一種基于非接觸式超聲技術(shù)的鋼煙囪腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于工業(yè)控制領(lǐng)域,特別涉及一種基于非接觸式超聲技術(shù)的鋼煙囪腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)及方法。本發(fā)明系統(tǒng)由電磁超聲波探頭、爬升器、環(huán)形導(dǎo)軌、縱向?qū)к?、控制器、?shù)據(jù)采集儀和計算機構(gòu)成。本發(fā)明利用電磁超聲波技術(shù)、在非接觸的狀態(tài)下完成對鋼煙囪厚度的測量,通過鋼內(nèi)筒厚度分布的比較分析和隨時間歷程的厚度變化趨勢得出煙囪的腐蝕位置和腐蝕風險,為及時的維修提供建議。本發(fā)明能夠自動、快速和精準地完成鋼煙囪健康狀況的評估和分析,降低鋼煙囪的腐蝕風險和腐蝕程度,提高鋼煙囪自身乃至整個生產(chǎn)工藝的工作效率。
【專利說明】一種基于非接觸式超聲技術(shù)的鋼煙囪腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)控制領(lǐng)域,特別涉及一種基于非接觸式超聲技術(shù)的鋼煙囪腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]火力發(fā)電、冶金和化工生產(chǎn)過程中,常使用燃煤鍋爐來提供熱量,并依靠熱量做功來產(chǎn)生能量。煤在燃燒的過程中,除了釋放出熱量外,還會產(chǎn)生二氧化硫(so2)、三氧化硫(SO3)、氮氧化合物(NOx)、氯化物、氟化物、飛灰和爐渣等副產(chǎn)物。如果不對這些副產(chǎn)物進行適當?shù)奶幚砗屠?,排放后會對環(huán)境、動植物的健康和人類的生產(chǎn)、生活產(chǎn)生災(zāi)難性的影響,如造成人類的呼吸系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)疾病、形成光化學(xué)煙霧、產(chǎn)生溫室效應(yīng)和臭氧層空洞、形成酸雨并造成金屬材料的腐蝕。
[0003]對于煤燃燒過程中的排放設(shè)施-煙囪來說,最應(yīng)當給予重視的是能溶解于煙氣水分中并形成酸性溶液的物質(zhì),如S02、S03、NOx、氯化物、氟化物等,這些物質(zhì)在溶解后會形成硫酸、硝酸、鹽酸和氫氟酸,對煙囪的結(jié)構(gòu)支撐物如混凝土和鋼材產(chǎn)生嚴重的腐蝕,對煙囪及煙氣排放的相關(guān)設(shè)施,直至對整個生產(chǎn)工藝產(chǎn)生危害。
[0004]為了降低S02、S03、N0x、氯化物、氟化物等可能造成的危害,常通過改善鍋爐燃燒制度(如采取分區(qū)燃燒和控制供氧系數(shù)),以及使用脫硫和脫硝措施,來降低排放煙氣中有害物質(zhì)的含量。但是,盡管采取了一系列的措施,煙氣中依然會殘留少量的有害物質(zhì),如濕法脫硫?qū)O2的脫除率為95%左右,對SO3的脫除率為50%左右,同時,經(jīng)過脫硫處理后的煙氣溫度會下降,在排放的過程中會在煙囪的內(nèi)壁上產(chǎn)生酸露點凝結(jié)現(xiàn)象。在煙囪內(nèi)壁上結(jié)露的后果是形成一層冷凝液,該冷凝液具有很高的酸度,其PH值通常為2.0或以下,而且煙氣溫度下降后可使得煙囪內(nèi)部產(chǎn)生正壓力,為冷凝液向煙囪內(nèi)壁的滲透提供了驅(qū)動力,因此,即使經(jīng)過脫硫和脫硝處理的煙氣,對煙?來說依然存在著嚴重的危害性。
[0005]為增強煙囪的抗腐蝕能力,通常在煙囪的內(nèi)部建造一層防腐層,該防腐層通常由耐蝕金屬如鈦合金、有機材料如聚脲、無機-有機復(fù)合材料如?;u-粘結(jié)劑體系來制備,由于耐蝕金屬的成本較高,因此通常使用的是有機或無機-有機復(fù)合材料。
