大型常压储罐底板声发射信号传播规律和定位技术研究

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangzhao0922
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
本论文在国家重点研发计划专项(2019YFB1310700)、国家自然科学基金(No.52075236)和江西省自然科学基金重点项目(No.20212ACB202005)资助下展开研究。为保障我国石油供应安全,国家石油战略储备基地已陆续投入使用,随着储罐的大型化、规模化和集中化,一方面使储油能力大大增强,另一方面使储罐的安全检测任务越发艰巨。因储罐底板腐蚀导致的泄露现象日益严重,因此要求定期对储罐底板腐蚀和泄露进行检测,以防止突发事故发生。针对储罐底板腐蚀声发射检测(Acoustic Emission,AE)是否“检得了”以及“检得准”的问题,对储罐底板声发射信号的传播规律以及定位特性进行了探究,为声发射检测技术在大型常压储罐底板腐蚀中的应用提供依据,具有重大的理论意义和工程应用价值。本文以Φ15m的储罐作为研究对象,对大型常压储罐底板声发射信号传播规律和定位技术进行了研究,主要包括以下几方面工作:(1)对Φ15m的储罐开展现场实验研究,分析了储罐底板内侧(介质层)和外侧(土壤层)声源、不同水位和传感器布置高度三种情况对声发射信号衰减特性的影响,发现底板外侧声源产生的声发射信号在水位70cm及以下的储罐中只能传播9m左右,并随着水位的升高传播距离也有所增加,而水位120cm时信号在15m内传播均可以被传感器接收到,其中传感器布置在距底板90cm的罐壁上接收到的信号幅值较高。底板内侧声源产生的声发射信号在15m内传播几乎均能被传感器接收,随着声发射信号传播距离的增加幅值先迅速减小后逐渐平缓地衰减,但因实际储罐结构复杂,信号传播到罐壁附近时会引起幅值异常增大的现象;而不同高度接收的声发射信号幅度相差不大,但水位70cm时布置在距底板40cm的罐壁处的传感器接收到的信号幅值相对较高。(2)通过分析水位10cm、70cm和120cm时不同高度接收到的声发射信号的传播速度,对声发射信号在储罐中的传播途径进行探究,表明水位10cm和70cm时在罐壁低处接收到的信号是沿储罐底板传播,而水位70cm时在罐壁高处接收到的信号先沿底板传播遇到焊缝发生波型转换再沿水介质传播,水位120cm时在罐壁低处接收到的信号均沿着水介质传播,而在高处接收到的信号可能由于扩散角过小在罐壁附近的声源先沿着水介质再通过罐壁传播。(3)建立了Φ15m储罐底板声发射信号衰减特性的有限元模型,分析了不同水位和传感器阵列位置对声发射信号衰减特性的影响,研究表明,声发射信号随着传播距离的增加幅值逐渐降低,但前7m衰减幅度较大,在7m后衰减幅度趋于平缓,同时由于罐壁的边际效应出现信号幅值增大的现象。并且在不同水位和不同高度接收情况下得到的声发射信号衰减趋势与实验结果相同,从而对水位3m的储罐底板声发射信号传播进行仿真研究,发现高水位时具有明显的散射现象,传感器接收到的信号幅值明显比水位120cm时的低。(4)在水位120cm时开展储罐底板模拟声发射源定位技术研究,经过对采集到的声发射信号频谱进行分析得采用20~40k Hz频带滤波后得到的声发射信号波形对各传感器到达时间差进行修正后具有很好的一致性。因此采用该频段对声发射信号进行滤波以得到同一频率下的声发射信号波形进而提取各传感器间的到达时间差对储罐底板模拟声发射源进行定位,通过对比传感器到达时间差修正前后的定位结果发现定位误差从0.22%降至0.034%,明显提高了声发射源的定位精度。
其他文献
高速铁路道岔是铁路轨道系统中列车变轨的重要组成部分,高速行驶的列车在变轨时,会给道岔钢轨带来巨大的横向冲击力,同时道岔钢轨还要承受列车的重量以及竖向冲击力,在冲击、挤压的作用下,道岔钢轨易产生磨耗、剥离、裂纹等多种损伤。在列车轮毂重复载荷挤压下,道岔基本轨踏面容易产生横向疲劳裂纹,横向疲劳裂纹会向下扩展,导致基本轨存在断轨风险。道岔尖轨属于有效截面变窄的结构,其工作时处于开合可移动状态,使得道岔尖
学位
