锅炉炉管泄漏检测方法及装置研究

　　本书较全面地研究了锅炉炉管泄漏声学检测技术及其应用方式，包括声学检测的基本概念与原理、 锅炉炉管泄漏特性研究、 锅炉声发射与传播特性、 声信号的数字化处理与分析、 锅炉炉管泄漏声源定位方法、 便携式锅炉炉管泄漏噪声检测系统、 系统检测实例、 锅炉炉管泄漏声学检测规程等， 以及相应装置开发和应用成果。 本书反映了当前新的锅炉炉管泄漏定位技术， 具有较强的新颖性、 系统性、 实用性。 本书介绍的装置开发和应用内容填补了领域内的空白， 对后续装置的设计和改良有重要借鉴意义。全书共 ９ 章， 递进式地从锅炉特性、 声学检测技术介绍至检测装置的实现方法， 理论研究与实际应用紧密结合， 既可供工业无损检测领域人员学习， 也可供锅炉设计、 使用、 维护的工程技术人员和现场操作人员参阅； 亦可动力工程、 电子与通信工程等专业师生作为参考。

　　彭小兰中南大学获工学硕士、博士学位，高级工程师。先后任湖南省特种设备检验检测研究院锅炉部副部长、科技发展部副部长。从事电站锅炉一线检测工作8年。主持过三项国家质检总局科技计划类项目和一项湖南省科技厅项目，其中两项分别获国家质检总局“科技兴检”奖三等奖和湖南省科技进步奖三等奖。曾先后多次主持或参与国家重点基础研究发展973计划、国家科技支撑计划、国家自然科学基金和国家质检公益性行业专项等科研项目。先后在《系统工程理论与实践》《振动与冲击》《中南大学学报（自然科学版）》《中国安全科学学报》和《工业锅炉》等国内外期刊上发表学术论文20余篇。在机械工业出版社已出版学术专著《有机热载体炉积炭检测技术及安全评价研究》《有机热载体运动粘度检测装置及其检测方法研究》。

