检测管道外壁积灰厚度的方法及检测系统技术方案

本发明专利技术提出了一种检测管道外壁积灰厚度的方法及检测系统，所述检测系统包括处理装置、多个激励单元和多个接收单元；单个激励单元包括连接座和多个超声激励器；单个接收单元包括连接体和多个接收器；超声激励器和接收器均与处理装置电气连接。本发明专利技术的有益技术效果是：提出了一种检测管道外壁积灰厚度的方法及检测系统，该方案简单、可靠，可以有效提高焚烧炉运行管理效率，并且本发明专利技术具有非侵入式检测的特点，能够实现在线监测，可以实现量化分级。可以实现量化分级。可以实现量化分级。

【技术实现步骤摘要】
检测管道外壁积灰厚度的方法及检测系统


[0001]本专利技术涉及一种管道外壁检测技术，尤其涉及一种检测管道外壁积灰厚度的方法及检测系统。

技术介绍

[0002]基于垃圾焚烧发电的焚烧系统运行时会产生无机物废渣，这些废渣会随着烟气在炉内迁移至后续处理环节，当废渣迁移到换热环节时，就会在换热管道上大量沉积，沉积在换热管道上的积灰会严重影响换热效率；炉内积灰一般采用吹灰装置来处理，但由于积灰部位位于炉内，操作人员无法及时掌握积灰情况，为此，国外已开发了多种结渣诊断技术和监控系统，成功地应用于锅炉的经济运行。这些监测系统在不同程度上起到了提高机组运行效率防止事故发生、减轻运行人员工作强度等作用。主要有热流计法，传热系数法和直接诊断法。其中加拿大滑铁卢大学利用热流计法开发了专门针对炉膛结渣的监测系统可以得出受热面被飞灰灰污的程度，虽然采用该方法在实验时取得了成功，但是在实际工程中的应用受制于材料、科技和工艺的发展水平以及现场运行的复杂性，且由于热流计的造价昂贵、安装繁琐，以及由于其工作的高温高灰环境而导致的热流计测量不准或损坏，造成了热流计法在工程实际中难以得到推广应用。传热系数法简单直观，能体现炉膛积灰的整体情况；但是只能对炉膛整体积灰状况进行评估，不能对不同位置的局部积灰情况进行诊断，难以发现最初始的积灰起源位置，也很难根据结渣情况进行优化吹灰；而直接诊断法简单直观，结果易读，但在锅炉容量较大时，该方法往往只能应用于靠近观察孔附近有限位置的积灰状况的诊断，同时红外成像相机易受到烟气、粉尘的干扰。