[0006]常見的煙囪結(jié)構(gòu)形式是套筒式,即以鋼筋混凝土筒作為外部支撐結(jié)構(gòu),在其內(nèi)部建造鋼內(nèi)筒用作排煙設(shè)施,并在鋼內(nèi)筒的內(nèi)部建設(shè)防腐層。鋼內(nèi)筒不與混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生直接接觸(局部用于支撐目的的點接觸除外),這樣就降低了煙囪的主體結(jié)構(gòu)物(鋼筋混凝土筒)被腐蝕的風險。在鋼筋混凝土筒內(nèi)側(cè)和鋼內(nèi)筒的外側(cè)之間通常建造有環(huán)形樓梯或電梯,用于煙囪工作狀況的檢查和維護。此時,煙囪防腐蝕目標就是延緩鋼內(nèi)筒的腐蝕進程或維護鋼內(nèi)筒不被腐蝕,因為即使在鋼內(nèi)筒內(nèi)部建造有防腐層,但隨著使用時間延長,由于防腐層性能的劣化以及防腐層建造過程中存在的缺陷,常使得防腐層出現(xiàn)裂隙甚至脫落現(xiàn)象,導(dǎo)致高酸度的冷凝液遷移至鋼內(nèi)筒的內(nèi)表面,形成腐蝕電池,導(dǎo)致鋼材中鐵原子的溶解(陽極反應(yīng))和酸性溶液中氫離子的析出(陰極反應(yīng)),造成鋼內(nèi)筒的腐蝕過程,并在宏觀上表現(xiàn)為鋼內(nèi)筒的腐蝕減薄和穿孔現(xiàn)象,導(dǎo)致鋼內(nèi)筒的排煙功能受損和承載能力下降,最終不得不拆除重建,造成巨大的經(jīng)濟損失。
[0007]為了增強鋼內(nèi)筒的抗腐蝕能力,通常采取優(yōu)化內(nèi)部防腐層的功能、使用電化學(xué)保護和加強對鋼內(nèi)筒的監(jiān)測和維護等措施。
[0008]在優(yōu)化煙囪內(nèi)部防腐層功能方面:申請?zhí)?01220241725.6的專利(一種防腐脫硫煙囪)提出在鋼內(nèi)筒的內(nèi)部建設(shè)復(fù)合結(jié)構(gòu)的防腐層(包括:樹脂層、玻璃纖維結(jié)構(gòu)層和耐磨面層);申請?zhí)?01220041422.X的專利(火電廠新建鋼內(nèi)筒煙囪濕法脫硫的防腐系統(tǒng))提出在鋼內(nèi)筒的內(nèi)部建造以耐熱環(huán)氧防腐涂料層、鉀水玻璃耐酸膠泥層和輕質(zhì)?;退崽沾擅娲u層構(gòu)成的防腐層;申請?zhí)?00710006482.1的專利(一種發(fā)電廠煙囪及煙道的防腐方法)提出在煙囪的內(nèi)部粘貼四氟乙烯板作為防腐層;申請?zhí)?01110227739.2的專利(一種防腐煙囪及煙囪防腐蝕方法)提出在煙囪的內(nèi)部建造玻璃鋼內(nèi)襯作為防腐層。張炎明的文章(張炎明,簡析國內(nèi)外煙囪防腐蝕技術(shù),第四屆中國國際腐蝕控制大會技術(shù)推廣文集,2009,P.222-243)對比研究了使用不同材料建造的煙囪內(nèi)部防腐層的優(yōu)缺點。在利用電化學(xué)原理對鋼內(nèi)筒進行保護方面:申請?zhí)枮?01210139216.7的專利(濕法脫硫煙囪的陰極保護技術(shù))采用陰極保護的方法,通過犧牲埋設(shè)于煙囪內(nèi)部耐酸層中的陽極網(wǎng)來實現(xiàn)對煙囪的保護。在對鋼內(nèi)筒的監(jiān)測和維護方面,申請?zhí)枮?01310104600.8的專利(一種脫硫煙氣對煙囪腐蝕程度的測定方法)提出使用紅外成像儀來測量煙囪外部的溫度場,并通過溫度場中的異常溫度點來“推算”煙囪內(nèi)部的腐蝕程度。