前言
第 １ 章 绪论 １
１. １ 引言 １
１. ２ 声学检测技术发展史 ２
１. ２. １ 国外研究进展 ３
１. ２. ２ 国内研究进展 ４
１. ３ 锅炉炉管泄漏检测装置中的关键技术 ７
１. ４ 国内外先进声检测仪器简介 ９
１. ５ 本书的主要内容 １１
第 ２ 章 声学检测的基本概念与原理 １３
２. １ 声学检测的物理基础 １３
２. １. １ 声发射的产生 １３
２. １. ２ 连续波和脉冲波 １５
２. １. ３ 宽脉冲和窄脉冲 １６
２. １. ４ 声波的传播 １７
２. １. ５ 声源与声场的数学模型 ２４
２. １. ６ 影响声发射特性的因素 ２８
２. ２ 声信号分析与处理方法 ２９
２. ２. １ 声信号类型 ２９
２. ２. ２ 信号特性参数 ３０
２. ２. ３ 噪声的排除 ３３
２. ３ 声学检测原理 ３４
第 ３ 章 锅炉炉管泄漏特性研究 ３７
３. １ 过热器爆管失效研究 ３７
３. １. １ 过热器长期过热爆管的机理、 形式与特征 ３８
３. １. ２ 过热器泄漏防范 ３９
３. ２ 再热器爆管失效研究 ４１
３. ２. １ 再热器爆管的直接原因 ４１
３. ２. ２ 再热器爆管防范措施 ４２
３. ３ 水冷壁爆管失效研究 ４２
３. ３. １ 水冷壁爆管现象 ４３
３. ３. ２ 水冷壁爆管直接原因 ４３
３. ３. ３ 水冷壁爆管主要原因 ４３
３. ３. ４ 防止水冷壁爆管采取的措施 ４４
３. ４ 省煤器爆管失效研究 ４５
３. ４. １ 省煤器爆管现象 ４５
３. ４. ２ 省煤器爆管原因 ４５
３. ４. ３ 预防省煤器泄漏的对策 ４６
３. ５ 判定 “四管” 泄漏的方法 ４７
３. ５. １ “四管” 泄漏后的现象 ４７
３. ５. ２ 不同受热面爆漏后的参数变化比较 ４８
３. ５. ３ 总述 ５０
第 ４ 章 锅炉声发射与传播特性 ５２
４. １ 锅炉炉管泄漏声音特性分析 ５２
４. １. １ 泄漏发声模型 ５２
４. １. ２ 泄漏蒸汽流速计算 ５４
４. １. ３ 泄漏噪声声压级、 频率计算 ５４
４. １. ４ 泄漏喷流实例 ５５
４. ２ 炉内背景噪声特性分析 ５６
４. ２. １ 炉内燃烧噪声 ５６
４. ２. ２ 吹灰器噪声 ５７
４. ２. ３ 燃烧器喷流噪声 ５７
４. ３ 炉内声传播特性分析 ５８
４. ３. １ 声音在炉内的衰减 ５８
４. ３. ２ 声音在炉内的混响 ５９
４. ３. ３ 管阵列对声线的影响 ６１
第 ５ 章 声信号的数字化处理与分析 ６４
５. １ 声信号数字处理基础 ６４
５. １. １ 信号的数字化 ６４
５. １. ２ ＤＦＴ （离散傅里叶变换） ６６
５. １. ３ 数字化分析处理中的若干问题 ６９
５. １. ４ ＦＦＴ （快速傅里叶变换） ７３
５. ２ 时频分析与传输理论 ７４
５. ２. １ 声信号的时域分析 ７５
５. ２. ２ 声信号的频域分析 ７６
５. ２. ３ 信号传输理论基础 ８０
５. ３ 滤波器 ８２
５. ３. １ 滤波的基本原理 ８２
５. ３. ２ 滤波器设计 ８５
第 ６ 章 锅炉炉管泄漏声源定位方法 ８８
６. １ 定位方法综述 ８８
６. １. １ 基于输出功率的可控波束形成方法 ８８
６. １. ２ 基于高分辨率谱估计的定位方法 ９２
６. １. ３ 基于时延的声源定位方法 （ＴＤＯＡ） ９８
６. １. ４ 不同定位方法比较 １０３
６. ２ 基于时间延迟的定位方法 １０３
６. ２. １ 传感器阵列模型 １０３
６. ２. ２ 时间延迟估计方法 １０４
６. ２. ３ 定位方程解算方法 １０８
６. ３ 互相关函数求取时延的研究 １１２
６. ４ 定位误差的度量 １１７
６. ４. １ 概述 １１７
６. ４. ２ 定位误差 １１７
６. ４. ３ 概率定位误差 １１９
６. ４. ４ 几何精度稀释 １２２
６. ４. ５ 克拉美 － 罗界 １２３
第 ７ 章 便携式锅炉炉管泄漏噪声检测系统 １２４
７. １ 系统概述 １２４
７. ２ 系统组成 １２４
７. ２. １ 声音传感器 １２６
７. ２. ２ 电缆 １２９
７. ２. ３ 前置放大器 １３０
７. ２. ４ 数据采集卡 １３０
７. ２. ５ 便携式工控机 １３２
７. ３ 功能 １３３
７. ３. １ 信号采集 １３３
７. ３. ２ 频谱分析 １３３
７. ３. ３ 滤波 １３３
７. ３. ４ 互相关分析 １３５
７. ３. ５ 定位 １３６
第 ８ 章 系统检测实例 １３７
８. １ 传感器支架设计 １３７
８. ２ 区域定位试验 １３８
８. ２. １ 系统校准 １３８
８. ２. ２ 系统定位精度实验 １３９
８. ２. ３ 定位精度影响因素分析 １４１
８. ２. ４ 试验结论 １５１
第 ９ 章 锅炉炉管泄漏声学检测规程 １５３
９. １ 声学检测程序 １５３
９. ２ 设置与校准 １５４
９. ２. １ 检测门槛设置 １５４
９. ２. ２ 传感器一致性校准 １５４
９. ２. ３ 传感器间距 １５５
９. ３ 传感器的安装布置 １５５
９. ４ 预检测 １５５
９. ５ 检测方法 １５５
９. ５. １ 噪声的控制与抑制 １５５
９. ５. ２ 现场校准 １５６
９. ５. ３ 正式检测 １５６
９. ６ 数据解释与评价 １５７
９. ７ 检测标准与规范 １５８
９. ７. １ ＧＢ ／Ｔ １２６０４. ４ —２００５ 《无损检测 术语 声发射检测》 １５８
９. ７. ２ ＧＪＢ ２０４４—１９９４ 《钛合金压力容器声发射检测方法》 １５８
９. ７. ３ ＱＪ ２９１４—１９９７ 《复合材料结构件声发射检测方法》 １６１
９. ７. ４ ＪＢ ／Ｔ ７６６７—１９９５ 《在役压力容器声发射检测评定方法》 １６２
９. ７. ５ 其他国内外标准方法目录 １６３
参考文献 １６５