一种基于异音信息的调门消音器裂纹在线检测方法技术

一种基于异音信息的调门消音器裂纹在线检测方法，先通过采集调门阀杆处的振动加速度信号，并根据采集得到的振动加速度信号，计算调门谐波噪声比，当其大于3.5时，说明该调门存在啸叫异音，推测调门内消音器有裂纹现象；对振动加速度信号进行频域分析，识别出频谱图中明显的基频及谐波成分，对调门内部的消音器采用有限元分析软件进行结构模态仿真分析，计算得到消音器的前n阶固有频率；根据已经计算得到的消音器结构固有频率和现场采集得到的基频，计算两者相对误差，当误差小于等于10％时，说明调门内的消音器发生了结构共振，并存在裂纹现象；本发明专利技术无需进行停机拆卸，大大缩减了检测成本。检测成本。检测成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于异音信息的调门消音器裂纹在线检测方法


[0001]本专利技术属于汽轮机高压调门故障诊断
，具体涉及一种基于异音信息的调门消音器裂纹在线检测方法。

技术介绍

[0002]高压调门是汽轮发电机组的主要部件，其工作原理为通过调门阀杆控制蒸汽进气量以满足汽轮机运行需求。由于高压调门长期工作于高温高压蒸汽喷注激励环境，消音器等零部件不可避免地出现裂纹损伤。其中消音器作为高压调门的过流部件，一旦出现裂纹，轻则导致调门振动；如裂纹扩展并出现断裂，碎片随蒸汽进入汽轮机则可能造成机组停机维修，造成严重的经济损失，因此需要对其健康状况进行检测。
[0003]目前排查消音器裂纹需将汽轮机停机解体，通过荧光着色渗透、荧光渗透和着色渗透等无损检测方法进行检测。渗透检测是当前压力容器渗透检测的基本方法，荧光渗透检测和着色渗透检测在渗透液类型上存在一定差异性，前者通常选择荧光颜料，后者则选择油性颜料和红色水性颜料。荧光着色渗透检测融合了两者的检测技术优势，能够在提高灵敏度的基础上，增强渗透检测的适用性，降低外界环境对检测结果的干扰。然而上述检测方法均需在设备停机拆卸后方能实施，维修时间和检测成本大大增加，且属于事后检测，设备运行期间的状态不可达，因此工业现场迫切需要一种消音器裂纹故障在线检测技术以实现消音器健康状况的实时检测，确保汽轮机运行安全。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于异音信息的调门消音器裂纹在线检测方法，将异音信号用于高压调门消音器裂纹检测思路，从而为高压调门的预测性维修提供技术支撑；本专利技术无需进行停机拆卸，大大缩减了检测成本。
[0005]一种基于异音信息的调门消音器裂纹在线检测方法，通过消音器在调门内受到底部小孔的喷注激励及窄缝隙过流喷注激励，会激发消音器共振，在共振导致的疲劳应力作用下，消音器容易产生裂纹；消音器裂纹在喷注机理作用下会引起消音器共振并进一步扩展，共振会引起蒸汽的动态脉动和动态泄露，从而激发出上部气柱共鸣腔的共振，最终产生异音现象，将异音信号用于高压调门消音器裂纹检测思路。
[0006]一种基于异音信息的调门消音器裂纹在线检测方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1：在调门阀杆布置振动加速度传感器，采集调门的振动加速度信号x(t)；
[0008]步骤2：根据采集得到的振动加速度信号，计算调门谐波噪声比HNR，当HNR>3.5时，说明该调门存在啸叫异音，推测调门内消音器有裂纹现象；
[0009]步骤3：对步骤1采集得到的振动加速度信号x(t)进行频域分析，识别出频谱图中明显的基频及谐波成分，并将基频记为f0；
[0010]步骤4：采用有限元分析对调门内部的消音器进行结构模态仿真分析，计算得到消音器的前n阶固有频率
[0011]步骤5：根据计算得到的消音器结构固有频率f
s
和现场采集数据计算得到的基频f0，计算f
s
与f0的相对误差δ，
[0012][0013]当δ中的δ
i
存在δ
i
≤10％时，说明调门内的消音器发生了结构共振，并存在裂纹现象。
[0014]所述的步骤2计算调门谐波噪声比，具体方法如下：
[0015]首先去除振动加速度信号的直流分量，其表达式如下：
[0016]X(t)＝x(t)
‑
mean(x(t))
[0017]式中，x(t)为振动加速度信号，X(t)是去除直流分量之后的振动信号，mean(x(t))为振动加速度信号的直流分量；
[0018]计算X(t)的自相关函数，表达式如下：
[0019]R
xx
＝∫X(t)X(t+τ)dt
[0020]式中，τ为时间差，R
xx
为X(t)的自相关函数；
