升降车阀门是流体管路的控制装置，用来控制管路中介质的流通与切断， 惠州升降车, 惠州升降车出租, 惠州升降车公司,  调节管路的压力，改变流体介质的流量和流动方向，对管路和设备的正常运行起保护作用，被广泛应用于石油、化工、电站、冶金、船舶和核能等行业。阀门作为一种通用的机械设备，其安全性一直备受关注。阀门开启频繁，并且长期处于高温、高压、强腐蚀的环境下。因此，阀门密封面容易出现划伤、变形，导致阀门出现内漏。内漏使得管路中的有毒介质无法隔离，这会威胁到工人的生命安全；此外，内漏还会导致能源浪费、环境污染，甚至停产。每个阀门产生泄漏的原因不一样，所造成的故障发展趋势和严重程度不一样，采取的维修方法也不一样。有些阀门故障通过更换相应的零部件就可以解决，而有些需要将阀门拆卸下来进行维修或更换。据统计，在大修时，有50%以上的阀门是不需要被拆解的。在不明内漏的情况下，对阀门进行拆解维修，不但会造成人力物力的浪费，还会对阀门造成二次损坏。如果能在阀门出现泄漏之前对阀门进行在线监测诊断，得到阀门健康状况的数据，对阀门内漏程度做出判断，预测内漏发展趋势，既可以及时维修或更换坏的阀门，减小维修费用；又可以有效防止事故的发生。泄漏率是阀门泄漏检测中重要的性能指标之一。目前，常用的阀门内漏检测方法有：负压波法、气泡法、测功甩负荷试验法、超声波检漏法、红外线测温法。这些方法可以检测出阀门是否内漏，但是，也存在不足之处。负压波法对被检测阀门的接近程度要求较高，在高温、核辐射、易燃、易爆或毒性环境下使用受到限制。气泡法通过对气泡的个数进行计数得到泄漏率，当泄漏率很小时需要长时间的观察，费时费力。测功甩负荷试验法仅适用于检测汽轮机主蒸汽阀和调节阀，实用性不强；超声波检漏法适用气体流经漏孔形成湍流的场合，不适用于气体流经漏孔形成层流或分子流的场合。红外线测温法不适用于阀前阀后均受到高温蒸汽扰动的阀门。声发射（简称AE）是材料发生形变或断裂时局部因能量的快速释放而发出瞬态弹性波的现象。声发射检测技术是一种新兴的动态无损检测技术，被广泛地应用在核能、材料试验、金属加工、航空航天、石油化工、建筑、汽车、机械等领域。从20世纪60年代开始，学者们就对声发射检测技术展开了研究，并将其应用于阀门泄漏检测。到目前为止，已经取得了部分研究成果，并应用在工程项目中。阀门声发射检测技术具有如下特点：（1）不需要对阀门进行拆解，只需要把传感器固定在阀体外面即可判断阀门是否泄漏，保持了阀门的完整性；（2）操作方便，可以快速得到测试结果，不会影响正常的生产过程。检测结果直观、可靠，可以测出阀门的泄漏量；（3）可以应用在一些特殊的环境中，比如辐射、高温、有毒、易燃、易爆的环境中；（4）可以及时发现泄漏，为维护检修提供依据，从而降低维修费用，减少对环境的污染。声发射检测技术和其他无损检测技相比，有两个本质的区别：（1）声发射检测技术只检测缺陷产生的过程，即只检测动态缺陷，对于已经形成的缺陷，即静态缺陷，则无法检测；（2）声发射检测技术是通过检测缺陷本身发出的信息来判断材料是否存在缺陷，不像超声波探伤是通过输出超声波对缺陷进行扫描来判断是否存在缺陷。以上两个优点保证了声发射检测技术的实时性和可靠性。基于声发射检测技术的以上特点，目前将其应用于阀门内漏检测已经逐步成为研究的热点，并且已有部分成果应用于工程中，证实了声发射检测技术应用于阀门泄漏检测的可行性。可见，应用声发射技术检测阀门泄漏具有重要的理论价值和广泛的应用前景。

      国外的研究起步于上世纪60年代，并且有部分公司取得了研究结果。创立于1978年的美国物理声学公司（PAC）是一家专注于声发射技术研究的公司，它的创立者是来自贝尔实验室的科学家SotiriosJ.Vahaviolos博士。作为行业的领先者，PAC公司在声发射技术方面拥有众多专利。在过去的几十年间，该公司研发了多款便携式声发射泄漏检测仪，如PAC5110、PAC5120、VPACII和多通道泄漏检测系统。在2001年，美国物理声学公司研发出VPAC5131阀门泄漏定量检测仪。该检测仪可以在线检测阀门泄漏故障，被广泛使用在石油、化工、电厂等领域。由于该检测仪携带方便，测量简单，英国BP石油公司采购了VPAC5131，并应用在石油、化工等领域的阀门泄漏检测10。VPACII是目前最新的便携式声发射泄漏检测仪。它由两个声发射传感器、VPACII单元、导波杆、4节AA电池、蓝牙USB迷你适配器等组成。