一種閥門洩漏的聲發射檢測裝置及方法與流程

2023-07-16 05:33:26

本發明涉及聲發射檢測技術領域，具體涉及一種閥門洩漏的聲發射檢測裝置及方法。

背景技術：

閥門作為一種通用零部件工業用品，在機械、冶金、石化、化工、城建等行業有著廣泛應用，安裝在氣液管路上的閥門，大多要承受高溫和高壓，如果閥門洩漏，不但會產生能量損失，造成管路運行故障，而且對設備及人員的安全造成威脅。對閥門洩漏進行檢測，以了解洩漏的程度並及時維護，為管路的運行安全提供保障。

閥門的洩漏通常發生在閥門開閉的閉合面、閥杆的密封部位、閥門連接處以及閥體等零件破損處，通常可分為外漏和內漏兩種，內漏指的是由於介質的衝蝕磨損等原因使得閥門關閉不嚴，即使將閥門絲槓旋緊到位，由於閥芯和閥體之間仍有縫隙，介質還可以流過去；外漏指的是閥門與連接法蘭或連接螺紋之間密封不嚴導致介質流出連接密封面，或者是閥杆與閥杆上壓盤根的壓蓋間密封不嚴導致的介質洩漏，或者是閥體毛坯上有沙眼導致的外洩漏。

閥門洩漏時會產生連續型聲發射信號，該聲發射信號與洩漏量正相關，描述連續型聲發射信號的主要參數包括有效值電壓(rms)和平均信號電平(asl)，目前可以使用通用型聲發射儀採集信號並進行洩漏分析，測試過程中通常需要布置探頭與前置放大器，而且聲發射儀需要外接電源對其供電，數據分析與報警則是在上位機中實現，整套設備較為繁瑣，且布置探頭和移動上位機的過程會嚴重降低檢測效率，因此不方便應用於巡檢大數量閥門。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種閥門洩漏的聲發射檢測裝置及方法，該裝置體積小巧，可手持，同時內置洩漏標定與報警功能，可攜帶至現場單人快速完成檢測。

為實現以上目的，本發明採用如下技術方案，一種閥門洩漏的聲發射檢測裝置，包括聲發射傳感器和主機，所述主機連接所述聲發射傳感器，所述聲發射傳感器包括陶瓷保護片，壓電陶瓷和前置放大電路，所述聲發射傳感器耦合至待測閥門表面，閥門洩漏的聲發射信號通過所述陶瓷保護片傳遞至所述壓電陶瓷，所述壓電陶瓷將接收到的聲發射信號轉換為電信號，並通過所述前置放大電路對電信號進行放大處理；

所述主機包括濾波模塊、模數轉換模塊、信號處理模塊、處理器模塊、fft模塊、只讀存儲器、隨機存取存儲器和外殼；其中，所述濾波模塊的輸入端與所述前置放大電路的輸出端相連，所述濾波模塊的輸出端與所述模數轉換模塊的輸入端相連；所述模數轉換模塊的輸出端連接所述fft模塊的輸入端，所述模數轉換模塊還與信號處理模塊連接，所述信號處理模塊控制模數轉換模塊的採樣並且接收模數轉換模塊輸出的數位訊號，所述信號處理模塊的輸出端還與所述處理器模塊相連，所述處理器模塊分別連接所述fft模塊的輸出端、只讀存儲器和隨機存取存儲器。