[0021]求得振动信号的自相关函数在滞后域中的最大值位置，从而，谐波噪声比计算如下：
[0022][0023]式中，τ
max
是使得R
xx
的自相关谱达到局部最大的滞后值，R
xx
(τ
max
)为谐波的能量，R
xx
(0)为信号的总能量，R
xx
(0)
‑
R
xx
(τ
max
)为噪声能量。
[0024]所述的步骤3明显的基频f0是指具备两个典型特征的频率：1)小于500Hz低频区的局部突出能量的频率；2)具有明显的倍频，其1
‑
4倍频均为局部峰值。
[0025]所述的步骤4是通过在ANSYS workbench的modal模块中对消音器进行模态仿真分析，计算得到消音器的前n阶固有频率及相应振型，其中
[0026]本专利技术的有益效果为：
[0027]本专利技术能够有效的识别调门消音器是否存在裂纹，并且通过在线检测振动信号进行检测，无需进行停机拆卸，大大缩减了检测成本，为核电厂调门消音器在线诊断提供了一套有效的解决方法。
附图说明
[0028]图1为本专利技术的原理图。
[0029]图2为本专利技术实施例方法的流程图。
[0030]图3为本专利技术实施例振动加速度传感器布置测点示意图。
[0031]图4为本专利技术实施例调门谐波噪声比HNR统计折线图。
[0032]图5为本专利技术实施例被测的振动加速度信号频谱图。
[0033]图6为本专利技术实施例消音器结构模态仿真设置示意图。
[0034]图7为本专利技术实施例消音器1、2阶结构模态仿真振型云图。
[0035]图8为本专利技术实施例消音器裂纹位置。
具体实施方式
[0036]下面结合实施例和附图对本专利技术进一步详细说明。
[0037]如图1所示，一种基于异音信息的调门消音器裂纹在线检测方法，其原理为：通过消音器在调门内受到底部小孔喷注激励及底部缝隙过流喷注激励，会激发消音器共振，在共振导致的疲劳应力作用下，消音器容易产生裂纹；消音器裂纹在喷注机理作用下会引起消音器共振并进一步扩展，共振会引起蒸汽的动态脉动和动态泄露，从而激发出上部气柱共鸣腔的共振，最终产生异音现象。
[0038]如图2所示，一种基于异音信息的调门消音器裂纹在线检测方法，包括以下步骤：
[0039]步骤1：通过振动加速度传感器在调门阀杆位置采集调门的振动加速度信号x(t)，其中X方向为水平垂直于横担的方向，振动加速度传感器测点布置在阀杆顶端处，如图3所示；
[0040]步骤2：计算调门谐波噪声比，步骤如下：
[0041]首先去除振动加速度信号的直流分量，其表达式如下：
[0042]X(t)＝x(t)
‑
mean(x(t))；
[0043]式中，x(t)为振动加速度信号，X(t)是去除直流分量之后的振动信号，mean(x(t))为振动加速度信号的直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于异音信息的调门消音器裂纹在线检测方法，其特征在于：通过消音器在调门内受到底部小孔的喷注激励及窄缝隙过流喷注激励，会激发消音器共振，在共振导致的疲劳应力作用下，消音器产生裂纹；消音器裂纹在喷注机理作用下会引起消音器共振并进一步扩展，共振会引起蒸汽的动态脉动和动态泄露，从而激发出上部气柱共鸣腔的共振，最终产生异音现象，将异音信号用于高压调门消音器裂纹检测。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：在调门阀杆布置振动加速度传感器，采集调门的振动加速度信号x(t)；步骤2：根据采集得到的振动加速度信号，计算调门谐波噪声比HNR，当HNR>3.5时，说明该调门存在啸叫异音，推测调门内消音器有裂纹现象；步骤3：对步骤1采集得到的振动加速度信号x(t)进行频域分析，识别出频谱图中明显的基频及谐波成分，并将基频记为f0；步骤4：采用有限元分析对调门内部的消音器进行结构模态仿真分析，计算得到消音器的前n阶固有频率步骤5：根据计算得到的消音器结构固有频率f
s
和现场采集数据计算得到的基频f0，计算f
s
与f0的相对误差δ，当δ中的δ
i
存在δ
i
≤10％时，说明调门内的消音器发生了结构共振，并存在裂纹现象。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤2计算调门谐波噪声比，具体方法如下：首先去除振动加速度信号的直流分量，其表达...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琇峰，袁文文，郭美娜，殷东升，田龙，
申请(专利权)人：苏州微著设备诊断技术有限公司，
类型：发明
国别省市：