[发明专利]基于SH波的工业锅炉水垢厚度检测系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于超声导波无损检测领域，具体涉及一种利用SH波(水平剪切波)检测工业锅炉水垢厚度的方法。

背景技术

锅炉是一种重要的换能设备，在工业生产和日常生活中发挥着不可替代的作用。特别是在电力工业中，锅炉机组是火力发电厂的三大主力之一。然而在锅炉的运行过程中，由于水中含有溶解度较小的钙、镁盐类，经过不断的蒸发、浓缩，当水中的杂质的浓度达到饱和程度时，就会产生沉淀，粘附在锅炉内壁形成一层硬皮，这便是水垢。

水垢对于工业生产有巨大的危害：首先，水垢的导热能力比钢铁的导热能力差几十倍甚至几百倍，覆盖在锅炉内壁的水垢使得受热面的传热性能变差，燃料释放出的热能不能迅速传导到水中，而是随着烟气排出，浪费大量能量。其次，水垢的存在会使炉壁金属过热，产生蠕变，有可能导致锅炉破裂甚至爆炸。由此可见，水垢对于工业生产的安全性也带来了很大的危害。

针对水垢必须定期做出检测，在国内目前检测中，人们往往采用离线的检测方式。将整个锅炉系统停机，截取炉管样本，然后用测微器或显微镜测定样品上的水垢厚度，或是将整个样本上的水垢全溶解下来，按样本重量的减量求出单位面积上水垢的重量。这种方法一方面通过检测炉管来间接检测锅炉，测量精度难以保证；另一方面采用取样的方法是一种有损检测法，需要经过停炉、取样、修补、探伤等多种工作，既费时有费力。

国外目前在水垢检测方面采用的方法是按照水垢的状态和厚度编制相应的计算机数控软件配以超声波检测仪，利用超声回波的方法达到了对水垢的无损检测。其核心是利用超声波在金属-水垢界面和水垢-空气界面的反射回波时间差来确定水垢的厚度。但是当水垢厚度薄的情况下，反射波重叠，难以分辨，测量精度受到限制。

发明内容

本发明的目的在于克服了以上两种方法的缺点，提出了一种利用SH波的方法对锅炉水垢进行检测的方法。

本发明的技术方案，具体见图1，包括函数发生器、功率放大器、转换开关、EMAT传感器、示波器和计算机，其中EMAT传感器安装在锅炉壁的外侧，和转换开关相连接，转换开关与示波器和功率放大器相连接，函数发生器的输出端和功率放大器的输入端连接，计算机和示波器连接。

其中的EMAT传感器为激励SH波的专用传感器，包括高频传感器和低频传感器。

本发明所提供的方法为利用上述的检测系统进行工业锅炉水垢厚度的检测，具体包括如下步骤：

1)由锅炉壁厚度、材料参数，代入双层固体结构频散方程(1)，计算求解SH波在不同水垢厚度时的频散曲线：