声发射检漏仪在阀门密封性检验中的应用

　　1　概述

　　在火电厂和核电站中使用的阀门如果发生内漏或关闭不严密时,对系统的安全性和经济性有很大影响。随着声发射技术的广泛应用,我们研制出了检验阀门密封性的声发射检漏仪。如果在系统运行时用其检验阀门是否密封,可以发现存在事故隐患的阀门并及时修复。在系统停机前用其检验阀门可以确定阀门是否应该修理。在系统启机前检验阀门,可以发现影响系统安全性的阀门,保证机组的安全经济运行。

　　2　检漏原理

　　2·1　声发射信号的特点

　　任何金属材料或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。声发射波有纵波、横波和表面波,它们在传播过程中还能相互转化。当其在有限介质中传播时,声发射波遇到界面会产生折射和反射,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。

　　声发射检测是一种动态无损检测方法,具有可以早期发现故障、灵敏度高、抗干扰能力强和准确度高等特点。

　　2·2　阀门发生内漏时声发射信号特征

　　当阀门的密封性较差时,少量汽或水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(图1),其频率在30~50kHz。只要把声发射传感器置于阀门附近或阀体上,便可检测出阀门泄漏与否及泄漏的程度(严密、轻微泄漏或严重泄漏)。

　　3　声发射检漏仪

　　3·1　声发射传感器

　　用于检验阀门密封性的声发射传感器(图2)由壳体、保护膜、压电晶体、连接导线及高频插座等构成。压电晶体通常采用锆钛酸铅等材料,它具有灵敏度高和阻尼小等优点,其频率范围为20~60kHz。当声发射源的弹性波传到传感器时,由于压电晶体的谐振作用,将弹性波转换为电压信号沿导线传输到检测仪.

　　3·2　声发射检漏仪结构

　　用于检验阀门内漏的声发射仪由传感器、前置放大器、滤波器、主放大器、门槛电路、微处理器、显示屏和耳机等构成(图3)。前置放大器的作用是放大传感器送来的信号,采用宽频带低噪声集成放大器,其增益为40dB。滤波器采用带通滤波,其中心频率为40kHz(可调),通带宽度为20kHz,它的作用是提高信噪比。

　　门槛电路的作用是剔除背景噪声(图4),门槛电平随噪声电平变化。低于所设置的门槛电压的噪声被剔除,高于门槛电平的声发射信号经过放大处理后,送入微处理器进行计算、分析和判断。当阀门无泄漏时,显示屏的读数为零。若有泄漏,则显示值随泄漏程度变化。泄漏越大,数值也越大。