一種基于非接觸式超聲技術(shù)的鋼煙囪腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型屬于工業(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(cè)系統(tǒng)。本實(shí)用新型系統(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(jì)算機(jī)構(gòu)成。本實(shí)用新型利用電磁超聲波技術(shù)、在非接觸的狀態(tài)下完成對(duì)鋼煙囪厚度的測(cè)量，通過(guò)鋼內(nèi)筒厚度分布的比較分析和隨時(shí)間歷程的厚度變化趨勢(shì)得出煙囪的腐蝕位置和腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，為及時(shí)的維修提供建議。本實(shí)用新型能夠自動(dòng)、快速和精準(zhǔn)地完成鋼煙囪健康狀況的評(píng)估和分析，降低鋼煙囪的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)和腐蝕程度，提高鋼煙囪自身乃至整個(gè)生產(chǎn)工藝的工作效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于非接觸式超聲技術(shù)的鋼煙囪腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于工業(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(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]火力發(fā)電、冶金和化工生產(chǎn)過(guò)程中，常使用燃煤鍋爐來(lái)提供熱量，并依靠熱量做功來(lái)產(chǎn)生能量。煤在燃燒的過(guò)程中，除了釋放出熱量外，還會(huì)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(duì)這些副產(chǎn)物進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砗屠?，排放后?huì)對(duì)環(huán)境、動(dòng)植物的健康和人類(lèi)的生產(chǎn)、生活產(chǎn)生災(zāi)難性的影響，如造成人類(lèi)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(duì)于煤燃燒過(guò)程中的排放設(shè)施-煙囪來(lái)說(shuō)，最應(yīng)當(dāng)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(huì)形成硫酸、硝酸、鹽酸和氫氟酸，對(duì)煙囪的結(jié)構(gòu)支撐物如混凝土和鋼材產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕，對(duì)煙囪及煙氣排放的相關(guān)設(shè)施，直至對(duì)整個(gè)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(guò)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(lái)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(huì)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(duì)SO3的脫除率為50%左右，同時(shí)，經(jīng)過(guò)脫硫處理后的煙氣溫度會(huì)下降，在排放的過(guò)程中會(huì)在煙囪的內(nèi)壁上產(chǎn)生酸露點(diǎn)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(dòng)力，因此，即使經(jīng)過(guò)脫硫和脫硝處理的煙氣，對(duì)煙?來(lái)說(shuō)依然存在著嚴(yán)重的危害性。
[0005]為增強(qiáng)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(jī)材料如聚脲、無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合材料如玻化磚-粘結(jié)劑體系來(lái)制備，由于耐蝕金屬的成本較高，因此通常使用的是有機(jī)或無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合材料。
[0006]常見(jiàn)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(diǎn)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(fēng)險(xiǎn)。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(hù)。此時(shí)，煙囪防腐蝕目標(biāo)就是延緩鋼內(nèi)筒的腐蝕進(jìn)程或維護(hù)鋼內(nèi)筒不被腐蝕，因?yàn)榧词乖阡搩?nèi)筒內(nèi)部建造有防腐層，但隨著使用時(shí)間延長(zhǎng)，由于防腐層性能的劣化以及防腐層建造過(guò)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(yáng)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(guò)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(jì)損失。
[0007]為了增強(qiáng)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(hù)和加強(qiáng)對(duì)鋼內(nèi)筒的監(jiān)測(cè)和維護(hù)等措施。