[0009]從已申請的專利和已發(fā)表的文章來看,以往的研究者關(guān)注的重點是防腐層建造方法,以及少量的嘗試來進行鋼內(nèi)筒腐蝕防護和腐蝕程度表征的方法。但是,隨著煙囪使用時間的延長,防腐層作用效果的衰減和建造過程中缺陷對冷凝液的傳輸作用是難以避免的,因此冷凝液遷移至鋼內(nèi)筒的內(nèi)表面只是時間和位置分布問題;而已進行的腐蝕防護(如建造各種品質(zhì)的防腐層和使用陰極保護)和表征方法(如使用紅外成像儀來測量煙?外部的溫度場)均不能實現(xiàn)對煙?整體健康狀況的全面和持續(xù)的監(jiān)測以及腐蝕風險評估,況且,以單獨的紅外測溫方式來“推算”煙囪內(nèi)部腐蝕程度的方法本身就值得商榷,因為煙囪外部的燈光、日照和氣流會對紅外方式的測溫結(jié)果產(chǎn)生顯著的影響。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]針對現(xiàn)有煙?腐蝕監(jiān)測和評估方法的不足,本發(fā)明提供了一種基于非接觸式超聲技術(shù)的鋼煙囪腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)及方法,其工作對象是內(nèi)部具有非金屬防腐層的鋼煙囪,其實現(xiàn)方法是利用電磁超聲波技術(shù)、在非接觸的狀態(tài)下完成對鋼煙?厚度的測量,通過鋼內(nèi)筒厚度分布數(shù)據(jù),以及鋼內(nèi)筒厚度隨時間歷程的變化趨勢,得出鋼煙囪的腐蝕位置和腐蝕風險,為及時進行煙囪的維修提供建議。其目的是自動、快速和精準地完成鋼煙囪健康狀況的評估和分析,降低鋼煙?的腐蝕風險和腐蝕程度,提高煙?自身乃至整個生產(chǎn)工藝的工作效率。
[0011]一種基于非接觸式超聲技術(shù)的鋼煙囪腐蝕監(jiān)測系統(tǒng),所述腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)由電磁超聲波探頭、爬升器、環(huán)形導(dǎo)軌、縱向?qū)к?、控制器、?shù)據(jù)采集儀和計算機構(gòu)成;其中所述縱向?qū)к壴O(shè)置在鋼煙?內(nèi),沿鋼煙?中軸方向豎直設(shè)置;所述縱向?qū)к壣显O(shè)置爬升器,所述爬升器能夠沿縱向?qū)к壨颠\動;所述爬升器上設(shè)置環(huán)形導(dǎo)軌,所述環(huán)形導(dǎo)軌所在平面與所述縱向?qū)к壌怪?;所述環(huán)形導(dǎo)軌上設(shè)置電磁超聲波探頭;所述爬升器與設(shè)置在鋼煙?外的控制器相連,所述控制器與數(shù)據(jù)采集儀相連,所述數(shù)據(jù)采集儀與計算機相連。
[0012]所述爬升器內(nèi)設(shè)置信號處理模塊和步進驅(qū)動裝置。
[0013]一種基于非接觸式超聲技術(shù)的鋼煙囪腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法,其具體方法如下:
[0014]設(shè)置電磁超聲波探頭的測量位置:測量位置的設(shè)置由計算機、控制器和爬升器所組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)來完成,并通過驅(qū)動爬升器和環(huán)形軌道的運動來實現(xiàn)電磁超聲波探頭測量位置的設(shè)置;
[0015]獲取測量位置和超聲波傳播時間數(shù)據(jù):當電磁超聲波探頭到達設(shè)定的測量位置后,控制器命令電磁超聲波探頭開始工作,并和數(shù)據(jù)采集儀以及計算機協(xié)同工作,完成爬升器的縱向位置Y、環(huán)形軌道的環(huán)向位置θ和超聲波傳播時間t的采集;
[0016]鋼內(nèi)筒厚度的計算:依靠電磁超聲波探頭和控制器聯(lián)合工作所獲取的超聲波傳播時間t,以及超聲波在鋼材中的傳播速度V (可通過查閱資料或進行實際測試來獲得),用式I來計算鋼內(nèi)筒的厚度T,式I中的系數(shù)0.5是由于超聲波在鋼內(nèi)筒的內(nèi)表面發(fā)射并由鋼內(nèi)筒的外表面反射回來,然后又在鋼內(nèi)筒的內(nèi)表面上被探測到,因此超聲波的實際行程是鋼板厚度的兩倍;[0017]T=0.5vt式 I