两个声发射传感器的型号分别为D9203-IS和VS9203，这两个传感器都是高频传感器，频率响应范围都为100kHz～600kHz，在实际使用中，根据现场环境决定使用哪个传感器。在检测阀门时，需要打磨掉阀门表面的铁锈或油漆，然后把耦合剂涂在传感器表面，分别测量阀门3上下游和阀门本体这三个点的声发射信号。VPACwin软件会根据这三个点的读数，结合阀门的类型、公称管径、压力差等参数，判断阀门是否泄漏以及泄漏率的大小。当VPACII检测气体泄漏时，最低可以检测到1L/min的泄漏率。加拿大的Scientech公司研发的StressWave应力波分析技术可用于阀门泄漏检测。该技术由应力波传感器、应力波数据采集卡SWANguard和应力波数据显示分析软件LX三部分组成。Scientech研发的应力波传感器拥有专利技术，它采用的是非常精密的、高阻尼、高可重复性的共振频率，是应力波状态检测解决方案所必须的关键部件。应力波传感器的重量为90g，共振频率为38kHz，输出阻抗为50Ω，供电电压为22～30VDC，使用温度范围为-50℃～120℃。采用外部安装的方式将应力波传感器安装在阀门上，共有三种安装方式，分别为螺栓安装、环氧安装和铰轴安装。对于安装位置的选择，首先考虑的是安装的方便性，因为应力波传感器仅需要一个能够使声波在设备和传感器之间传导的连接路径即可。应力波数据采集卡SWANguard是智能化的状态监测模块，负责数据的测量和采集。应力波数据显示分析软件LX是以诊断和评估为目的的综合性分析工具，包含FFT(快速傅里叶变换)、直方图和运行记录等分析功能。在阀门泄漏检测应用中，通过应力波能量和柱状图确定阀门是否泄漏。当阀门泄漏时，应力波能量会升高，柱状图会扭曲；泄漏率增加时，应力波能量也增加，并且柱状图会更加扭曲。该公司提供的文档中提到应力波技术可以检测到极少量的泄漏，但是，没有给出具体泄漏率的大小。 MIDAS仪表是一款手持式阀门泄漏检测仪。该仪表由声发射传感器、导波杆、个人数字助手（PDA）等组成。声发射传感器采集到的数据通过蓝牙上传到个人数字助手。个人数字助手上的软件分析和处理数据，并显示分析结果。MIDAS仪表的使用温度范围为-20℃～50℃，并可以检测到低至100ml/min的泄漏率。声发射传感器的使用范围为-50℃～125℃，当阀门表面温度不在传感器的使用温度范围内时，可以用导波杆连接阀门和传感器，从而保护传感器。MIDAS仪表在使用时先用传感器检测6个点读数，这6个点分别为：环境背景噪声、阀门上游两个点、阀体、阀门下游两个点。然后，综合这六个点的读数计算出泄漏率，判断阀门是否泄漏，并生成历史统计表，以便查看。 除了这三家公司的研究成果，许多学者和专家也进行了用声发射检测阀门泄漏的研究。1998年，使用声发射传感器检测了口径为25.4mm的球阀、当泄漏介质为气体时的声发射信号特征。结果表明，声发射传感器可以在工业环境下检测到压强为110.3kPa、泄漏率低至0.2L/min时的泄漏信号，通过频谱分析可以将泄漏信号和背景噪声区分开来，并指出低频带的声发射传感器（频率范围20～100kHz）对0.2L/min的泄漏率更敏感。2005年，利用声发射技术和神经网络研究了核电站止回阀在压力为0.3、0.6、0.9MPa时，阀瓣磨损和异物干扰两种故障模式下的声发射信号特征。研究结果表明，阀瓣磨损的峰值频率为225kHz，异物干扰的峰值频率为100kHz，因此，可以利用频谱图区分这两种故障模式。使用AE幅值、RMS值、压力、能量以及两个特征频率作为神经网络的训练参数，可以计算出阀瓣磨损和异物干扰的尺寸，误差小于26%。2006年，Sang-GukLee等人用声发射检测技术研究了口径都为4英寸的蒸汽阀和球阀在压力为34.475kPa～55.16kPa，泄漏率为0ml/min、800ml/min、1500ml/min时的声发射信号特征。研究结果显示，声发射信号在不同的泄漏率、压力、泄漏途径时会表现出不同的特征，验证了声发射技术用于阀门内漏检测的可行性。

