垢的重量。這種方法一方面通過(guò)檢測(cè)爐管來(lái)間接檢測(cè)鍋爐，測(cè)量精度難以保證；另一方面采用取樣的方法是一種有損檢測(cè)法，需要經(jīng)過(guò)停爐、取樣、修補(bǔ)、探傷等多種工作，既費(fèi)時(shí)有費(fèi)力。

國(guó)外目前在水垢檢測(cè)方面采用的方法是按照水垢的狀態(tài)和厚度編制相應(yīng)的計(jì)算機(jī)數(shù)控軟件配以超聲波檢測(cè)儀，利用超聲回波的方法達(dá)到了對(duì)水垢的無(wú)損檢測(cè)。其核心是利用超聲波在金屬-水垢界面和水垢-空氣界面的反射回波時(shí)間差來(lái)確定水垢的厚度。但是當(dāng)水垢厚度薄的情況下，反射波重疊，難以分辨，測(cè)量精度受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服了以上兩種方法的缺點(diǎn)，提出了一種利用SH波的方法對(duì)鍋爐水垢進(jìn)行檢測(cè)的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案，具體見(jiàn)圖1，包括函數(shù)發(fā)生器、功率放大器、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、EMAT傳感器、示波器和計(jì)算機(jī)，其中EMAT傳感器安裝在鍋爐壁的外側(cè)，和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)相連接，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)與示波器和功率放大器相連接，函數(shù)發(fā)生器的輸出端和功率放大器的輸入端連接，計(jì)算機(jī)和示波器連接。

其中的EMAT傳感器為激勵(lì)SH波的專(zhuān)用傳感器，包括高頻傳感器和低頻傳感器。

本發(fā)明所提供的方法為利用上述的檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行工業(yè)鍋爐水垢厚度的檢測(cè)，具體包括如下步驟：

1)由鍋爐壁厚度、材料參數(shù)，代入雙層固體結(jié)構(gòu)頻散方程(1)，計(jì)算求解SH波在不同水垢厚度時(shí)的頻散曲線：