專利名稱：平面八元陣列電站鍋爐承壓管泄漏定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于火力發(fā)電電站鍋爐泄漏監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種平面八元陣列電站鍋爐承壓管泄漏定位方法。具體說是涉及火力發(fā)電機組的鍋爐內(nèi)水冷壁、過熱器、再熱器和省煤器受熱面管道泄漏的精確定位技術(shù)。
背景技術(shù)：
爐膛管道泄漏聲學監(jiān)測法的基本原理為在鍋爐合適位置(例如觀火孔)布置傳聲器，以接收水冷壁泄漏信號。當水冷壁發(fā)生泄漏時，管內(nèi)的高溫高壓蒸汽從裂縫或破口噴射 出來，產(chǎn)生寬頻噪聲，并沿空氣和金屬管道傳播。然而，鍋爐正常運行時會產(chǎn)生較強的背景噪聲。傳聲器采集現(xiàn)場所有聲音數(shù)據(jù)，并通過前置放大器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，電信號遠距離傳輸?shù)娇刂剖抑鳈C。監(jiān)測系統(tǒng)采集爐膛聲音信號，并將數(shù)據(jù)經(jīng)計算機軟件根據(jù)數(shù)學模型進行計算分析，監(jiān)測背景噪聲和異常泄漏信號，判斷是否存在泄漏，發(fā)出報警，并經(jīng)定位算法，進行精確定位目前，國內(nèi)外爐管泄漏檢測裝置采用大量布置測點覆蓋鍋爐受熱面的方式，在濾掉鍋爐背景噪聲后檢測泄漏聲的聲壓級大小和泄漏聲的頻譜特征從而診斷泄漏是否發(fā)生。若某測點發(fā)生報警，則確定泄漏源位于該測點為圓心，10米為半徑的半球空間內(nèi)，所以裝置的主要作用還是判斷泄漏并確定泄漏的受熱面，并不能定位到具體的管排上。對于泄漏孔徑I 4mm的情況，檢修任務往往需要花費大量的人力和時間，其面臨的重大技術(shù)難題是解決泄漏源的精確定位問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種平面八元陣列電站鍋爐承壓管泄漏定位方法，其特征在于，將八個傳聲器布置在電站鍋爐爐膛內(nèi)一個橫截水平平面內(nèi)組成八元陣列，接受泄漏信號，經(jīng)過對聲信號的互相關(guān)處理得出聲音到達不同位置傳聲器的時間差，再根據(jù)目標與傳聲器位置之間的幾何關(guān)系確定出其泄漏位置；具體定位步驟如下步驟一定義傳聲器i為第i個傳聲器，i為1-8的正整數(shù)；S為泄漏點，各傳聲器坐標分別為第I傳聲器(a, 0，O),第2傳聲器(al, 0，O),第3傳聲器(a2, b, O),第4傳聲器(a2, bl, O),第5傳聲器(al, b2, O),第6傳聲器(a, b2, O),第7傳聲器(0，bl，0),第8傳聲器(0，b, O)，若泄漏點S坐標為(X，y, z)，泄漏點S到傳聲器i與傳聲器j的時間遲延用τ Jj表示。得到用于確定泄漏聲源的雙曲面定位方程組為cry. =|網(wǎng)-|叫| ;式中c為爐膛聲波的傳播速度；Λ Si為泄漏聲源到i傳聲器的距離；Λ Sj為泄漏聲源到j傳聲器的距離；τ u為TDOA (到達時間差定位)，用最小均方(LMS)自適應濾波器法求出；
步步驟二 通過最小均方(LMS)算法的自適應濾波器法計算各路信號之間的時間延遲效應；首先將時間延遲效應進行自適應濾波器的參數(shù)轉(zhuǎn)化；即將信號之間的延時效應看做信號通過一個傳遞函數(shù)為H(f)=ei_2tD的濾波器的效應，源信號s(n) ilj S (n-D)的延遲等效為H(f)的輸出時刻源信號的表達式(η表示時間變量，n-D也為時間變量；s(n)表示η時刻的源信號表達式，s (n-D)表不n-D時刻的源信號表達式)
權(quán)利要求
1.一種平面八元陣列電站鍋爐承壓管泄漏定位方法，其特征在于，將八個傳聲器布置在電站鍋爐爐膛內(nèi)一個橫截水平平面內(nèi)組成八元陣列，使用傳聲器收集鍋爐內(nèi)泄漏信號，通過對八個傳聲器收集的聲信號進行處理，得出聲音到達不同位置傳聲器的時間差，再根據(jù)目標與傳聲器位置之間的幾何關(guān)系確定出其泄漏位置；具體定位步驟如下 步驟一定義傳聲器i為第i個傳聲器，I為1-8的正整數(shù)；S為泄漏點，各傳聲器坐標分別為第I傳聲器(a, O, O),第2傳聲器(al, O, O),第3傳聲器(a2, b, O),第4傳聲器(a2, bl, O),第5傳聲器(al, b2, O),第6傳聲器(a, b2, O),第7傳聲器(0，bl，0),第8傳聲器(O，b, O)，若泄漏點S坐標為(X，y, z)，泄漏點S到傳聲器i與傳聲器j的時間遲延用τ ,j表示；其中，a, al, a2, b, bl, b2分別為所述平面聲陣列的長度和寬度； 得到用于確定泄漏聲源的雙曲面定位方程組為
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述平面八元陣列電站鍋爐承壓管泄漏定位方法，其特征在于，所述爐膛截面處測點分布超過5個時，CHAN算法可利用冗余TDOA值，因此該方法能盡量減小某一傳聲器的損壞造成的測量誤差；對于非線性TDOA方程組，第一步應將其轉(zhuǎn)換為線性方程組，即得到一個初始定位值，第二步采用加權(quán)最小二乘WLS算法，將第一步所得初始定位值附加變量等已知約束條件進行第二次WLS估計，從而改進了定位結(jié)果； 假設ζ=[ζρΤ，R1It為未知量，其中Zp=[x，y, ζ]τ，從式(5)得出以Z為變量的線性方程組h=GZ。則泄漏點S對應的誤差矢量為
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于火力發(fā)電電站鍋爐泄漏監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域的一種平面八元陣列電站鍋爐承壓管泄漏定位方法。依托現(xiàn)有的聲波測溫系統(tǒng)中開發(fā)出基于平面八元陣列的8個測點水冷壁泄漏定位系統(tǒng)。通過最小均方算法的自適應濾波器法得到時間遲延估計，并采用基于蜂窩網(wǎng)絡的到達時間差定位TDOA定位系統(tǒng)中的改進成三維空間算法的CHAN算法實現(xiàn)鍋爐承壓管的泄漏的精確位置定位。本次陣列布置方式是參考了現(xiàn)有的聲波測溫技術(shù)的布置方式，即能夠同時進行測溫和泄漏信號的定位，本發(fā)明提供一種有效的、精確的鍋爐承壓管泄漏定位方法。
文檔編號G01M3/24GK102829925SQ20121028278
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月9日
發(fā)明者沈國清, 安連鎖, 許偉龍, 張世平 申請人:華北電力大學