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      我国从1973年开始研究声发射检测技术，直到20世纪90年代才将声发射检测技术用于阀门泄漏检测。1996年，通过理论分析和实验，研制了阀门泄漏检测仪。经过实践应用，该检测仪可以区分阀门的漏与不漏或者微漏。简单介绍了部分硬件电路，没有提到阀门泄漏检测仪的组成和使用方法。此外，也没有提到具体的阀门型号、压力、泄漏率等相关实验参数。2002年，将声发射检测技术应用于电厂阀门密封性的检测。其研制的声发射检漏仪由传感器、前置放大器、滤波器、主放大器、门槛电路、微处理器、显示屏和耳机组成。在电厂的阀门密封性检验中，该声发射检漏仪可以判断阀门是否泄漏。但是，没有提到测试时的压力、泄漏率等实验参数，也没有提到检漏仪的使用方法。2003年，分析了阀门内漏时声源的数学模型，并通过泄漏实验验证了该数学模型，得出当泄漏率大于600ml/min时，阀门泄漏声发射信号幅值与泄漏率取对数后呈线性关系。2006年，采用两个声发射传感器采集阀门泄漏信号，利用DSP技术进行频谱分析，将泄漏谱在频域上相减，以减小噪声对泄漏信号的影响，实现了弱小泄漏的有效检测。但是，没有提到弱小泄漏的具体泄漏率大小。2011年，强使用美国物理声学公司的VPAC系统检测了阀门本体、阀门上游和阀门下游这三个点在阀门泄漏时的声发射信号。结果表明，阀门泄漏时，阀体上测得的信号幅值比阀门上游和阀门下游的大，也比阀门关闭时的大，据此可以判断阀门是否泄漏。2012年，研究了球阀气体泄漏的声发射特征。针对声发射信号在检测中易受环境噪声干扰的问题，设计了50Hz陷波电路抑制工频干扰，并在调理电路中配备10kHz～60kHz的带通滤波器，以减小环境噪声的影响。编制LabVIEW程序对采集的声发射信号进行幅值谱和功率谱分析。结果表明，随着泄漏率的增加，在幅值谱中27kHz对应的幅值也增加，并且其研制的系统能测试出泄漏率低于60ml/min的泄漏状态。2013年，以氮气作为泄漏介质，研究了口径为50mm的球阀和截止阀，在压力为0.4、0.6、0.8MPa，泄漏率为6.25L/min～18.75L/min时的声发射信号特征，并应用基于小波包理论的信号分析与处理方法对内漏信号进行能量分析。结果表明，声发射信号的RMS值与球阀气体体积内漏率成双对数关系。2015年，搭建了气体截止阀内漏检测实验装置，研究泄漏介质为空气，压力为0.1MPa～0.7MPa，泄漏率为6L/min～78L/min时的声发射信号特征参数的分布规律。结果表明，阀门泄漏率与声发射信号振幅、声发射信号平均信号电平ASL的关系均为指数关系，泄漏率与声发射信号能量、声发射信号均方根AERMS的关系均为对数关系。基于大量数据，拟合出泄漏率与信号均方根的函数关系式。目前的研究存在两个问题：（1）能够检测到的泄漏率大多比较大，例如，大多在1L/min以上；（2）没有披露对现场噪声的处理方法。为了解决以上两个问题，本文搭建实验平台，基于实验采集大量数据，分析泄漏率小于1L/min时的声发射信号特征，并研究其相应的去噪方法。阀门的泄漏等级分为六级，Ⅰ级的泄漏量最大，Ⅵ级的泄漏量最小。通常选用Ⅳ级泄漏来判断阀门是否合格。GB/T4213-92规定，对于公称直径小于100mm的中小口径阀门，其Ⅳ级允许泄漏率要小于500ml/min。对于泄漏率小于500ml/min的泄漏，我们称之为小泄漏。目前人们用声发射技术主要检测阀门泄漏率较大的情况，例如，泄漏率都在1000mL/min以上，而没有研究阀门小泄漏的情况。同时，人们没有披露泄漏检测中数据处理方法的具体技术细节。为此，需要研究阀门小泄漏的检测技术，这对于实际应用具有重要意义。

     基于声发射技术的阀门泄漏检测包含三部分内容，分别是：泄漏信号与泄漏率规律研究、阀门泄漏检测系统研制和阀门泄漏检测系统标定考核。本文完成第一部分内容，即泄漏信号与泄漏率规律研究。主要研究内容为：（1）搭建阀门泄漏检测实验平台，采集多种型号的阀门，在不同压强、不同阀门公称通径、不同泄漏率时的实验数据。（2）确定阀门泄漏声发射信号的频带，并分析压强、阀门公称通径、阀门类型对阀门泄漏声发射信号的影响。（3）分别从时域和频域两个角度提取阀门泄漏声发射信号特征量，得到时域能量和频域面积这两个特征量。（4）研究特征量和泄漏率之间的关系。对时域能量和泄漏率、频域面积和泄漏率分别进行拟合，得到时域能量和泄漏率、频域面积和泄漏率之间的线性关系。（5）针对时域能量和泄漏率、频域面积和泄漏率这两个线性关系，比较它们的相同点和不同点，分析它们的优缺点。

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