[发明专利]一种压力容器损伤的在线监测及实时健康诊断方法及设备

说明书

本发明涉及一种压力容器损伤的在线监测及实时健康诊断方法及设备，所述方法将压力容器分解为空心圆柱段筒体和空心球形封头，基于坐标变换分别对所述空心圆柱段筒体和空心球形封头进行损伤诊断定位和损伤显示；所述设备包括布置于空心圆柱段筒体上的第一信号传感器、布置于空心球形封头上的第二信号传感器、矩阵开关、示波器、放大器、函数发生器和计算机，计算机分别连接示波器和函数发生器，放大器与函数发生器连接，矩阵开关一端分别连接第一信号传感器和第二信号传感器，另一端分别连接放大器和示波器，通过矩阵开关的自动切换实现不同激发‑接收路径。与现有技术相比，本发明具有实现全面检测、在线损伤诊断定位误差小等优点。

技术领域

本发明涉及压力容器损伤检测领域，尤其是涉及一种压力容器损伤的在线监测及实时健康诊断方法及设备。

背景技术

压力容器是生产、生活中广泛使用的可能引起燃爆或中毒等危险性较大的特种设备。在役用压力容器由于在设计、制造、安装和运行中存在各种问题而导致异常失效，从而造成突发性破坏事故。对压力容器损伤的定位能够为进一步停机检测提供指导，有效避免灾难性事故发生。传统的压力容器损伤定位方法主要基于统计学原理及安全系数法等可靠性理论来保障压力容器的结构完整性。然而真实服役过程中，压力容器受到各种自然、载荷环境交互作用，这对其服役安全提出新的挑战。一方面，材料固有缺陷、制造缺陷、介质腐蚀等因素都会引起材料制品过度变形和断裂失效。另一方面，服役期间受到的热、光、电、高能辐射、氧化作用都是压力容器失效的诱导因素，亦对其结构完整性带来潜在威胁。对于在役压力容器，在制造、存放、运输和使用过程中的环境、载荷作用将会在结构内部产生目视不可测损伤，这使得结构承载能力的大幅度下降，极易造成压力容器突发破坏而无提前预警。对在役压力容器在线监测可为进一步停机检查、维修等提供指导，降低产品报废带来的经济损失。现有专利申请CN106710648A公开一种核电站反应堆压力容器辐照损伤监控方法，该方法首先测量任意时间点压力容器同一监测部位的辐照损伤后的纳米压痕硬度，然后进行离线分析计算，从而实现安全评估。该方法虽然不需要停机检测，但损伤后的纳米压痕硬度的采集和后续分析计算流程都十分复杂，无法满足实时要求，且无法实现损伤定位。目前，对于压力容器一类复杂结构的健康监测主要集中在常规检测手段上，更是缺乏有效的在线监测方法及设备，无法实现在线监测及损伤定位。研究新的压力容器损伤在线定位技术及设备，将有望保障重大产品服役安全，避免重大事故发生。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种压力容器损伤的在线监测及实时健康诊断方法及设备。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种压力容器损伤的在线监测及实时健康诊断方法，该方法将压力容器分解为空心圆柱段筒体和空心球形封头，基于坐标变换分别对所述空心圆柱段筒体和空心球形封头进行损伤诊断定位和损伤显示。

进一步地，利用椭圆定位算法或概率成像算法对所述空心圆柱段筒体和空心球形封头分别进行损伤诊断定位。

进一步地，利用柱坐标系下的椭圆定位算法对所述空心圆柱段筒体进行损伤定位，利用球坐标系下的椭圆定位算法对空心球形封头进行损伤诊断定位。

本发明还提供一种实现如所述的压力容器损伤的在线监测及实时健康诊断方法的设备，包括布置于空心圆柱段筒体上的第一信号传感器、布置于空心球形封头上的第二信号传感器、矩阵开关、示波器、放大器、函数发生器和计算机，所述计算机分别连接示波器和函数发生器，所述放大器与函数发生器连接，所述矩阵开关一端分别连接第一信号传感器和第二信号传感器，另一端分别连接放大器和示波器，通过所述矩阵开关的自动切换实现不同激发-接收路径；

所述计算机中存储有信号路由程序、数据信号保存程序和损伤诊断定位程序。

进一步地，所述第一信号传感器和第二信号传感器采用压电陶瓷单元或超声导波传感器。