[0018]建立Y- Θ -T序列:將測量和計算所得爬升器的縱向位置Y、環(huán)形軌道的環(huán)向位置Θ和鋼內(nèi)筒的厚度T組成一個序列,該序列建立了測量位置和鋼內(nèi)筒厚度之間的關(guān)系;
[0019]鋼內(nèi)筒腐蝕風險和腐蝕位置分析:基于Y-Θ-T序列,利用計算機建立三維的鋼內(nèi)筒厚度分布圖,為用戶直觀地呈現(xiàn)整個煙囪的腐蝕狀態(tài)圖;同時,利用本次測量所得Y- Θ -T序列,建立整個鋼內(nèi)筒不同位置處的厚度分布圖,利用以往測量所得Y- Θ -T序列以及進行本次測量的時間,計算鋼內(nèi)筒不同位置處隨時間歷程的厚度變化趨勢,得出鋼內(nèi)筒的腐蝕風險和腐蝕位置;
[0020]維修建議的給出:根據(jù)腐蝕風險的大小,給出需要進行維修的具體位置,以及需要進行維修的時間。
[0021]本發(fā)明的有益效果為:
[0022]I)非接觸式測量:采用電磁超聲波技術(shù),實現(xiàn)非接觸式測量,避免了鋼煙囪內(nèi)部非金屬防腐層對測量過程的影響;
[0023]2)全方位測量:通過在鋼煙囪中央設(shè)置的縱向?qū)к?,以及具有環(huán)形導(dǎo)軌的爬升器,實現(xiàn)鋼內(nèi)筒沿高度和環(huán)向的全方位測量;
[0024]3)測量過程自動化:通過控制器控制爬升器和環(huán)形導(dǎo)軌,實現(xiàn)測量位置的自動控制,通過計算機對電磁超聲波探頭的工作狀態(tài)進行設(shè)置,并讀取電磁超聲波探頭的測量數(shù)據(jù),實現(xiàn)鋼內(nèi)筒厚度的自動測量;
[0025]4)測量位置-鋼內(nèi)筒厚度關(guān)系的建立:通過爬升器內(nèi)的驅(qū)動裝置,實現(xiàn)縱向和環(huán)向測量位置的確定,同時在測量過程中,在每一個測點都會將測量位置-鋼內(nèi)筒厚度對應(yīng)起來并進行存儲,因此建立了測量位置-鋼內(nèi)筒厚度的對應(yīng)關(guān)系;
[0026]5)腐蝕風險和腐蝕位置的全面評估:基于測量位置-鋼內(nèi)筒厚度關(guān)系,通過鋼內(nèi)筒厚度分布的分析,以及鋼內(nèi)筒隨時間歷程的厚度變化趨勢,得出鋼內(nèi)筒的腐蝕程度、腐蝕位置和腐蝕風險;[0027]6)維修建議的自動生成:依據(jù)對鋼內(nèi)筒腐蝕位置和腐蝕風險的全面評估,根據(jù)腐蝕風險大小,給出需要進行維修的具體位置,以及需要進行維修的時間(如:立即停機維修或到下一個維護周期進行維修)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的裝置結(jié)構(gòu)示意圖;
[0029]圖2為本發(fā)明系統(tǒng)的局部結(jié)構(gòu)放大示意圖;
[0030]圖3為本發(fā)明方法的流程示意圖;
[0031]圖4為本發(fā)明方法的三維鋼內(nèi)筒厚度分布示意圖;
[0032]圖5為本發(fā)明方法的腐蝕位置示意圖;
[0033]圖6為本發(fā)明方法的腐蝕風險評估示意圖;
[0034]圖中標號:1_電磁超聲波探頭、2-爬升器、3-環(huán)形導(dǎo)軌、4-縱向?qū)к墶?-控制器、6-數(shù)據(jù)采集儀、7-計算機、8-鋼內(nèi)筒、9-非金屬防腐層。
【具體實施方式】
[0035]本發(fā)明提供了一種基于非接觸式超聲技術(shù)的鋼煙囪腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)及方法,下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步說明。
