声发射技术在高压加热器泄漏监测中的应用
东北电力学院 (吉林132012) 张艾萍 叶 林
军粮城发电厂 (天津300300) 田家玉 王青山
文 摘 火力发电厂高压加热器泄漏时有发生，但很难在泄漏初期及时准确地查出泄漏部位。军粮城电厂与东北电力学院合作，应用声发射技术在军粮城电厂成功地对高压加热器进行了在线监测。文章介绍了声发射技术在线监测汽轮发电机组高压加热器泄漏的原理及应用情况。
关键词 火力发电厂 高压加热器 声发射 泄漏 频谱分析
高压加热器(下称高加)泄漏是火力发电厂经常发生的事故之一，既影响机组的经济性，又危害设备安全。由于高加和疏水冷却器及蒸汽冷却器由疏水管道等串联，当某一处发生泄漏时，很难及时准确地查出漏点。军粮城发电厂与东北电力学院诊断中心合作，应用声发射技术对军粮城电厂5号机高加进行了实时在线监测，及时准确地确定出了泄漏部位及泄漏时间，为检修提供了依据。
1 声发射监测的原理
1.1 声发射技术简介
所谓声发射，就是物质内部微粒发生相对运动(如位错、滑移等)时，以弹性波的形式释放出应变能的现象，也称应力波发射。如果释放的应变能足够大，就产生可以听到的声音，如弯曲或折断固体材料时发出的劈啪声、液体流动时发出的哗啦声等。但大多数声发射信号的强度很弱，人耳不能直接听到，需要借助于灵敏的电子仪器才能检测出来。用仪器检测、分析声发射信号和利用声发射信号诊断故障的技术称为声发射技术。
描述声发射信号特征的参数有振铃计数率、信号幅度及其分布、能量及其分布、频谱和波形等，监测高加泄漏的监测系统采用的是频谱和能量。
1.2 泄漏过程产生声发射信号的机理
由于高加内的管束工作在高温高压的恶劣条件下，时间久了就会因疲劳、腐蚀等产生裂纹，在裂纹开裂之前的应力集中阶段，金属内部的晶粒将发生重新排列及滑移，此即产生微弱声发射信号的原因。当管子金属应力集中到一定程度时，裂纹开裂并释放大量应变能，因此产生很大的声发射信号(大约在毫伏级)，此后，管内的高压流体由裂缝处向外喷射，形成高速射流，高速流体对壁面产生激励作用和摩擦，产生声发射波。此弹性波沿金属表面传播，并在遇到界面后发生反射和折射，最终传播到进出口水管的管壁板上。根据此信号可判断是否产生泄漏及泄漏程度的大小。
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