[0008]在優(yōu)化煙囪內(nèi)部防腐層功能方面:申請(qǐng)?zhí)?01220241725.6的專(zhuān)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(shù)脂層、玻璃纖維結(jié)構(gòu)層和耐磨面層)；申請(qǐng)?zhí)?01220041422.X的專(zhuān)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)玻化耐酸陶瓷面磚層構(gòu)成的防腐層；申請(qǐng)?zhí)?00710006482.1的專(zhuān)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(qǐng)?zhí)?01110227739.2的專(zhuān)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(jiǎn)析國(guó)內(nèi)外煙囪防腐蝕技術(shù)，第四屆中國(guó)國(guó)際腐蝕控制大會(huì)技術(shù)推廣文集，2009，P.222-243)對(duì)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(diǎn)。在利用電化學(xué)原理對(duì)鋼內(nèi)筒進(jìn)行保護(hù)方面:申請(qǐng)?zhí)枮?01210139216.7的專(zhuān)利(濕法脫硫煙囪的陰極保護(hù)技術(shù))采用陰極保護(hù)的方法，通過(guò)犧牲埋設(shè)于煙囪內(nèi)部耐酸層中的陽(yáng)極網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)煙囪的保護(hù)。在對(duì)鋼內(nèi)筒的監(jiān)測(cè)和維護(hù)方面，申請(qǐng)?zhí)枮?01310104600.8的專(zhuān)利(一種脫硫煙氣對(duì)煙囪腐蝕程度的測(cè)定方法)提出使用紅外成像儀來(lái)測(cè)量煙囪外部的溫度場(chǎng)，并通過(guò)溫度場(chǎng)中的異常溫度點(diǎn)來(lái)“推算”煙囪內(nèi)部的腐蝕程度。
[0009]從已申請(qǐng)的專(zhuān)利和已發(fā)表的文章來(lái)看，以往的研究者關(guān)注的重點(diǎn)是防腐層建造方法，以及少量的嘗試來(lái)進(jìn)行鋼內(nèi)筒腐蝕防護(hù)和腐蝕程度表征的方法。但是，隨著煙囪使用時(shí)間的延長(zhǎng)，防腐層作用效果的衰減和建造過(guò)程中缺陷對(duì)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(shí)間和位置分布問(wèn)題；而已進(jìn)行的腐蝕防護(hù)(如建造各種品質(zhì)的防腐層和使用陰極保護(hù))和表征方法(如使用紅外成像儀來(lái)測(cè)量煙?外部的溫度場(chǎng))均不能實(shí)現(xiàn)對(duì)煙?整體健康狀況的全面和持續(xù)的監(jiān)測(cè)以及腐蝕風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，況且，以單獨(dú)的紅外測(cè)溫方式來(lái)“推算”煙囪內(nèi)部腐蝕程度的方法本身就值得商榷，因?yàn)闊焽柰獠康臒艄?、日照和氣流?huì)對(duì)紅外方式的測(cè)溫結(jié)果產(chǎn)生顯著的影響。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0010]針對(duì)現(xiàn)有煙?腐蝕監(jiān)測(cè)和評(píng)估方法的不足，本實(shí)用新型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(cè)系統(tǒng)，其工作對(duì)象是內(nèi)部具有非金屬防腐層的鋼煙囪，其實(shí)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(duì)鋼煙?厚度的測(cè)量，通過(guò)鋼內(nèi)筒厚度分布數(shù)據(jù)，以及鋼內(nèi)筒厚度隨時(shí)間歷程的變化趨勢(shì)，得出鋼煙囪的腐蝕位置和腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，為及時(shí)進(jìn)行煙?的維修提供建議。其目的是自動(dòng)、快速和精準(zhǔn)地完成鋼煙?健康狀況的評(píng)估和分析，降低鋼煙?的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)和腐蝕程度，提高煙?自身乃至整個(gè)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(cè)系統(tǒng)，所述腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由電磁超聲波探頭、爬升器、環(huán)形導(dǎo)軌、縱向?qū)к墶⒖刂破?、?shù)據(jù)采集儀和計(jì)算機(jī)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\(yùn)動(dòng)；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(jì)算機(jī)相連。
[0012]所述爬升器內(nèi)設(shè)置信號(hào)處理模塊和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)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(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，其具體方法如下:
