本发明专利技术公开一种高温塔式设备活性缺陷声发射实时在线监测装置，涉及高温塔式设备监测领域。本发明专利技术中的传感子系统探测监测部位的瞬态声发射信号，并将瞬态声发射信号转换成模拟声发射电信号；数据处理子系统采集与处理模拟声发射电信号，得到数字声发射电信号；远程监控子系统对数字声发射电信号进行云存储和定位，并将定位结果以图形形式展示，进而在展示的定位结果图形中确定活性缺陷定位区和疑似活性缺陷定位区。本发明专利技术采用声发射监测技术手段，实时采集焦炭塔运行过程中的声发射信号，确定活性缺陷定位区和疑似活性缺陷定位区，实现在线监测活性缺陷萌生发展情况和焦炭塔的健康状态。健康状态。健康状态。
【技术实现步骤摘要】
一种高温塔式设备活性缺陷声发射实时在线监测装置
[0001]本专利技术涉及高温塔式设备监测领域，特别是涉及一种高温塔式设备活性缺陷声发射实时在线监测装置。
技术介绍
[0002]焦炭塔在运行的过程中，承受高温、高压、腐蚀介质和外力冲击等因素的影响，材料组织结构发生显著退化，往往会发生裂纹、腐蚀、蠕变疲劳、泄漏等典型失效模式，以焦炭塔为例介绍，焦炭塔是延迟焦化装置的核心设备之一，其生焦操作时塔内最高温度可达480℃左右，每个操作周期48h焦炭塔都要从常温加热到最高操作温度再重新冷却至常温，周期性的温度变化使焦炭塔的内外壁及纵向存在温差，在塔体材料的不连续处和结构的应力集中处产生很大的热应力，其裙座过渡段焊缝、塔节处环焊缝容易萌生裂纹。近年来随着原油加工能力的提升，焦化装置始终处于满负荷运行状态，一旦发生事故，不仅给企业造成巨大的经济损失和人员伤亡，而且社会影响恶劣。
[0003]自延迟焦化焦碳技术应用以来，开展了大量对焦炭塔工作失效模式、缺陷发展及破坏产生机理等方面的理论研究，获得了一定研究成果及操作生产经验。生产人员及研究人员监测发现，延迟焦化焦炭塔在工作服役一段时间后，随着焦炭塔周期性运行，均会出现塔体鼓凸塑性形变、裙座过渡段焊缝开裂、塔节处环焊缝以及堵焦阀接管部位萌生裂纹等问题。从上世纪80年代中期开始，各大石化生产单位与相关科研单位合作，针对延迟焦化焦炭塔的长周期运行产生塑性形变、裂纹萌生发展及结构破坏机理等，进行了一些基础性研究分析，取得了一定的理论研究成果。如南京炼油厂与北京航空材料研究院621所合作，基于高温强度理论对延迟焦化焦炭塔的塔体变形及焊缝开裂等问题进行分析研究后认为，焦炭塔失效主要是由于塔体及裙座过渡段在高温蠕变、低周疲劳及热棘轮效应热应力条件下产生裂纹，裂纹不断发展，直至最终断裂。
[0004]鉴于焦炭塔在石油化工行业中的重要作用及其复杂工况，国内对焦炭塔的研究都十分重视。由于焦炭塔结构的日益大型化及工况的复杂性，导致其实验室模拟及研究理论仍与工程实际有着较大差距，并且现有研究方向仍然主要集中在焦炭塔失效形式及故障机理、延迟焦化焦炭塔的热损伤机理、焦炭塔变化温度场及其应力分布的计算方法、持续工作过程中的安全可靠性分析以及剩余寿命的预测等方面，无法很好满足实际工程设计维护的评估需求。因此，有必要实时采集焦炭塔运行过程中活性缺陷(裂纹)萌生发展情况，监测焦炭塔的健康状态，对保障设备的安全健康运行，提高企业经济效益、预防事故发生具有重要的意义。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是提供一种高温塔式设备活性缺陷声发射实时在线监测装置，可采用声发射监测技术手段，实时采集焦炭塔运行过程中活性缺陷萌生发展情况，在线监测焦炭塔的健康状态。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种高温塔式设备活性缺陷声发射实时在线监测装置，包括：传感子系统、数据处理子系统和远程监控子系统；
[0008]传感子系统安装在焦炭塔的监测部位上；
[0009]传感子系统与数据处理子系统连接；所述传感子系统用于探测所述监测部位的瞬态声发射信号，并将所述瞬态声发射信号转换成模拟声发射电信号；
[0010]数据处理子系统与远程监控子系统连接，所述数据处理子系统用于采集与处理所述模拟声发射电信号，得到数字声发射电信号，并将所述数字声发射电信号发送至远程监控子系统；
[0011]所述远程监控子系统用于对所述数字声发射电信号进行云存储和定位，并将定位结果以图形形式展示，进而在展示的定位结果图形中确定活性缺陷定位区和疑似活性缺陷定位区。
[0012]可选地，所述传感子系统包括：声发射传感器和波导杆；
[0013]声发射传感器固定在波导杆的一端，波导杆的另一端为锥形体，通过点焊的方式焊接或者采用高温胶粘接到焦炭塔的监测部位上；
[0014]声发射传感器的信号输出端与数据处理子系统连接。
[0015]可选地，所述波导杆的长度大于焦炭塔保温层的厚度，且与声发射传感器连接处的温度降至60℃以下。
[0016]可选地，所述数据处理子系统包括：前置放大器、信号调理模块和模数转换模块；
[0017]前置放大器的输入端与传感子系统的输出端连接，前置放大器的输出端与信号调理模块的输入端连接；所述前置放大器用于放大模拟声发射电信号；
