常壓儲罐罐底腐蝕聲發(fā)射檢測去噪方法分析.pdf

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1、156化工機械2014焦常壓儲罐罐底腐蝕聲發(fā)射檢測去噪方法分析4李自力料1畢海勝1程遠鵬1王軍1陳健飛2(1．中國石油大學(華東)油氣儲運工程系；2．勝利油田技術檢測中心)摘要從聲發(fā)射檢測過程實施、檢測儀器設置和信號處理3個方面來分析聲發(fā)射檢測去噪技術，旨在提高罐底聲發(fā)射在線檢測的可靠性和準確性，為工程實際檢測提供一定的指導和借鑒意義。關鍵詞聲發(fā)射罐底腐蝕去噪小波分析神經(jīng)網(wǎng)絡中圖分類號TQ053．2文獻標識碼A文章編號0254-6094(2014)02-0156-04聲發(fā)射是材料中局域源快速釋放能量產(chǎn)生瞬態(tài)彈性波的一種現(xiàn)象，也稱為應力波發(fā)射(StressWaveEm

2、ission)、微震動活動(Micro-seismicActiv-ity)等?。聲發(fā)射檢測作為一種無損檢測方法，在石油化工、航空航天、電力系統(tǒng)、巖石勘探及橋梁建筑等諸多領域得到了廣泛的應用。具體在石油化工領域，聲發(fā)射檢測用于壓力容器裂紋檢測、常壓儲罐罐底腐蝕檢測、油氣管道泄漏檢測以及LNG低溫儲罐檢測等方面取得了良好的效果。聲發(fā)射罐底腐蝕檢測相對于漏磁檢測、超聲波檢測及磁粉檢測等傳統(tǒng)離線無損檢測，具有獨特的優(yōu)勢。它采取“被動聽聲”的方式，在線監(jiān)測儲罐底板產(chǎn)生的腐蝕信號并對罐底板腐蝕情況作出判斷，其檢測靈敏度高，能夠?qū)Ωg活性缺陷和早期開裂快速檢測和準確定位，無需停產(chǎn)

3、、開罐、倒罐、清洗，對儲罐底板100％覆蓋并快速檢測，檢測一個直徑為50m的儲罐只需一天，進而根據(jù)腐蝕程度對儲罐實現(xiàn)“好”與“壞”的分級，變“定期檢測”為“狀態(tài)檢測”，節(jié)省了大量的人力、資金和時間‘2川。在世界范圍內(nèi)，聲發(fā)射檢測是目前適用于大型常壓儲罐底板腐蝕在線檢測與評估的最好方法。但是，儲罐聲發(fā)射檢測受背景噪聲的干擾比較大，這些噪聲包括可測量的流動噪聲、物件和儲罐的機械撞擊、電磁干擾(EMI)和射頻干擾(RFI)”。，管道或軟管連接處的泄漏、壁板的泄漏、膨脹管的熱脹冷縮，自然雨雪、冰雹、大風、鳥和昆蟲，罐壁上的噴淋器、罐內(nèi)的加熱盤管、攪拌機、液位探測儀以及其他儲

4、罐內(nèi)部構件、儲罐內(nèi)的化學反應、氣泡的運動等，導致檢測信號在解釋、識別和聚類上存在很大的困難，混淆甚至丟失有用的腐蝕信號而出現(xiàn)誤判的情況時有發(fā)生，因而如何去噪是聲發(fā)射檢測在應用過程中遇到的最大難題。1檢測過程實施去噪1．1檢測時間的選擇現(xiàn)場儲罐聲發(fā)射檢測表明，白天罐區(qū)周邊因施工、設備運轉(zhuǎn)、機動車輛及太陽照射等的影響，背景噪聲水平總體較高，采集到的信號當中含有大量的噪聲信號，白天采集到的信號量遠遠大于晚上的信號量。太陽照射儲罐，迎光面和背光面罐壁受光照不一樣，壁板因受熱不均而產(chǎn)生熱應力，熱脹冷縮變形產(chǎn)生應力波；帶有滑動膨脹節(jié)的外加熱盤管夾套，在環(huán)境溫度變化時將會產(chǎn)生具有

5、長持續(xù)時間的不連續(xù)的突發(fā)型聲發(fā)射信號；此外，罐內(nèi)介質(zhì)(主要是油品)受熱不均，液體熱對流與罐壁、內(nèi)加熱盤管以及進出口油管等摩擦也會產(chǎn)生大量的噪聲。因此實施聲發(fā)射檢測之前，除了確保儲罐進出口閥門關閉，攪拌器、加熱設施和泵機組等停止運轉(zhuǎn)，并靜置一段時間(約12h)之外，還必須選擇}國家科技重大專項資助項目(2008ZX05017-04-01)和國家自然科學基金項目(50804053)。木幸李自力，男，1963年2月生，教授。山東省青島市，266580。第41卷第2期化工機械157一個溫度可控的環(huán)境或溫度相對穩(wěn)定的時間¨1。目前國際上沒有統(tǒng)一的標準來規(guī)定儲罐聲發(fā)射檢測的時間

6、。在歐洲，推薦最佳檢測時間是晚上；GB／T10764．2007也推薦，合適的檢測時間是早晨或晚上。張濤等人通過現(xiàn)場檢測并處理分析，推薦在22：00至次日凌晨4：00的時間段進行檢測，效果良好¨1。因此，選擇最佳時間區(qū)間進行檢測，對于消噪干擾至關重要。1．2布置雙層傳感器儲罐進行聲發(fā)射檢測時，罐頂板的落雜、抗風圈振動、頂板和壁板的腐蝕和受熱不均產(chǎn)生的應力波以及罐頂內(nèi)表面油品低溫凝析液滴落到液面也會產(chǎn)生聲發(fā)射，從而對罐底聲發(fā)射檢測信號產(chǎn)生干擾。可以通過布置雙層傳感器來消除這些干擾，雙層傳感器的布置方法如圖1所示，第一圈傳感器靠近罐底板，距底板高度在0．2—0．5m之間(

7、有的外文文獻設定為1m)，確保高于罐底沉積物，且在同一高度壁板上環(huán)狀均布；第二圈傳感器布置在距底板高度3～5m的壁板，豎直方向上與第一圈傳感器等間距錯開，錯開方式布置采用相同數(shù)量的通道可以覆蓋更大范圍的儲罐殼體，尤其對于大型儲罐可以減少需要的通道數(shù)。圖l儲罐底板檢測雙層傳感器布置示意圖第二層護衛(wèi)傳感器優(yōu)先接收來自上層的聲發(fā)射事件，根據(jù)信號到達時間差來剔除來自頂板和壁板背景噪聲的干擾，這樣保證第一圈傳感器接收的信號主要是底板的腐蝕缺陷信號。1．3金屬板附加傳感器為了減少自然雨雪、冰雹、風沙、儲罐周圍機械振動等較大環(huán)境噪聲的干擾，英國聲發(fā)射專家ChrisRowlan