航空工业的发展侧面反映了一个国家的综合国力强弱,随着我国基础工业及制造工艺技术的不断提高,航空工业得到了快速发展,已经被广泛应用于国防建设、工农业生产、交通运输和日常生活中。由于航空工业在国防及交通运输中的重要地位,故其安全性的检测显得尤为重要。当前,由于飞机引擎装配复杂,国内航空工业对于发动机叶片的检测依旧停留在内窥镜人工目视检测。尽管这种方法具有一定的准确率但检测效率较低,此外人工成本比较高昂
学位
伴随先进制造业的快速发展,电阻点焊技术作为主要的薄板焊接手段已广泛应用于车辆船舶、电子科技、电力工业等领域,极大的推动了工业进步,其焊接品质更是直接关乎到人民的安全问题。目前,国内外对点焊质量的检测手段大多通过A扫信号的时频分析或建立各项焊接参数(如:电压、时间、电极压力等)与点焊质量的数值模型来完成点焊质量预测。然而,由于焊接过程中影响因素众多,因此,上述检测手段均存在一些弊端,对电阻点焊的质量
学位
磁巴克豪森噪声(Magnetic Barkhausen noise,MBN)技术作为一种磁性无损检测手段,在针对铁磁性材料的残余应力变化和微观结构改变上具有独特优势,因此该技术常用于铁磁性材料的应力评估、疲劳损伤和蠕变等检测中。传感器作为MBN检测技术的实际载体,其结构优化具有重大的意义。目前,MBN技术对铁磁性构件中的应力评估存在三大问题:首先,传统的单级缠绕U型磁轭结构(U单结构)难以满足日益
学位
复合平面波成像(Coherent Plane Wave Compounding,CPWC)技术因其发射次数少以及高帧频的优势,近几年在无损领域逐渐得到推广。由于本身的发射次数较少以及使用的延时叠加波束形成技术,所以相比于被称为“黄金准则”的全聚焦成像法,成像质量上还是有所不足。若要将平面波成像技术在无损领域得到进一步推广,提高平面波检测的成像质量是必经之路。本文着手于复合平面波成像,针对其成像质量
学位
航空不锈钢薄板在航空制造中应用广泛,是重要的基础性原材料。航空不锈钢薄板在生产、制造、加工、运输等过程中容易出现不同程度的损伤,使板材表面或内部出现裂纹、夹杂、分层等缺陷,成为航空构件的质量安全隐患。因此,对航空不锈钢薄板进行无损检测显得十分重要。板材的超声导波检测具有单点激励大范围传播的优点,检测的可达性很强。为克服传统压电超声板材Lamb波检测模式转换和受表面异物等不利因素的影响,本文研究了航
学位
随着社会的进步和科技的发展,现高铁的时速能达到350km/h。由于列车运行速度的快速提高,安全就成为工程人员首要关注的问题。车轴是列车运行平稳的重要因素之一,必须保证在线服役车轴安全稳定、状态良好。但是目前我国还未能实现大规模批量化的车轴生产,其中原料缺陷检测效率低是限制其发展的原因之一。目前在钢材厂,主要的钢坯探伤方式为人工超声波探伤,这种探伤方式自动化程度低,不能满足钢坯大量生产的需求。针对以
学位
目前蒙皮接缝大多采用视觉测量技术进行检测,但常规的视觉测量方法具有自身的局限性。为进一步优化蒙皮接缝特征检测,本文提出了将线结构光视觉测量与面结构光视觉测量相结合的方法来检测接缝特征,探索一种基于数据融合的蒙皮接缝特征检测算法,搭建的接缝综合检测系统可准确识别接缝特征,修正接缝的阶差值与间隙值提高测量精度,同时提升蒙皮接缝的整体检测效率。本文首先介绍了结构光测量原理与数据融合理论,为将两种结构光视
学位
发动机轮盘作为典型的航空发动机限寿件,其健康状况直接影响发动机的安全性及使用寿命。为最大限度保障飞行安全,需定期对其开展无损检测,并保证所用检测系统具备可靠的检测能力。目前相关检测技术大多通过阈值判断能否有效检出缺陷,忽略了检测过程中的不确定性因素影响,缺乏完整高效的检测可靠性评价体系。因此,研究不确定性对检测信号输出分散性的影响,对轮盘无损检测的可靠性具有重要意义。本文围绕代理模型的灵敏度分析、
学位
人体行为识别技术(Human Action Recognition,HAR)是计算机视觉领域的新兴研究方向之一,其在智能安防、机器人技术、运动员辅助训练等领域具有十分广阔的应用前景。目前,基于可见光视觉信息的行为识别技术不断发展,但其极易受到特殊外场环境(如夜间、大雾、沙尘等)的影响,而红外热成像技术具有不受光照影响、抗干扰能力强、全天候监测等技术优势。但红外图像存在目标空域表征信息匮乏、对比度低
学位