優選地，所述主機還包括報警模塊，所述報警模塊與所述處理器模塊連接。

優選地，所述報警模塊內設有蜂鳴器和/或閃爍指示燈。

優選地，所述主機表面上還設有鍵盤和顯示模塊，所述鍵盤用於測試、標定和輸入設置的數據，所述顯示模塊用於顯示設置的參數和測試結果。

優選地，所述主機內部還設有供電模塊，所述供電模塊為主機和聲發射傳感器中的前置放大電路供電。

優選地，所述供電模塊為可更換的一次性電池，以保證連續現場檢測。

優選地，所述濾波模塊為模擬濾波模塊。

優選地，所述聲發射傳感器還包括金屬外殼，所述金屬外殼能夠屏蔽外界信號噪聲。

優選地，所述只讀存儲器完成對測試和標定數據的保存，所述隨機存取存儲器配合所述處理器模塊完成程序運行、聲發射參數生成、標定曲線生成處理中存取臨時數據。

本發明還提供了一種使用所述聲發射檢測裝置進行閥門檢測的方法，其處理步驟如下：

a.將檢測裝置的聲發射傳感器耦合在被測閥門表面；

b.檢測裝置內部預先選擇被測閥門型號，按測量鍵採集定長信號，通過fft譜圖分析得到被測閥門洩漏信號頻率範圍，檢測裝置根據測試情況設置採樣率並選擇合適的濾波器；

c.閥門洩漏標定過程：手動控制閥門洩漏大小，同時外接流量計定量表示洩漏量，在檢測裝置標定界面輸入流量計測得的洩漏量值，按測量鍵得到對應的聲發射參數，檢測裝置內部生成一組標定點，重複上述過程可以得到多組標定點並由此生成標定曲線，用於後續洩漏檢測；

d.當只需要定性檢測閥門是否洩漏時，可以選擇跳過標定過程，直接對被測閥門進行測試，此時裝置只顯示聲發射參數而沒有洩漏量參考值；

f.根據步驟c與步驟d兩種不同情況，可以選擇用洩漏量或聲發射參數作為報警變量，預先設定閾值，當檢測裝置所測得的閥門報警變量值超過對應報警閾值時，檢測裝置可通過蜂鳴和/或指示燈閃爍提示被測閥門洩漏。

優選地，所述聲發射參數為聲發射信號有效值電壓和平均信號電平。

本發明採用以上技術方案，所述聲發射檢測裝置包括聲發射傳感器和主機，所述主機包括濾波模塊、模數轉換模塊和fft模塊；其中，根據聲發射信號經過濾波模塊、模數轉換模塊和fft模塊處理後，可降低噪聲對聲發射信號的幹擾，提高檢測準確性；所述主機還包括報警模塊，當洩漏量、rms或asl數值超過預設報警線時，所述報警模塊報警提示當前閥門洩漏；該裝置操作簡單，可一鍵完成洩漏檢測，同時附帶報警功能，體積小，方便操作人員攜帶至現場巡檢，並可針對不同種類閥門調出對應標定曲線，提高檢測效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明閥門洩漏的聲發射檢測方法的流程圖；

圖2是本發明閥門洩漏的聲發射檢測裝置的結構示意圖。

圖中：1、聲發射傳感器；2、主機；3、陶瓷保護片；4、壓電陶瓷；5、前置放大電路；6、濾波模塊；7、模數轉換模塊；8、信號處理模塊；9、處理器模塊；10、fft模塊；11、只讀存儲器；12、隨機存取存儲器；13、外殼；14、報警模塊；15、鍵盤；16、顯示模塊；17、供電模塊；18、金屬外殼。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將對本發明的技術方案進行詳細的描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所得到的所有其它實施方式，都屬於本發明所保護的範圍。

