[发明专利]一种基于水声信号的阀门泄露和空化监测装置及监测方法

说明书

本发明涉及一种基于水声信号的阀门泄露和空化监测装置及监测方法，监测装置中的硬件系统包括若干个分布式采集系统，每个分布式采集系统均包含若干个与终端连接的阀前水听传感器、阀门开度传感器和阀后水听传感器，分布式采集系统通过交换机分别与数据存储分析平台和计算机终端连接，软件系统包括设置于数据存储分析平台内的数据存储分析系统，数据存储分析系统包括用户管理模块、WEB功能模块、数据库模块和后台功能模块，WEB功能模块还设置于计算机终端内。通过系统布置、参数设置、传感器信号采集、信号处理、数据比对和上传、数据存储等功能，实现与监测对象的实时交互和控制，能有效监测阀门内漏和空化所发出的微小信号，保障阀门使用安全。

技术领域

本发明涉及阀门或管道系统设备监测领域，尤其是一种基于水声信号的阀门泄露和空化监测装置及监测方法。

背景技术

阀门是船舶与海洋工程以及石化领域各型装置及管道中最为常见的一种控制单元，通过阀门的启闭和调节能实现管道中流体机制的连通、切断及改变流向等功能。但同时在阀门的使用过程中也存在因磨损、腐蚀以及密封件老化等原因而出现的阀门内漏或外漏的现象，一般阀门的外漏可以通过阀门外表面直观看出，但阀门的内漏很难有效监测，而阀门的内漏若不及时发现和处理可能会导致严重的事故(输送流体流失、舱室进水等)。

此外阀门在使用过程中，随着流体的流动以及压力的变化，当流体介质内部某处的压力小于饱和蒸汽压时，就会在此处产生空泡；当流体通过阀门后，空泡处恢复到高压环境，空泡就会溃灭，产生内向破裂，这种现象称之为空化。空化会导致阀门零部件的振动以及在流体介质中产生特定的流动噪声，此外空化形成的局部高温高压冲击会对阀门内表面造成空蚀伤害，影响阀门的使用寿命。

传统的阀门内漏以及空化现象的监测方式主要为人工判断，或使用带有红外、超声技术的设备进行检查。目前，声发射技术在阀门监测领域的应用也逐步受到重视，但现有技术主要基于阀门内漏较大时引起流体射流激发结构振动这一原理，通过传声器监测因振动产生的空气噪声的变化，并将对监测数据进行进一步分析来判断阀门是否内漏，该方法存在难以监测微小渗漏，当阀门产生空化现象时容易误监测等问题和缺陷。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种基于水声信号的阀门泄露和空化监测装置及监测方法，所述监测装置对于微小渗漏产生的异常信号高度敏感，可应用于阀门微小渗漏及空化状态的监测，通过配套的监测方法，能根据阀门内漏以及空化时产生的异常噪声判断阀门的工作状态，调整系统内液体流动状态，避免阀门长时间在内漏或空化状态下运行，并基于应用场景的大系统对系统内数量众多的阀门进行同时监测和分析，从而为阀门的长期使用提供保障。

本发明的监测装置所采用的技术方案如下：

一种基于水声信号的阀门泄露和空化监测装置，包括硬件系统和软件系统，所述硬件系统包括若干个分布式采集系统，每个分布式采集系统均包含若干个与终端连接的阀前水听传感器、阀门开度传感器和阀后水听传感器，各分布式采集系统共同通过交换机分别与数据存储分析平台和若干计算机终端连接；所述软件系统包括设置于数据存储分析平台内的数据存储分析系统，所述数据存储分析系统包括用户管理模块、WEB功能模块、数据库模块和后台功能模块，所述WEB功能模块还设置于计算机终端内。

其进一步技术方案在于：

阀前水听传感器和阀后水听传感器均为压电式水听传感器；

数据库模块包括数据库操作功能、数据表设计功能及受WEB功能模块控制的数据库备份与还原功能。

本发明的监测方法所采用的技术方案如下：

一种基于水声信号的阀门泄露和空化监测方法，所述监测方法包括以下步骤：

第一步：系统配置；

第二步：参数设置；

第三步：传感器信号采集；