[0014]設(shè)置電磁超聲波探頭的測(cè)量位置:測(cè)量位置的設(shè)置由計(jì)算機(jī)、控制器和爬升器所組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)來(lái)完成，并通過(guò)驅(qū)動(dòng)爬升器和環(huán)形軌道的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)電磁超聲波探頭測(cè)量位置的設(shè)置；
[0015]獲取測(cè)量位置和超聲波傳播時(shí)間數(shù)據(jù):當(dāng)電磁超聲波探頭到達(dá)設(shè)定的測(cè)量位置后，控制器命令電磁超聲波探頭開(kāi)始工作，并和數(shù)據(jù)采集儀以及計(jì)算機(jī)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(shí)間t的采集；
[0016]鋼內(nèi)筒厚度的計(jì)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(shí)間t，以及超聲波在鋼材中的傳播速度V (可通過(guò)查閱資料或進(jìn)行實(shí)際測(cè)試來(lái)獲得)，用式I來(lái)計(jì)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(lái)，然后又在鋼內(nèi)筒的內(nèi)表面上被探測(cè)到，因此超聲波的實(shí)際行程是鋼板厚度的兩倍；
[0017]T=0.5vt 式 I
[0018]建立:Y-θ-Τ序列:將測(cè)量和計(jì)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(gè)序列，該序列建立了測(cè)量位置和鋼內(nèi)筒厚度之間的關(guān)系；
[0019]鋼內(nèi)筒腐蝕風(fēng)險(xiǎn)和腐蝕位置分析:基于Y-θ-Τ序列，利用計(jì)算機(jī)建立三維的鋼內(nèi)筒厚度分布圖，為用戶(hù)直觀地呈現(xiàn)整個(gè)煙囪的腐蝕狀態(tài)圖；同時(shí)，利用本次測(cè)量所得Y-θ-Τ序列，建立整個(gè)鋼內(nèi)筒不同位置處的厚度分布圖，利用以往測(cè)量所得Y-θ.T序列以及進(jìn)行本次測(cè)量的時(shí)間，計(jì)算鋼內(nèi)筒不同位置處隨時(shí)間歷程的厚度變化趨勢(shì)，得出鋼內(nèi)筒的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)和腐蝕位置；
[0020]維修建議的給出:根據(jù)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)的大小，給出需要進(jìn)行維修的具體位置，以及需要進(jìn)行維修的時(shí)間。
[0021]本實(shí)用新型的有益效果為:
[0022]I)非接觸式測(cè)量:采用電磁超聲波技術(shù)，實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量，避免了鋼煙囪內(nèi)部非金屬防腐層對(duì)測(cè)量過(guò)程的影響；
[0023]2)全方位測(cè)量:通過(guò)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(shí)現(xiàn)鋼內(nèi)筒沿高度和環(huán)向的全方位測(cè)量；
[0024]3)測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化:通過(guò)控制器控制爬升器和環(huán)形導(dǎo)軌，實(shí)現(xiàn)測(cè)量位置的自動(dòng)控制，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)電磁超聲波探頭的工作狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置，并讀取電磁超聲波探頭的測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)鋼內(nèi)筒厚度的自動(dòng)測(cè)量；
[0025]4)測(cè)量位置-鋼內(nèi)筒厚度關(guān)系的建立:通過(guò)爬升器內(nèi)的驅(qū)動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)縱向和環(huán)向測(cè)量位置的確定，同時(shí)在測(cè)量過(guò)程中，在每一個(gè)測(cè)點(diǎn)都會(huì)將測(cè)量位置-鋼內(nèi)筒厚度對(duì)應(yīng)起來(lái)并進(jìn)行存儲(chǔ)，因此建立了測(cè)量位置-鋼內(nèi)筒厚度的對(duì)應(yīng)關(guān)系；
[0026]5)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)和腐蝕位置的全面評(píng)估:基于測(cè)量位置-鋼內(nèi)筒厚度關(guān)系，通過(guò)鋼內(nèi)筒厚度分布的分析，以及鋼內(nèi)筒隨時(shí)間歷程的厚度變化趨勢(shì)，得出鋼內(nèi)筒的腐蝕程度、腐蝕位置和腐蝕風(fēng)險(xiǎn)；
[0027]6)維修建議的自動(dòng)生成:依據(jù)對(duì)鋼內(nèi)筒腐蝕位置和腐蝕風(fēng)險(xiǎn)的全面評(píng)估，根據(jù)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)大小，給出需要進(jìn)行維修的具體位置，以及需要進(jìn)行維修的時(shí)間(如:立即停機(jī)維修或到下一個(gè)維護(hù)周期進(jìn)行維修)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為本實(shí)用新型系統(tǒng)的局部結(jié)構(gòu)放大示意圖；
[0030]圖3為本實(shí)用新型系統(tǒng)的流程示意圖；