如圖1所示，本發明提供了一種閥門洩漏的聲發射檢測方法，其具體處理步驟如下：

a.檢測裝置開機初始化；

b.選擇是否使用上次關機前的配置，如果選擇「否」跳轉至步驟c，如果選擇「是」需要繼續選擇是否使用已有標定曲線，如果選擇「否」跳轉至步驟f，如果選擇是跳轉至步驟；

c.選擇閥門型號，然後將聲發射傳感器1耦合至被測閥門周圍平坦處，對被測閥門進行信號採集；

d.根據採集到的聲發射波形信號生成fft譜圖，通過fft譜圖確定信號頻率範圍，並選擇對應頻段的濾波器；

e.選擇是否進行洩漏量標定，如果選擇「是」跳轉至步驟f，如果選擇「否」跳轉至步驟j；

f.選用對應型號閥門，外接流量計，手動旋轉被測閥門使閥門通過流量為某一穩定值；

g.在檢測裝置標定界面輸入當前流量值，點擊測試，生成對應聲發射參數(rms和asl)，得到一組標定點；

h.選擇是否結束洩漏量標定，如果選擇「是」，檢測裝置自動生成標定曲線並跳轉至步驟i，如果選擇「否」跳轉至步驟f；

i.測試閥門，得到聲發射參數與其對應的洩漏量，以洩漏量作為判據變量，當測量的洩漏量超過預設報警閾值時，報警模塊14發出報警提示信息；

j.測試閥門，得到聲發射參數,以聲發射參數作為判據變量，當測量的聲發射參數超過預設報警閾值時，報警模塊14發出報警提示信息。

需要補充說明的是，步驟h中所述標定曲線生成需要至少兩組標定點，標定點數量越多所得到的洩漏量參考值越準確。本發明所述的被測閥門洩漏為閥門氣體洩漏或液體洩漏。

如圖2所示，本發明還提供了一種閥門洩漏的聲發射檢測裝置，包括聲發射傳感器1和主機2，所述主機2連接所述聲發射傳感器1，所述聲發射傳感器1包括陶瓷保護片3，壓電陶瓷4和前置放大電路5，所述聲發射傳感器1耦合至待測閥門表面，閥門洩漏的聲發射信號通過所述陶瓷保護片3傳遞至所述壓電陶瓷4，所述壓電陶瓷4將接收到的聲發射信號轉換為電信號，並通過所述前置放大電路5對電信號進行放大處理；

所述主機2包括濾波模塊6、模數轉換模塊7、信號處理模塊8、處理器模塊9、fft模塊10、只讀存儲器11、隨機存取存儲器12和外殼13；其中，所述濾波模塊6的輸入端與所述前置放大電路5的輸出端相連，所述濾波模塊6的輸出端與所述模數轉換模塊7的輸入端相連；所述模數轉換模塊7的輸出端連接所述fft模塊10的輸入端，所述模數轉換模塊7還與信號處理模塊8連接，所述信號處理模塊8控制模數轉換模塊7的採樣並且接收模數轉換模塊7輸出的數位訊號，所述信號處理模塊8的輸出端還與所述處理器模塊9相連，所述處理器模塊9分別連接所述fft模塊10的輸出端、只讀存儲器11和隨機存取存儲器12。

進一步地，所述主機2還包括報警模塊14，所述報警模塊14與所述處理器模塊9連接。

可以理解的是，所述報警模塊14內設有蜂鳴器和/或閃爍指示燈，報警模塊14通過蜂鳴器發聲和/或指示燈不停閃爍的形式來發出報警提示信息。

需要補充說明的是，所述主機2表面上還設有鍵盤15和顯示模塊16，所述鍵盤15用於測試、標定和輸入設置的數據，所述顯示模塊16用於顯示設置的參數和測試結果。

需要進一步補充說明的是，所述主機2內部還設有供電模塊17，所述供電模塊17為主機2和聲發射傳感器1中的前置放大電路5供電，所述供電模塊17為可更換的一次性電池，以保證連續現場檢測。

優選地，所述濾波模塊6為模擬濾波模塊。

此外，所述聲發射傳感器1還包括金屬外殼18，所述金屬外殼18能夠屏蔽外界信號噪聲。

具體地，所述只讀存儲器11完成對測試和標定數據的保存，所述隨機存取存儲器12配合所述處理器模塊9完成程序運行、聲發射參數生成、標定曲線生成處理中存取臨時數據。

本發明採用以上技術方案，所述聲發射檢測裝置操作簡單，可一鍵完成閥門洩漏檢測，同時附帶報警功能；體積小，方便操作人員攜帶至現場巡檢；可針對不同種類閥門調出對應標定曲線，提高了檢測效率。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以所述權利要求的保護範圍為準。