[0036]一種基于非接觸式超聲技術(shù)的鋼煙囪腐蝕監(jiān)測系統(tǒng),所述腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)由電磁超聲波探頭1、爬升器2、環(huán)形導(dǎo)軌3、縱向?qū)к?、控制器5、數(shù)據(jù)采集儀6和計算機7構(gòu)成;其中所述縱向?qū)к?設(shè)置在鋼煙囪內(nèi),沿鋼煙囪中軸方向豎直設(shè)置;所述縱向?qū)к?上設(shè)置爬升器2,所述爬升器2能夠沿縱向?qū)к?往返運動;所述爬升器2上設(shè)置環(huán)形導(dǎo)軌3,所述環(huán)形導(dǎo)軌3所在平面與所述縱向?qū)к?垂直;所述環(huán)形導(dǎo)軌3上設(shè)置電磁超聲波探頭I ;所述爬升器2與設(shè)置在鋼煙?外的控制器5相連,所述控制器5與數(shù)據(jù)采集儀6相連,所述數(shù)據(jù)采集儀6與計算機7相連。
[0037]所述爬升器2內(nèi)設(shè)置信號處理模塊和步進驅(qū)動裝置。
[0038]本專利所提出的一種基于非接觸式超聲技術(shù)的鋼煙囪腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)所包含的硬件如圖1所示。
[0039]所述電磁超聲波探頭1,可在與鋼內(nèi)筒非接觸的狀態(tài)下,通過電磁效應(yīng),在鋼內(nèi)筒8的內(nèi)表面上激發(fā)出超聲波并探測由鋼內(nèi)筒8外表面反射回的超聲波,其目的是測量超聲波傳播至鋼內(nèi)筒8的外表面后再反射回鋼內(nèi)筒8的內(nèi)表面所需的時間,該時間可用于鋼內(nèi)筒8厚度的計算。電磁超聲技術(shù)不受電磁超聲波探頭I和鋼內(nèi)筒8之間存在的非金屬防腐層的影響;同時,整個探頭封裝在抗酸液腐蝕和耐高溫的保護殼中,因而可在高酸度、強腐蝕、高粉塵和高溫的煙氣中工作。同時,電磁超聲波探頭I受環(huán)形導(dǎo)軌3的驅(qū)動,電磁超聲波探頭I和控制器5之間進行通訊。
[0040]所述爬升器2,內(nèi)部包括信號處理模塊和步進驅(qū)動裝置,該信號處理模塊可以和控制器5和步進驅(qū)動裝置進行通訊,實現(xiàn)沿縱向?qū)к?的縱向爬升和對環(huán)形導(dǎo)軌3的驅(qū)動。爬升器2表面具有抗酸液腐蝕和耐高溫的涂層,因而可在高酸度、強腐蝕、高粉塵和高溫的煙氣中工作的能力。
[0041 ] 所述環(huán)形導(dǎo)軌3,安裝于爬升器2上,與電磁超聲波探頭I之間固定連接,受爬升器內(nèi)步進驅(qū)動裝置的驅(qū)動,可在高酸度、強腐蝕、高粉塵和高溫的煙氣中工作。
[0042]所述縱向?qū)к?,由耐高溫、耐酸腐蝕、耐顆粒摩擦的材料制成,其上面的溝槽用于爬升器2的爬升。
[0043]所述控制器5,可與電磁超聲波探頭1、爬升器2、數(shù)據(jù)采集儀6和計算機7之間進行通訊,可控制和采集爬升器2和環(huán)形導(dǎo)軌3位置,并控制和獲取電磁超聲波探頭I的工作狀態(tài)和測量數(shù)據(jù)。
[0044]所述數(shù)據(jù)采集儀6,可采集由控制器所獲取的爬升器2和環(huán)形導(dǎo)軌3位置,以及電磁超聲波探頭I的工作狀態(tài)和測量數(shù)據(jù)。
[0045]所述計算機7,通過和控制器5和數(shù)據(jù)采集儀6之間進行通訊,控制和獲取鋼內(nèi)筒厚度的測量位置和數(shù)據(jù),并對該數(shù)據(jù)進行分析,得到鋼內(nèi)筒的腐蝕位置和腐蝕風險,并將三維鋼內(nèi)筒的厚度分布圖、腐蝕位置、腐蝕風險與用戶進行交互。
[0046]—種基于非接觸式超聲技術(shù)的鋼煙囪腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法,其具體方法如下:
