[發明專利]熱風爐爐殼裂紋的監測系統及監測方法

在審

• 申請號: 202111639702.0
• 申請日: 2021-12-29
• 公開（公告）號: CN114324612A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 姜玖輝;陳敏;王賢
• 申請（專利權）人: 中冶賽迪重慶信息技術有限公司
• 主分類號: G01N29/14
• 分類號: G01N29/14;G01N29/04
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 石歡歡

1.一種熱風爐爐殼裂紋的監測系統，其特征在于，包括：

多個聲發射傳感器，用于采集聲發射信號；

多根波導桿，分布在熱風爐爐殼上，各所述聲發射傳感器設置在相應的波導桿上，且所述波導桿隔開所述聲發射傳感器和所述熱風爐爐殼；

處理器，用于根據所述聲發射傳感器采集的聲發射信號判斷是否有裂紋，若有，則根據各所述聲發射傳感器采集的聲發射信號確定裂紋特征，所述裂紋特征包括裂紋位置。

2.根據權利要求1所述的監測系統，其特征在于，還包括：

前置放大器，用于放大所述聲發射傳感器采集的聲發射信號，所述前置放大器與各所述聲發射傳感器連接；

聲發射采集器，用于采集所述前置放大器采集輸出的信號，所述聲發射采集器與聲發射前置器連接；

通信裝置，通信連接所述處理器和所述聲發射采集器。

3.根據權利要求2所述的監測系統，其特征在于：所述聲發射采集器為多通道數據采集器，所述聲發射采集器的采樣頻率大于2MHz。

4.根據權利要求1所述的監測系統，其特征在于：所述熱風爐按溫度范圍分為多個溫區段，各所述聲發射傳感器和各所述波導桿對應分布在溫度范圍最高的溫區段。

5.根據權利要求1所述的監測系統，其特征在于：沿所述熱風爐的軸向方向間隔部分有多組聲發射傳感器組，每組所述聲發射傳感器組包括至少三個沿所述熱風爐的周向方向布置的聲發射傳感器，且相鄰兩組所述聲發射傳感器組的軸向間距不小于所述熱風爐對應位置的半徑。

6.根據權利要求1所述的監測系統，其特征在于：所述波導桿的一端固定在所述熱風爐爐殼上，所述聲發射傳感器設置于在所述波導桿的另一端，所述波導桿與所述熱風爐爐殼之間設置有用于聲耦合的真空脂。

7.一種熱風爐爐殼裂紋的監測方法，其特征在于，監測時采用權利要求1-6中任一項所述的監測系統，所述監測方法包括：

通過所述聲發射傳感器采集聲發射信號，

根據所述聲發射傳感器是否采集到聲發射信號判斷熱風爐爐殼是否產生裂紋，若未檢測到，則判斷無裂紋，若檢測到，則判斷有裂紋；

當所述聲發射傳感器采集到聲發射信號時，分析所述聲發射信號的特征參數，并根據所述特征參數確定所述裂紋特征。

8.根據權利要求7所述的熱風爐爐殼裂紋的監測方法，其特征在于，

所述監測方法還包括預存熱風爐爐殼的幾何信息和各聲發射傳感器的安裝位置信息；

所述特征參數包括到達時間，所述達到時間為所述聲發射傳感器開始檢測到所述聲發射信號的時間；

根據所述特征參數確定所述裂紋特征包括：根據熱風爐爐殼的幾何信息、各聲發射傳感器的安裝位置信息及相應聲發射信號的達到時間確定裂紋位置。

9.根據權利要求8所述的熱風爐爐殼裂紋的監測方法，其特征在于，所述裂紋特征包括裂紋位置和裂紋大小，所述監測方法還包括：

建立熱風爐爐殼數值模型，所述熱風爐爐殼數值模型根據熱風爐爐殼的幾何尺寸、熱風爐爐內溫度、熱風爐爐殼的載荷建立，并以熱風爐爐殼的裂紋位置和裂紋大小作為輸入變量；

將當前裂紋位置和裂紋大小輸入所述熱風爐爐殼數值模型，并進行有限元分析，獲取熱風爐爐殼的應力數據；

根據所述熱風爐爐殼數值模型和所述熱風爐爐殼的應力數據形成可視化界面；

根據所述應力數據評估熱風爐的安全性。

10.根據權利要求9所述的熱風爐爐殼裂紋的監測方法，其特征在于，所述特征參數包括振鈴計數，所述監測方法還包括預測熱風爐爐殼的使用壽命，預測熱風爐爐殼的使用壽命的方法包括：

根據熱風爐爐殼的材料計算所述熱風爐爐殼的振鈴計數變化率；

根據熱風爐爐殼的材料和所述振鈴計數變化率計算所述熱風爐爐殼的裂紋擴展率；

根據所述裂紋擴展率、所述振鈴計數變化率和當前裂紋大小建立裂紋變化數據模型；

根據所述裂紋變化數據模型確定所述熱風爐爐殼的使用壽命。