[0031]圖4為本實(shí)用新型系統(tǒng)所得三維鋼內(nèi)筒厚度分布示意圖；
[0032]圖5為本實(shí)用新型系統(tǒng)所得腐蝕位置示意圖；
[0033]圖6為本實(shí)用新型系統(tǒng)所得腐蝕風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估示意圖；
[0034]圖中標(biāo)號(hào):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(jì)算機(jī)、8-鋼內(nèi)筒、9-非金屬防腐層。
【具體實(shí)施方式】
[0035]本實(shí)用新型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(cè)系統(tǒng)，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0036]一種基于非接觸式超聲技術(shù)的鋼煙囪腐蝕監(jiān)測(cè)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(jì)算機(jī)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(yùn)動(dòng)；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(jì)算機(jī)7相連。
[0037]所述爬升器2內(nèi)設(shè)置信號(hào)處理模塊和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置。
[0038]本專(zhuān)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(cè)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(guò)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(cè)由鋼內(nèi)筒8外表面反射回的超聲波，其目的是測(cè)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(shí)間，該時(shí)間可用于鋼內(nèi)筒8厚度的計(jì)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(shí)，整個(gè)探頭封裝在抗酸液腐蝕和耐高溫的保護(hù)殼中，因而可在高酸度、強(qiáng)腐蝕、高粉塵和高溫的煙氣中工作。同時(shí)，電磁超聲波探頭I受環(huán)形導(dǎo)軌3的驅(qū)動(dòng)，電磁超聲波探頭I和控制器5之間進(jìn)行通訊。
[0040]所述爬升器2，內(nèi)部包括信號(hào)處理模塊和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置，該信號(hào)處理模塊可以和控制器5和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)沿縱向?qū)к?的縱向爬升和對(duì)環(huán)形導(dǎo)軌3的驅(qū)動(dòng)。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(qiáng)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(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)，可在高酸度、強(qiáng)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(jì)算機(jī)7之間進(jìn)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(cè)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(cè)量數(shù)據(jù)。
[0045]所述計(jì)算機(jī)7，通過(guò)和控制器5和數(shù)據(jù)采集儀6之間進(jìn)行通訊，控制和獲取鋼內(nèi)筒厚度的測(cè)量位置和數(shù)據(jù)，并對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到鋼內(nèi)筒的腐蝕位置和腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，并將三維鋼內(nèi)筒的厚度分布圖、腐蝕位置、腐蝕風(fēng)險(xiǎn)與用戶(hù)進(jìn)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(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，其具體方法如下:
[0047]設(shè)置電磁超聲波探頭I的測(cè)量位置:測(cè)量位置的設(shè)置由計(jì)算機(jī)7、控制器5和爬升器2所組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)來(lái)完成，并通過(guò)驅(qū)動(dòng)爬升器2和環(huán)形軌道3的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)電磁超聲波探頭I測(cè)量位置的設(shè)置；
[0048]獲取測(cè)量位置和超聲波傳播時(shí)間數(shù)據(jù):當(dāng)電磁超聲波探頭I到達(dá)設(shè)定的測(cè)量位置后，控制器5命令電磁超聲波探頭I開(kāi)始工作，并和數(shù)據(jù)采集儀6以及計(jì)算機(jī)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(shí)間t的采集；
