超高压反应器泄漏声发射检测技术的应用.pdf

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1、622化工机械2010年超高压反应器泄漏声发射检测技术的应用张颖+陈荣刚戴光龙飞飞(东北石油大学)汲寿广(大庆石化公司塑料厂)摘要采用声发射检测技术，对某塑料厂发生泄漏的超高压管式反应器进行检测。检测中利用伪Margenau．Hiu分布时频分析方法，获取泄漏喷流噪声信号与流动噪声信号在时频分布上的区别，实现泄漏声信号的准确识别。结合声发射信号参量分析争连续型声信号区域定位方法，确定泄漏发生在l。管弯曲段。经拆下检查，证明了检测结果的准确性。关键词超高压管式反应器泄漏声发射检测伪Margenau—Hill分布连续型声信号区域定位中图分类号TQ052．4文献标

2、识码B文章编号0254击094(20lO)05-0622JD4超高压管式反应器是超高压聚乙烯生产装置中的关键设备。为提高其承载能力，反应管进行了自增强处理。但在反应器服役期间，受开停工循环载荷、伺服阀动作产生的脉冲压力冲击和管内介质的超温分解反应等因素的作用，自增强产生的残余应力会松弛、衰减，甚至引发宏观裂纹，发生反应管破前漏事故⋯。一旦发生泄漏，首先是漏点查找相当困难，另一方面由此造成的停产检修，将给整个工厂的生产带来不可估量的损失。因此，及时发现泄漏，并迅速、准确地确定泄漏位置，是保证其安全生产，减少泄漏造成损失的关键。气体泄漏过程伴随有声的产生，是一

3、种广义的声发射现象，可采用声发射对其进行有效的检测，并可确定泄漏位置嵋1。笔者针对某塑料厂超高压管式反应器的一次突发泄漏事故，采用声发射检测技术，及时确定发生泄漏的管段，为抢修和恢复生产创造了条件，减小了泄漏事故带来的经济损失。1超高压管式反应器泄漏声发射检测技术原理1．1气体泄漏发声原理当超高压管式反应器发生泄漏时，乙烯气在内外压差作用下，会在泄漏处形成气体喷流，此过程伴随有喷流噪声的产生。虽然喷流噪声源的形成机理复杂，但可用Lighthill气动力声方程表示，声源项的二维形式po如下：．2以Ⅵ，t)=等-c02等-c02箬(1)d‘d茹dy该方程是利用

4、质量守恒定律把N—S方程变成了精确方程，它反映了既含有声波又含有流动的实际现象，说明流动过程本身可以产生声波。1．2泄漏声发射检测技术原理超高压管式反应器泄漏处产生的气体喷流噪声，会通过反应管壁进行传播。利用布置在管壁上的声发射传感器可接收到这种声波，进而对是否发生泄漏及泄漏位置做出判断。上述泄漏声发射检测技术原理可由图1表示。图l声发射检测技术原理2超高压管式反应器泄漏声发射检测噪声识别与裂纹开裂或扩展过程的突发型声发射信号不同，泄漏过程的喷流噪声信号为连续型信号。当对超高压管式反应器进行泄漏检测时，反应管内的介质处于流动状态，流动过程产生的流动噪声也是

5、连续型信号，对泄漏声信号的识别干扰较·张颖，男，1972年12月生，副教授。黑龙江省大庆市，163318。第37卷第5期化工机械623大。为此，去除流动噪声的干扰是准确判断泄漏及其发生位置的关键。2．1信号时频分析基本原理时频分析(Time—FrequencyAnalysis，TFA)是处理非平稳信号的重要工具，它将信号表示为时间和频率的联合函数，揭示了信号的时变谱特征H1。时频分析通过设计时间和频率的联合函数，用它来描述非平稳信号在不同时间和频率的能量密度或强度。通过该联合函数即时频分布对信号进行分析处理，提取信号所包含的特征，实现对不同类型信号的识别。

6、笔者采用基于伪Ma卜genau．Hill(PMH)分布的时频分析方法，分析泄漏喷流噪声信号和流动噪声信号在时频分布上的区别，以达到准确辨识的目的。对给定信号戈(t)的时频分布P(t，厂)，Cohen给出其一般形式的表达式”-：p(t∽=』：：f：：』：：戈(u+号)菇+(u一号)×咖(下，t，)exp[一尼1r(纫+z厂一u”)]dudfd移(2)式中咖(7．，∥)是核函数。如果给定核函数咖，那么信号茗(t)的时频分布就很容易产生，不同的时频分布只是体现在积分变换核的函数形式的选择上。因此，式(2)提供了一种理解任何一种时频分布的通用表达形式。西(r，移)

7、作为核函数，它可以和信号菇(f)是相关的；而当咖不依赖于信号x(f)时，那么信号就成为可分离的一般形式，则称此分布为信号石(t)的双线性结构。这时分布的特性都反映在核函数咖中。如当咖=cos(订r口)时，即为Margenau-H订1分布：pMH(t∽=』：：』：：』：：cos(订r口)exp[一尼1T(纫+∥一训吖“+≯(Ⅱ一训捌r川3)由于双线性结构的Cohen类时频分布不能同时满足非负性和边缘特性，为了给不满足非负性的时频分布p(f，D赋以物理解释，可以认为p(t，力是在时间间隔(￡一‘／2，t+￡／2)流过谱窗口(，一∥2／+∥)的能量的测度。交叉项

8、是双线性时频分布的必然表现，它们来自多分量信号中信号分量之间的交叉