[0047]設(shè)置電磁超聲波探頭I的測量位置:測量位置的設(shè)置由計算機7、控制器5和爬升器2所組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)來完成,并通過驅(qū)動爬升器2和環(huán)形軌道3的運動來實現(xiàn)電磁超聲波探頭I測量位置的設(shè)置;
[0048]獲取測量位置和超聲波傳播時間數(shù)據(jù):當電磁超聲波探頭I到達設(shè)定的測量位置后,控制器5命令電磁超聲波探頭I開始工作,并和數(shù)據(jù)采集儀6以及計算機7協(xié)同工作,完成爬升器2的縱向位置Y、環(huán)形軌道3的環(huán)向位置Θ和超聲波傳播時間t的采集;
[0049]鋼內(nèi)筒8厚度的計算:依靠獲取的超聲波傳播時間t,結(jié)合超聲波在鋼材中的傳播速度V (可通過查閱資料或進行實際測試來獲得),用式I來計算鋼內(nèi)筒8的厚度T,式I中的系數(shù)0.5是由于超聲波在鋼內(nèi)筒8的內(nèi)表面發(fā)射并由鋼內(nèi)筒8的外表面反射回來,然后又在鋼內(nèi)筒8的內(nèi)表面上被探測到,因此超聲波的實際行程是鋼板厚度的兩倍;
[0050]T=0.5vt式 I
[0051]建立Y-θ-Τ序列:將測量和計算所得縱向位置Y、環(huán)向位置Θ和鋼內(nèi)筒8的厚度T組成一個序列,該序列的形式如:50-30-15.8,(表示:在50米的縱向高度-在環(huán)向上,距離設(shè)定的初始測量位 置旋轉(zhuǎn)30度-測點的鋼板厚度為15.8mm),該序列建立了測量位置和鋼內(nèi)筒8厚度之間的關(guān)系;
[0052]鋼內(nèi)筒8腐蝕位置和腐蝕風險分析:基于Y- Θ -T序列,利用計算機7建立三維鋼內(nèi)筒厚度分布圖,給用戶直觀地呈現(xiàn)如圖4所示的整個煙囪的腐蝕狀態(tài)圖,以及如圖5所示的腐蝕位置圖;同時,利用本次測量的所有Y- Θ -T序列數(shù)據(jù),以及以往測量所得Y- Θ -T序列數(shù)據(jù),結(jié)合進行本次測量的時間,通過鋼內(nèi)筒8厚度的變化趨勢來分析得出如圖6所示的煙囪的腐蝕風險;如圖6所示,腐蝕風險大小的計算方法如下:對不同的測點,均計算上次測量和本次測量數(shù)據(jù)所形成的斜率,該斜率是鋼板厚度的減薄值和測量時間間隔的比值;通過實驗室試驗或通過現(xiàn)場掛片的方法可測得鋼材在煙?中冷凝液作用下的腐蝕減薄速率,如:8.0mm/年,該減薄速率即為理論的極限斜率;因此通過計算不同測量點的斜率與理論極限斜率的比值即可獲得腐蝕風險,如:計算得到某測量點本次的斜率為4.0mm/年,則其腐蝕風險為50% ;
[0053]維修建議的給出:根據(jù)腐蝕風險的大小,結(jié)合腐蝕位置給出需要進行維修的具體位置,以及需要進行維修的時間;腐蝕位置如圖6所示,其中給出在鋼內(nèi)筒的不同高度處,沿著鋼內(nèi)筒的環(huán)向方向的不同長度處,各個位置的鋼板厚度圖,該厚度圖使用不同的圖案來表示,圖案樣式和鋼板厚度之間有對應(yīng)關(guān)系,如圖5右側(cè)的圖例所示,不同的圖案樣式旁邊是對應(yīng)的鋼板厚度值;本專利給出維修建議的方法如下:如果煙囪中出現(xiàn)腐蝕風險大于80%的測點,則表明該處的防腐層已失效或脫落,則會建議立刻停機進行維修;如果煙囪中出現(xiàn)腐蝕風險在40%-80%的測定,則會建議對該點在下次停機維護時進行維修。給出的維修建議形式如下:高度為80米,環(huán)向方向為5米處,已發(fā)生了防腐層的脫落,應(yīng)立即停機進行維修;高度為80米,環(huán)向方向為18.75米處,防腐層發(fā)生了嚴重的滲透,建議在下一個維修周期進行維修。
【權(quán)利要求】