[0018]信号调理模块的输出端与模数转换模块的输入端连接；所述信号调理模块用于对放大后的模拟声发射电信号进行输入阻抗匹配和信号滤波，获得滤波后的模拟声发射电信号；
[0019]模数转换模块与远程监控子系统连接；所述模数转换模块用于将模拟声发射电信号转换为数字声发射电信号，并发送至远程监控子系统。
[0020]可选地，所述数据处理子系统还包括：PCI接口模块；
[0021]模数转换模块通过PCI接口模块与远程监控子系统连接。
[0022]可选地，所述数据处理子系统还包括：FPGA控制模块；
[0023]FPGA控制模块分别与信号调理模块、模数转换模块和PCI接口模块连接；所述FPGA控制模块用于进行滤波器通带选择，模数转换控制和采样数据传输控制。
[0024]可选地，所述数据处理子系统还包括：数据采集与传输系统；
[0025]所述数据采集与传输系统包括用户管理模块、系统设置模块、数据显示模块和存储模块；
[0026]数据显示模块和存储模块均与模数转换模块连接；
[0027]所述数据显示模块用于显示数字声发射电信号；所述存储模块用于存储所述数字声发射电信号。
[0028]可选地，所述远程监控子系统包括：云端服务器和远程监控终端；
[0029]云端服务器和远程监控终端均与数据处理子系统连接；
[0030]所述云端服务器用于对所述数字声发射电信号进行云存储；
[0031]所述远程监控终端用于远程显示所述数字声发射电信号，并对所述数字声发射电信号进行定位，将定位结果以图形形式展示，进而在展示的定位结果图形中确定活性缺陷定位区和疑似活性缺陷定位区。
[0032]可选地，所述远程监控终端包括：结构健康监测与损伤诊断系统；
[0033]所述结构健康监测与损伤诊断系统包括运行参数接入模块、声发射数据接入模块、运行参数数据库、声发射数据库、健康诊断模块和远程显示模块；
[0034]运行参数接入模块与运行参数数据库连接，所述运行参数接入模块用于接收焦炭塔运行过程中的压力、流量、温度以及操作工艺参数，并均传输至运行参数数据库；
[0035]声发射数据接入模块分别与声发射数据库和健康诊断模块连接，所述声发射数据接入模块用于接收所述数字声发射电信号，并发送至声发射数据库和健康诊断模块；
[0036]健康诊断模块与远程显示模块连接，所述健康诊断模块用于根据所述数字声发射电信号分析焦炭塔在运行过程中的结构健康状态，同时对所述数字声发射电信号进行定位，并将所述结构健康状态和定位结果均发送至远程显示模本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高温塔式设备活性缺陷声发射实时在线监测装置，其特征在于，包括：传感子系统、数据处理子系统和远程监控子系统；传感子系统安装在焦炭塔的监测部位上；传感子系统与数据处理子系统连接；所述传感子系统用于探测所述监测部位的瞬态声发射信号，并将所述瞬态声发射信号转换成模拟声发射电信号；数据处理子系统与远程监控子系统连接，所述数据处理子系统用于采集与处理所述模拟声发射电信号，得到数字声发射电信号，并将所述数字声发射电信号发送至远程监控子系统；所述远程监控子系统用于对所述数字声发射电信号进行云存储和定位，并将定位结果以图形形式展示，进而在展示的定位结果图形中确定活性缺陷定位区和疑似活性缺陷定位区。2.根据权利要求1所述的高温塔式设备活性缺陷声发射实时在线监测装置，其特征在于，所述传感子系统包括：声发射传感器和波导杆；声发射传感器固定在波导杆的一端，波导杆的另一端为锥形体，通过点焊的方式焊接或者采用高温胶粘接到焦炭塔的监测部位上；声发射传感器的信号输出端与数据处理子系统连接。3.根据权利要求2所述的高温塔式设备活性缺陷声发射实时在线监测装置，其特征在于，所述波导杆的长度大于焦炭塔保温层的厚度，且与声发射传感器连接处的温度降至60℃以下。4.根据权利要求1所述的高温塔式设备活性缺陷声发射实时在线监测装置，其特征在于，所述数据处理子系统包括：前置放大器、信号调理模块和模数转换模块；前置放大器的输入端与传感子系统的输出端连接，前置放大器的输出端与信号调理模块的输入端连接；所述前置放大器用于放大模拟声发射电信号；信号调理模块的输出端与模数转换模块的输入端连接；所述信号调理模块用于对放大后的模拟声发射电信号进行输入阻抗匹配和信号滤波，获得滤波后的模拟声发射电信号；模数转换模块与远程监控子系统连接；所述模数转换模块用于将模拟声发射电信号转换为数字声发射电信号，并发送至远程监控子系统。5.根据权利要求4所述的高温塔式设备活性缺陷声发射实时在线监测装置，其特征在于，所述数据处理子系统还包括：PCI接口模块；模数转换模块通过PCI接口模块与远程监控子系统连接。6.根据权利要求5所述的高温塔式设备活性缺陷声发射实时在线监测装置，其特征在于，所述数据处理子系...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁克勤，赵娜，张理京，辛伟，林红伟，裴荣国，
申请(专利权)人：吉林市特种设备检验中心吉林市特种设备事故调查服务中心，
类型：发明
国别省市：
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