技术实现思路
/>[0003]针对
技术介绍
中的问题，本专利技术提出了一种检测管道外壁积灰厚度的检测系统，其创新在于：所述检测系统包括处理装置、多个激励单元和多个接收单元；单个激励单元包括连接座和多个超声激励器；连接座底面为与管道表面匹配的弧面，连接座底面上镶嵌有磁铁，连接座通过磁铁吸附在管道表面；连接座内设置有多个安装腔，多个超声激励器一一对应地设置在多个安装腔内；超声激励器的激励端位于连接座轴向一端的端面上，且激励端的端面与管道轴向垂直；同一激励单元上的多个激励端与管道外壁的间距不同；多个激励单元沿管道周向分布；单个接收单元包括连接体和多个接收器；连接体底面为与管道表面匹配的弧面，连接体底面上镶嵌有磁铁，连接体通过磁铁吸附在管道表面；连接体内设置有多个连接腔，多个接收器一一对应地设置在多个连接腔内；接收器的接收端位于连接体的轴向一端的端面上，且接收端的端面与管道轴向垂直；多个接收单元沿管道周向分布，多个接收单元和多个激励单元位置一一相对；位置相对的接收单元和激励单元上，多个接收端和多个激励端位置一一相对；位置相对的接收端和激励端朝向相对；多个激励单元布置在管道的一端，多个接收单元布置在管道的另一端；
所述超声激励器和接收器均与处理装置电气连接。
[0004]基于前述的检测系统，本专利技术还提出了一种检测管道外壁积灰厚度的方法，所涉及的硬件如前所述；具体的方法包括：方法一：按激励端与管道外壁的间距由小至大，将单个激励单元上的多个超声激励器分别记为激励器1、激励器2
……
激励器n；具体实施时，为保证检测分辨率，可将超声激励器与管道外壁的间距变化步进值设置为1~2mm，如，激励器1与管道外壁的间距为1mm，激励器2与管道外壁的间距为2mm，激励器3与管道外壁的间距为3mm
……
对单个激励单元进行操作时，按激励器1、激励器2
……
激励器n的顺序，控制多个超声激励器依次发射超声波激励；单次发射过程中，发射超声波激励的激励端记为发射源，与发射源位置相对的接收端记为接收点；发射源发出超声波激励后，如接收点在设定的时间范围内收到相应的超声波信号后，则立即进行后续发射操作，如接收点在设定的时间范围内未收到超声波信号，则待设定的时间到达后，再进行后续发射操作；发射源发出超声波激励的时刻记为T1，接收点接收到超声波信号的时刻记为T2；T2
‑
T1=T3，T3即为超声波传输时间；设定的时间范围内未收到超声波信号情况下，相应超声波传输时间的数值记为0；多个超声激励器都完成了发射操作后，得到多个超声波传输时间；如多个超声波传输时间均为0，说明管道外壁上的相应区域未出现积灰情况；如多个超声波传输时间不全为0，则将多个超声波传输时间中数值最大的那一者所对应的发射源记为目标激励端，目标激励端到管道外壁的间距即为积灰厚度；方法二：位置相对的激励单元和接收单元之间的管道外壁形成一个检测区，按方法一的方式，控制多个激励单元逐一进行操作，获得各个检测区范围内的积灰厚度数据。
[0005]本专利技术的原理是：参见图1，图中的路径1~路径n分别对应激励器1~激励器n，当管道上积灰达到一定厚度时，灰层内部可看作均匀介质，灰层表面则由于积灰过程的差异性，呈现出起伏不均的情况，在这种情况下，与管道外壁的间距小于灰层厚度的激励端发出的超声波会在灰层内部传播，并且这些超声波几乎以直线方式传播并到达相应的接收器，而位置位于邻近灰层表面附近的激励端发出的超声波，由于灰层表面起伏不均，超声波会随着灰层表面传播，由于传输路径差异，在灰层表面传播的超声波的传输时间会大于在灰层内部传播的超声波的传输时间（如激励端未与灰层接触，则其发出的超声波只能通过气体传播，超声波很快就耗散掉了或者传输时间大大增加，通过设定的时间范围和相应超声波传输时间置0处理，就能识别出这些未与灰层接触的激励端，同时，也就排除了通过灰层以外方式传播的信号对接收器的干扰），通过检测超声波传输时间的数值，我们就能知道灰层表层位于哪个激励端位置处，再根据相应激励端与管道外壁的间距，我们就能知道积灰厚度数据（这里采用了简化处理，即：虽然灰层表面起伏不均，但目标激励端所对应的距离至少说明管道上的局部区域积灰厚度已经达到了相应数值），通过这种方式，我们就能准确地掌握管道积灰情况，从而使我们可以合理、有效地进行吹灰操作。
[0006]本专利技术的有益技术效果是：提出了一种检测管道外壁积灰厚度的方法及检测系统，该方案简单、可靠，可以有效提高焚烧炉运行管理效率，并且本专利技术具有非侵入式检测的特点，能够实现在线监测，可以实现量化分级。
附图说明
[0007]图1、本专利技术的原理示意图；图2、激励单元在管道截面上的安装位置示意图（接收单元在管道截面上的安装位置与激励单元的安装位置相同）；图3、激励单元端面结构示意图；图4、接收单元端面结构示意图；图5、本专利技术的电气原理示意图；图中各个标记所对应的名称分别为：处理装置1、激励单元2、连接座2
‑
1、激励端2
‑
2、接收单元3、连接体3
‑
1、接收端3
‑
2。
具体实施方式
[0008]一种检测管道外壁积灰厚度的检测系统，其特征在于：所述检测系统包括处理装置1、多个激励单元2和多个接收单元3；单个激励单元2包括连接座2
‑
1和多个超声激励器；连接座2
‑
1底面为与管道表面匹配的弧面，连接座2
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检测管道外壁积灰厚度的检测系统，其特征在于：所述检测系统包括处理装置（1）、多个激励单元（2）和多个接收单元（3）；单个激励单元（2）包括连接座（2
‑
1）和多个超声激励器；连接座（2
‑
1）底面为与管道表面匹配的弧面，连接座（2
‑
1）底面上镶嵌有磁铁，连接座（2
‑
1）通过磁铁吸附在管道表面；连接座（2
‑
1）内设置有多个安装腔，多个超声激励器一一对应地设置在多个安装腔内；超声激励器的激励端（2
‑
2）位于连接座（2
‑
1）轴向一端的端面上，且激励端（2
‑
2）的端面与管道轴向垂直；同一激励单元（2）上的多个激励端（2
‑
2）与管道外壁的间距不同；多个激励单元（2）沿管道周向分布；单个接收单元（3）包括连接体（3
‑
1）和多个接收器；连接体（3
‑
1）底面为与管道表面匹配的弧面，连接体（3
‑
1）底面上镶嵌有磁铁，连接体（3
‑
1）通过磁铁吸附在管道表面；连接体（3
‑
1）内设置有多个连接腔，多个接收器一一对应地设置在多个连接腔内；接收器的接收端（3
‑
2）位于连接体（3
‑
1）的轴向一端的端面上，且接收端（3
‑
2）的端面与管道轴向垂直；多个接收单元沿管道周向分布，多个接收单元（3）和多个激励单元（2）位置一一相对；位置相对的接收单元（3）和激励单元（2）上，多个接收端（3
‑
2）和多个激励端（2
‑
2）位置一一相对；位置相对的接收端（3
‑
2）和激励端（2
‑
2）朝向相对；多个激励单元（2）布置在管道的一端，多个接收单元（3）布置在管道的另一端；所述超声激励器和接收器均与处理装置（1）电气连接。2.一种检测管道外壁积灰厚度的方法，所涉及的硬件包括处理装置（1）、多个激励单元（2）和多个接收单元（3）；单个激励单元（2）包括连接座（2
‑
1）和多个超声激励器；连接座（2
‑
1）底面为与管道表面匹配的弧面，连接座（2
‑
1）底面上镶嵌有磁铁，连接座（2
‑
1）通过磁铁吸附在管道表面；连接座（2
‑
1）内设置有多个安装腔，多个超声激励器一一对应地设置在多个安装腔内；超声激励器的激励端（2
‑
2）位于连接座（2
‑
1）轴向一端的端面上，且激励端（2
‑
2）的端面与...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨进，孙臣臣，胡琳，孙应淳，杨亭，
申请(专利权)人：重庆潍睿科技有限公司，
类型：发明
国别省市：