基于声发射检测的阀门泄漏可视化诊断技术研究

摘要

阀门泄漏故障是电站和化工企业频发故障之一。目前，对阀门内部泄漏进行检测时，所采用的检测方法均具有一定局限性，泄漏信息难以及时被准确完整地反映，因此对阀门泄漏故障进行可视化诊断具有重要的工程应用价值。
　　 为了实现对阀门泄漏故障的可视化检测，本文采用理论与实验相结合的方法，结合工程实际需求，从泄漏模式研究和泄漏率研究两方面着手，结合LabVIEW软件来实现阀门泄漏故障可视化。
　　 首先，分析了典型泄漏模式下阀门漏孔处流体能量的计算方法;对两种典型泄漏模式下阀门泄漏状态进行模拟实验研究，并对泄漏声发射信号进行小波包分析，研究不同泄漏模式下阀门泄漏声发射信号能量的分布规律，研究结果表明:不同泄漏模式下，阀门泄漏产生声发射信号在某些子频率段上的能量分布具有明显规律性差异，通过大量实验数据，确定特征频率段，建立阀门泄漏故障模式的定量诊断规则，该规则得到工程现场检测数据的验证。
　　 然后，分析阀门内漏过程中流体流动状态，建立阀门内漏声源分析模型，理论推导出阀门泄漏率与声发射信号均方根值RMS(Root-Mean-Square)、流体参数以及阀门参数之间的关系式;并通过实验研究获得的大量实验数据，拟合得到实验室三个被测阀门泄漏率的经验公式，实现了阀门泄漏的定量检测。
　　 最后，本文以LabVIEW软件为开发平台，研究开发出一套阀门泄漏故障可视化检测系统。基于Solidworks建立阀门三维模型并导入LabVIEW，结合后台数据的理论映射，实现了泄漏模式诊断结果的可视化;由作为理论支撑的泄漏率经验公式及LabVIEW中液柱、布尔控件等前面板显示控件，来实现泄漏率的可视化显示，并通过实验证明了该系统对泄漏模式的检测准确可靠，对泄漏率的检测误差小于10％，且反应灵敏，诊断结果直观明了，为工程中阀门泄漏的治理提供了参考性意见。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 阀门泄漏检测技术发展现状

1．2．2 可视化故障诊断技术发展现状

1．3 本文主要研究内容

第二章 阀门泄漏模式分类理论与特征提取方法

2．1 阀门泄漏模式分类理论

2．1．1 阀门内漏常见泄漏模式及分类

2．1．2 阀门各泄漏模式下流体所具有的能量

2．2 阀门泄漏声发射信号特征

2．2．1 阀门泄漏声发射信号产生机理

2．2．2 阀门泄漏声发射信号特征

2．3 基于小波分析的阀门泄漏模式特征提取方法

2．3．1 阀门泄漏声发射信号分析小波基的选定

2．3．2 最佳分解尺度的选择

2．3．3 阀门泄漏信号小波包分析

2．3．4 各频率段信号能量分布特征

2．3．5 阀门泄漏信号声发射信号特征提取方法

2．4 本章小结

第三章 不同泄漏模式的信号特征提取实验研究

3．1 阀门泄漏故障模拟实验台简介

3．2 实验方案设计

3．2．1 实验目的

3．2．2 实验仪器

3．2．3 实验内容

3．2．4 阀门泄漏模拟实现形式

3．2．5 实验步骤

3．2．6 实验数据处理方法

3．3 实验结果分析

3．3．1 不同直径阀门在密封面未关严下声发射信号各频率段能量比

3．3．2 阀门在两种不同泄漏模式下声发射信号能量分布

3．3．3 阀门在两种不同泄漏模式下声发射信号能量谱特征

3．4 本章小结

第四章 阀门泄漏率定量诊断模型与诊断结果可视化技术研究

4．1 阀门泄漏声发射源定量描述

4．1．1 内漏声发射源的分析模型

4．1．2 泄漏声发射信号表征参数

4．2 阀门泄漏故障定量诊断模型

4．3 阀门泄漏故障定量诊断实验研究

4．3．1 实验内容

4．3．2 实验结果分析

4．4 泄漏诊断结果可视化技术

4．4．1 虚拟仪器介绍

4．4．2 基于LabVIEW可视化技术的基本过程

4．4．3 泄漏模式的可视化技术

4．4．4 泄漏率的可视化技术

4．5 本章小结

第五章 基于LabVIEW的阀门泄漏可视化检测系统开发

5．1 阀门泄漏故障检测系统总体设计与硬件选择

5．1．1 系统软件总体设计

5．1．2 系统硬件结构选择

5．2 可视化部分软件设计

5．2．1 阀门泄漏检测系统整体结构

5．2．2 阀门泄漏模式诊断模块

5．2．3 阀门泄漏率计算模块

5．3 系统界面设计

5．4 系统可视化性能测试

5．4．1 测试方案

5．4．2 测试结果

5．5 本章小结

全文总结

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间参加的科研项目及发表的论文