阀门内漏的声学在线检测

阀门内漏的声学在线检测大庆油田地面设施及设备的承压阀门因磨损、腐蚀或其他原因已出现内漏。由于内漏很难发现，部分故障阀门没有得到及时更换，影响了生产并存在安全隐患。因此，阀门在线检测技术越来越受到人们的关注，目前的核心技术是利用声发射技术在线检测石油、石化、电厂等行业各种阀门的泄漏。
　　
　　1声发射检漏的基本原理
　　
　　（1）声发射信号及其表征参数
　　
　　任何金属材料、构件在外力或内力作用下发生摩擦、裂纹或塑性变形时，以弹性波的形式释放出应变能的现象，称为声发射。当声发射波在有限介质中传播时，遇到界面会发生折射和反射，并且在固体表面转换为表面波以很高的速度沿表面传播。这些来自声发射源（即故障点）的声发射波具有源的特征信息，利用这些信息可以反映出构件的故障与缺陷情况。表征声发射信号的参数有声发射率、幅度与幅度分布及能量。
　　
　　（2）阀门发生内漏时声发射信号的特点
　　
　　当阀门的严密性较差时，总有少量流体经过阀门的缝隙喷射而出，产生高速射流，此高速流体对管壁产生冲击而激发弹性波，即声发射。它属于连续型声发射信号，类似于白噪声，其频率在30～50kHz。
　　
　　阀门泄漏时产生的声发射信号的特点：1泄漏所激发的声发射波是连续型的；2泄漏产生的声发射信号比较强，且其幅度大小与泄漏速率成正比，与信号的均方根值成正比。
　　
　　根据泄漏所产生的声发射信号的特点，表征参数采用声发射率和能量，它能获得更丰富的声发射信号数据，为故障识别提供更充分的依据。
　　
　　2超声波检测仪的现场应用
　　
　　（1）检测仪简介
　　
　　当泄漏产生的声发射波传到传感器时，由传感器将声发射波转换为电压信号沿导线传输到检测仪，前置放大器的作用是放大传感器送来的信号，滤波器的作用是提高信噪比，门槛电路的作用是剔除背景噪声。微处理器对信号进行计算、分析、判断，当阀门无泄漏时，显示屏的读数为0；若有泄漏，则显示值随泄漏程度而变化，泄漏越大，数值也越大。泄漏产生的声发射信号中的音频成分经过处理后送到耳机，耳机用于收听泄漏时的声音。当阀门泄漏时，由耳机可以听到声强不同的声音，根据听到的声音强弱也可以判断泄漏的程度。
　　
　　（2）阀门严密性检验
　　
　　用超声波检测仪检测阀门高压系统时，通常采用比较读数来确定是否泄漏：第一步，接触上游侧，降低灵敏度，把其他声音降至最小；第二步，接触阀座及下游侧；第三步，比较声音的差异，如果阀门泄漏，阀座或下游侧的声振强度等于或大于上游侧的声音强度。
　　
　　在检测低噪声系统时，接触阀门下游，采用选频方式至能清楚听到液流声，根据读数大小判断是否泄漏及泄漏状况。
　　
　　采用四点比较法检测下游干扰时，这些干扰有时很大，可以传播到需要检测的区域，导致阀门泄漏的错误指示。四点法包括：选择上游的两个等距离点A点和B点，再选择下游的两个等距离点C点和D点。将A点和B点的信号强度与C点和D点的信号强度进行比较，如果C点高于A点和B点，说明阀门存在泄漏；如果D点高于C点，说明声音是从下游的其他点传来的。
　　
　　当气体、液体在管路中泄漏时，由于摩擦而产生超声波。SONAPHONEE可以接收到超声波信号，并将超声波信号转换成电信号显示在显示屏上。同时又将声发射信号处理为可听到的声音传送到耳麦，并且可以通过红外线界面传送到PC机上。
　　
　　3结语
　　
　　（1）应用声发射技术对阀门（如掺水阀、气阀组旁通阀）进行严密性检测，可保证安全生产和能耗控制的准确性。
　　
　　（2）对老区改造中更换的阀门进行检测，可为立项决策提供依据，并降低了改造费用。
　　
　　（3）超声波检测技术可以实现阀门在线检测，操作简单，动态快速，数据直观。目前该检测设备只能定性确定阀门内是否存在泄漏。