鍋爐管道泄漏聲行為特性研究.pdf

1、電站鍋爐“四管”(水冷壁、過(guò)熱器、再熱器和省煤器)爆漏事故一直是影響火電機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要因素。用聲學(xué)方法進(jìn)行爐內(nèi)管道泄漏早期檢測(cè)是目前最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)手段，但由于對(duì)鍋爐管道泄漏聲輻射的頻譜、指向性特征，以及水冷壁邊界、換熱器管陣列和爐內(nèi)溫度場(chǎng)等復(fù)雜環(huán)境對(duì)泄漏聲傳播的影響規(guī)律等聲學(xué)行為特性認(rèn)識(shí)不清，導(dǎo)致檢測(cè)系統(tǒng)沒(méi)有足夠的聲學(xué)知識(shí)作為診斷依據(jù)，阻礙了該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，因此，研究鍋爐管道泄漏聲行為特性具有重要的學(xué)術(shù)意義和工程實(shí)用價(jià)

2、值。 本文研究了孤立管道泄漏噴流的湍流流動(dòng)規(guī)律和噴流噪聲產(chǎn)生的物理機(jī)理，對(duì)泄漏噴流的頻譜特征進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，得出了泄漏聲輻射與管內(nèi)壓力和泄漏口徑的關(guān)系。利用活塞振動(dòng)原理建立了管道泄漏口聲輻射的數(shù)學(xué)模型，得出了泄漏噴流的遠(yuǎn)場(chǎng)聲輻射指向性特征，并用電聲和泄漏聲兩種聲源進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 利用Bloch理論和反射光柵理論建立了水冷壁管陣列聲散射的數(shù)學(xué)模型，利用鏡像原理和孤立管道泄漏聲輻射的數(shù)學(xué)模型數(shù)值計(jì)算了水冷壁表面的泄漏口向爐

3、內(nèi)聲輻射的場(chǎng)分布特征。分析研究了爐膛水冷壁邊界對(duì)低頻聲場(chǎng)分布的影響和產(chǎn)生駐波的模態(tài)頻率，并用ANSYS有限元軟件對(duì)低頻噪聲的聲場(chǎng)分布進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。 利用Twersky聲散射理論、透射光柵衍射理論、法布里-珀羅干涉原理和數(shù)學(xué)疊代法，建立了泄漏聲波通過(guò)換熱器管排陣列傳播的數(shù)學(xué)模型，數(shù)值計(jì)算了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的換熱器管陣列對(duì)泄漏聲波的截止與導(dǎo)通的頻段位置及帶寬，提出了管陣列內(nèi)部管道泄漏聲傳輸?shù)摹懊@帶”和“聰帶”的概念。并用電聲譜和空氣泄

4、漏聲譜對(duì)管排陣列的聲傳輸特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明電聲譜的“聾帶”位置與理論預(yù)測(cè)值基本吻合，并與當(dāng)前國(guó)際上“聲子晶體”研究所揭示的現(xiàn)象一致。泄漏聲譜的傳輸特性在較低頻率段與理論值吻合較好，但在較高頻段偏差較大，原因是泄漏噴流與管陣列相互作用產(chǎn)生了二級(jí)聲輻射。同時(shí)得到了不同排數(shù)的聲透射特征，為泄漏源定位提供了依據(jù)。 利用Helmholtz積分方程，數(shù)值計(jì)算了泄漏聲波在通過(guò)管排陣列時(shí)，在管道表面產(chǎn)生的聲場(chǎng)分布和激發(fā)管壁共振的模態(tài)頻