Page 69 - 电力与能源2022年第六期

佟 鹏, 等: 水泥窖余热锅炉炉管泄漏声学监测系统设计 5 1
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率 f s=102400S · s 。
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图 4 余热炉管泄漏监测系统的硬件配置结构
本系统泄漏监测范围包括过热器、 蒸发器、 省
煤器管。为避免锅炉监测出现盲区, 测点布置遵

循单只传感器有效监测半径为 6~12m 的原则,
共设置两层安装平台, 每层设置 8 个测点。余热

图 2 声学谐振腔式声导管 锅炉炉管泄漏监测点布置方案如图 5 所示。
泄漏报警的正确性。在硬件设计和实现方面, 充
分利用现有成熟技术和设备, 在保证系统稳定性
的同时使系统结构极大简化。硬件系统能够实现
信号的高效传输, 并为后续的信号软件处理创造
有利条件。信号处理原理框图如图 3 所示, 声压
传感元件将锅炉炉膛的背景噪声和泄漏噪声信号
转换为电信号, 然后通过阻抗转换器匹配传感器
和信号放大部分的输入阻抗, 提高传输功率。经
两次信号放大和一次低通滤波后, 电压信号转换
为 4~20mA 的标准信号, 通过电缆送入监测机
柜主机内, 进行再次信号处理, 最后由数据采集卡
将该信号转换为数字信号, 通过软件系统完成信
号的处理。如果处理结果确认有泄漏发生, 则发
送报警提示信号。

图 5 八元立体阵列监测点布置方案
2.2 软件系统
软件系统为一套多点监控软件包, 该软件能
够实现锅炉承压管泄漏的早期报警和泄漏过程的
可视化。为便于使用、 维护和后期的改进, 软件采
用模块化的编制方法( 见图 6 ), 即数据采集与预
图 3 信号处理原理框图
余热炉管泄漏监测系 统 的 硬 件 配 置 结 构 如 处理模块、 数据存储模块、 数据分析与泄漏诊断模
块、 报警与系统故障自检模块、 远程监控模块、 网
图4所示。本系统硬件装置中, 声波导管采用特制
络客户端模块和用户界面模块。运行过程中, 锅
声学谐振腔式声导管。传声器和前置放大器采用
炉噪声信号经传感器采集并经过处理后存入数据
JLIAN MPA201型传声器, 频率响应范围为 20Hz
库, 随后进入核心数据分析与诊断模块, 将泄漏噪
~20kHz , 开路灵敏度40MV / Pa ( ±2dB ), 可直接
声信号从环境背景噪声中筛选出来, 据此判断管
与任何ICCP输入端相连。信号采集系统由多通道
束是否发生泄漏。报警与系统故障自检模块根据
高速 A / D 采集卡构成, 采集卡型号为NIPXI-6133 ,
系统诊断结果输出声光报警信号并精确显示泄漏
每通道采样速率最高可达3MS · s , 设置采样频
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发生的位置。用户界面以棒状图、 泄漏位置图和