[0049]鋼內(nèi)筒8厚度的計(jì)算:依靠獲取的超聲波傳播時(shí)間t，結(jié)合超聲波在鋼材中的傳播速度V (可通過(guò)查閱資料或進(jìn)行實(shí)際測(cè)試來(lái)獲得)，用式I來(lái)計(jì)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(lái)，然后又在鋼內(nèi)筒8的內(nèi)表面上被探測(cè)到，因此超聲波的實(shí)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(cè)量和計(jì)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(gè)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(cè)量位置旋轉(zhuǎn)30度-測(cè)點(diǎn)的鋼板厚度為15.8mm),該序列建立了測(cè)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(fēng)險(xiǎn)分析:基于Y-θ-Τ序列，利用計(jì)算機(jī)7建立三維鋼內(nèi)筒厚度分布圖，給用戶(hù)直觀地呈現(xiàn)如圖4所示的整個(gè)煙囪的腐蝕狀態(tài)圖，以及如圖5所示的腐蝕位置圖；同時(shí)，利用本次測(cè)量的所有Y-θ-Τ ,序列數(shù)據(jù)，以及以往測(cè)量所得Υ-Θ-Τ序列數(shù)據(jù)，結(jié)合進(jìn)行本次測(cè)量的時(shí)間，通過(guò)鋼內(nèi)筒8厚度的變化趨勢(shì)來(lái)分析得出如圖6所示的煙囪的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)；如圖6所示，腐蝕風(fēng)險(xiǎn)大小的計(jì)算方法如下:對(duì)不同的測(cè)點(diǎn)，均計(jì)算上次測(cè)量和本次測(cè)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(cè)量時(shí)間間隔的比值；通過(guò)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)或通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)掛片的方法可測(cè)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(guò)計(jì)算不同測(cè)量點(diǎn)的斜率與理論極限斜率的比值即可獲得腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，如:計(jì)算得到某測(cè)量點(diǎn)本次的斜率為4.0mm/年，則其腐蝕風(fēng)險(xiǎn)為50% ；
[0053]維修建議的給出:根據(jù)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)的大小，結(jié)合腐蝕位置給出需要進(jìn)行維修的具體位置，以及需要進(jìn)行維修的時(shí)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(zhǎng)度處，各個(gè)位置的鋼板厚度圖，該厚度圖使用不同的圖案來(lái)表示，圖案樣式和鋼板厚度之間有對(duì)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(duì)應(yīng)的鋼板厚度值；本專(zhuān)利給出維修建議的方法如下:如果煙囪中出現(xiàn)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)大于80%的測(cè)點(diǎn)，則表明該處的防腐層已失效或脫落，則會(huì)建議立刻停機(jī)進(jìn)行維修；如果煙囪中出現(xiàn)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)在40%-80%的測(cè)定，則會(huì)建議對(duì)該點(diǎn)在下次停機(jī)維護(hù)時(shí)進(jìn)行維修。給出的維修建議形式如下:高度為80米，環(huán)向方向?yàn)?米處，已發(fā)生了防腐層的脫落，應(yīng)立即停機(jī)進(jìn)行維修；高度為80米，環(huán)向方向?yàn)?8.75米處，防腐層發(fā)生了嚴(yán)重的滲透，建議在下一個(gè)維修周期進(jìn)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(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述腐蝕監(jiān)測(cè)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(jì)算機(jī)(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(yùn)動(dòng)；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(jì)算機(jī)(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(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述爬升器(2)內(nèi)設(shè)置信號(hào)處理模塊和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置。
【文檔編號(hào)】G01N17/00GK203772703SQ201420164822
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)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(guó), 閻培渝 申請(qǐng)人:清華大學(xué)