1.一種基于非接觸式超聲技術(shù)的鋼煙囪腐蝕監(jiān)測系統(tǒng),其特征在于:所述腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)由電磁超聲波探頭(I)、爬升器(2)、環(huán)形導(dǎo)軌(3)、縱向?qū)к?4)、控制器(5)、數(shù)據(jù)采集儀(6)和計算機(7)構(gòu)成;其中所述縱向?qū)к?4)設(shè)置在鋼煙囪內(nèi),沿鋼煙囪中軸方向豎直設(shè)置;所述縱向?qū)к?4)上設(shè)置爬升器(2),所述爬升器(2)能夠沿縱向?qū)к?4)往返運動;所述爬升器(2)上設(shè)置環(huán)形導(dǎo)軌(3),所述環(huán)形導(dǎo)軌(3)所在平面與所述縱向?qū)к?4)垂直;所述環(huán)形導(dǎo)軌(3)上設(shè)置電磁超聲波探頭(I);所述爬升器(2)與設(shè)置在鋼煙?外的控制器(5 )相連,所述控制器(5 )與數(shù)據(jù)采集儀(6 )相連,所述數(shù)據(jù)采集儀(6 )與計算機(7 )相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于非接觸式超聲技術(shù)的鋼煙囪腐蝕監(jiān)測系統(tǒng),其特征在于:所述爬升器(2)內(nèi)設(shè)置信號處理模塊和步進驅(qū)動裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于非接觸式超聲技術(shù)的鋼煙囪腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法,其特征在于,具體方法如下: 設(shè)置電磁超聲波探頭(I)的測量位置:測量位置的設(shè)置由計算機(7)、控制器(5)和爬升器(2 )所組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)來完成,并通過驅(qū)動爬升器(2 )和環(huán)形軌道(3 )的運動來實現(xiàn)電磁超聲波探頭(I)測量位置的設(shè)置; 獲取測量位置和超聲波傳播時間數(shù)據(jù):當電磁超聲波探頭(I)到達設(shè)定的測量位置后,控制器(5 )命令電磁超聲波探頭(I)開始工作,并和數(shù)據(jù)采集儀(6 )以及計算機(7 )協(xié)同工作,完成爬升器(2)的縱向位置Y、環(huán)形軌道(3)的環(huán)向位置Θ和超聲波傳播時間t的米集; 鋼內(nèi)筒(8)厚度的計算:依靠獲取的超聲波傳播時間t,結(jié)合超聲波在鋼材中的傳播速度V,用式I來計算鋼內(nèi)筒(8 )的厚度T,式I中的系數(shù)0.5是由于超聲波在鋼內(nèi)筒(8 )的內(nèi)表面發(fā)射并由鋼內(nèi)筒(8)的外表面反射回來,然后又在鋼內(nèi)筒(8)的內(nèi)表面上被探測到,因此超聲波的實際行程是鋼板厚度的兩倍; T=0.5vt式 I 建立Y-Θ-T序列:將測量和計算所得縱向位置Y、環(huán)向位置Θ和鋼內(nèi)筒(8)的厚度T組成一個序列,該序列建立了測量位置和鋼內(nèi)筒(8)厚度之間的關(guān)系; 鋼內(nèi)筒(8)腐蝕風險和腐蝕位置分析:基于Y- Θ -T序列,利用計算機(7)建立三維鋼內(nèi)筒厚度分布圖,給用戶直觀地呈現(xiàn)整個煙囪的腐蝕狀態(tài)圖;同時,利用本次測量的所有Y- Θ -T序列數(shù)據(jù),以及以往測量所得Y- Θ -T序列數(shù)據(jù),結(jié)合進行本次測量的時間,通過鋼內(nèi)筒(8)厚度的變化趨勢來分析得出煙?的腐蝕風險和腐蝕位置; 維護或維修方案的給出:根據(jù)腐蝕風險的大小,給出需要進行維修的具體位置,以及需要進行維修的時間。
【文檔編號】G01N17/00GK103940726SQ201410136138
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】韓建國, 閻培渝 申請人:清華大學(xué)