【摘要】：在石油化工天然氣行業(yè)中,閥門是應用廣泛使用頻繁的機械通用產(chǎn)品,在實際應用中種類繁多、數(shù)量龐大、結(jié)構(gòu)多變,并且工作環(huán)境腐蝕性強、自然環(huán)境惡劣,同時又受到輸送介質(zhì)高溫、高壓、高腐蝕等工藝參數(shù)的影響,閥門內(nèi)漏事故時有發(fā)生。閥門內(nèi)漏故障會破壞設(shè)備結(jié)構(gòu)完整性,導致輸送介質(zhì)意外泄漏繼而引發(fā)火災、爆炸、介質(zhì)污染和中毒等后果更為嚴重的災難性事故。因此,開發(fā)具有閥門內(nèi)漏故障模式快速識別和閥門內(nèi)漏速率精確反演功能的聲發(fā)射檢測系統(tǒng),為事故預警技術(shù)提供支持,在工程上具有重要的研究意義和應用價值。從聲發(fā)射檢測技術(shù)基本原理出發(fā),研究聲發(fā)射源到聲發(fā)射信號轉(zhuǎn)化的整個過程,在此基礎(chǔ)上以閥門內(nèi)漏為聲發(fā)射源,研究聲發(fā)射信號的類型,總結(jié)閥門輸送介質(zhì)和閥門外部環(huán)境對閥門內(nèi)漏聲發(fā)射信號的影響因素。分析閥門內(nèi)漏速率與閥門物理尺寸、流體特征參數(shù)之間的關(guān)系,推導出閥門內(nèi)漏速率與聲發(fā)射特征參數(shù)之間的關(guān)系模型。搭建閥門內(nèi)漏聲發(fā)射檢測實驗系統(tǒng),開展0.1-1.0MPa壓力下球閥、蝶閥、手動球閥三種類型,八種故障模式下的聲發(fā)射檢測實驗研究,獲取信號特征參數(shù)和波形流,并測定對應工況條件下閥門內(nèi)漏速率。分析閥門故障類型對聲發(fā)射信號的影響、閥門內(nèi)漏速率與聲發(fā)射信號特征參數(shù)的相關(guān)性、不同故障類型閥門內(nèi)漏聲發(fā)射信號的頻譜特征的差異性。對閥門內(nèi)漏聲發(fā)射原始波形信號進行濾波和降噪預處理,得到原始信號、濾波信號和降噪信號,作為支持向量機(SVM)輸入訓練數(shù)據(jù),對球閥完好模式、球閥微小開度和球閥閥芯劃痕三種故障模式進行識別。以球閥閥芯劃痕為例,提取30組聲發(fā)射信號特征參數(shù)作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡輸入數(shù)據(jù),對閥門內(nèi)漏速率反演,隨機選擇25組數(shù)據(jù)訓練網(wǎng)絡,隨機剩余的5組數(shù)據(jù)檢驗BP神經(jīng)網(wǎng)絡的準確性。依照聲發(fā)射檢測系統(tǒng)的基本原理,并結(jié)合閥門內(nèi)漏檢測對象的特殊要求,選擇傳感器、采集卡和支持Win7/Win8系統(tǒng)的工業(yè)平板電腦,完成聲發(fā)射檢測系統(tǒng)的硬件組合。使用MFC編程語言開發(fā)閥門內(nèi)漏聲發(fā)射檢測系統(tǒng)軟件,調(diào)用采集卡API函數(shù)實現(xiàn)聲發(fā)射信號采集,調(diào)用MATLAB生成的動態(tài)鏈接庫實現(xiàn)閥門故障模式快速識別和內(nèi)漏速率精確反演功能。
【圖文】：

其中對氣體流速和流量影響最大的因素是閥門的通流面積。大部分閥門的通流面積是閥芯和密封圈接觸面的面積，如圖 2-2 所示，計算方法見公式（2-4），圖2-2 錐形閥芯閥門通流面積Fig 2-2 Valve area with conical seats因此，閥門關(guān)閉狀態(tài)下的閥芯的封閉面積 可由公式（2-5）計算所得, (2-5)當閥門打開時，閥門的通流面 可通過公式（2-6）計算而得， ③ ④ (2-6)式中： 是閥門通流的截面面積； 是一個無量綱的比例系數(shù)；反應流量通經(jīng)直徑與閥門升程的比例特征[43]。(2)流體特征與速率之間的關(guān)系

況下是對壓電元件用保護性材料進行包裝如圖 2-4 所示，然后用于聲發(fā)射檢測當中。下圖是基于鋯鈦酸鉛的壓電的傳感器。圖2-4 壓電元件聲發(fā)射傳感器Fig 2-4 Piezoelectric element AE sensor為了實現(xiàn)更加專業(yè)、精確的采集到聲發(fā)射信號，Breckenridge 于 1982 年設(shè)計出了電容傳感器。但是壓電傳感器價格相對較低，，敏感性高，固定操作方便并且可以選擇不同的采集頻率。盡管 PZT 傳感器在寬頻聲發(fā)射信號的基礎(chǔ)研究中并不常見，但在大多數(shù)的聲發(fā)射檢測實驗和工程應用中還是比較通用。（2）信號采集當傳感器將材料表面的振動信號轉(zhuǎn)換為電信號時，則成功采集到聲發(fā)射信號，隨后將電信號進行放大和過濾，整個過程從數(shù)學角度來看是由一個線性系統(tǒng)來完成的，如圖
【學位授予單位】：中國石油大學(華東)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE65;TQ086.2

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本文編號：2633483