[发明专利]双基阵数据融合电站锅炉四管泄漏被动声测定位方法

说明书

技术领域

本发明属于锅炉承压管泄漏监测技术领域，尤其涉及一种双基阵数据融合电站锅炉四管泄漏被动声测定位方法。

背景技术

火力发电机组的锅炉四管包括：水冷壁、过热器、再热器和省煤器受热面管道。锅炉四管泄漏一直是困扰火电机组安全生产的一大难题，进行锅炉四管爆管早期预报，在其还未发展成为破坏性爆漏之前及时发现泄漏，并确定泄漏点的位置。对于妥善安排停炉、缩短检修时间、减少经济损失有重大意义。

目前，国内外(参见专利“Acoustic Leak Detection System”，US4960079、“锅炉承压管泄漏在线监测仪”，CN2253829)炉管泄漏检测装置采用大量布置测点覆盖锅炉受热面，在滤掉锅炉背景噪声后检测泄漏声的声压级大小和泄漏声的频谱特征对泄漏是否发生加以诊断。若某测点发生报警，则确定泄漏源位于该测点为圆心，10米为半径的半球空间内，所以装置的主要作用还是判断泄漏并确定泄露的受热面，并不能定位到具体的管排上。对于泄漏孔径1～4mm，检修任务则往往需要花费大量的人力和时间，其面临的重大技术难题是解决泄漏源的精确定位问题。

通过将传声器组成阵列接收泄漏信号，经过对声信号的互相关处理得出声音到达不同位置传声器的时间差，再根据目标与基元位置之间的几何关系可以确定出其泄漏位置。但是单个声学基阵的探测范围小、精度低，特别是其定距误差很大，有时几乎无法实现。

发明内容

本发明的目在于：提供一种双基阵数据融合电站锅炉四管泄漏被动声测定位方法，实现电站锅炉四管泄漏的精确定位。

技术方方案是：一种双基阵数据融合电站锅炉四管泄漏被动声测定位方法，其特征是所述方法包括下列步骤：

步骤1：在锅炉内布置由多层测点组成的传声器阵列，相邻两层传声器阵列组成双基阵，每层传声器阵列由M₁、M₂、M₃和M₄四元传声器构成四元正四方阵；

步骤2：根据传声器阵列测得的数据，计算泄漏位置对应于四元正四方阵传声器阵列的方位角和俯仰角；

步骤3：利用计算得到的泄漏位置相邻两层的四元正四方阵传声器阵列的方位角和俯仰角，求得两组泄漏位置解和方差；

步骤4：对所述两组泄漏位置解和方差进行加权最小二乘法融合处理，得到双基阵数据融合的泄漏定位解。

所述四元正四方阵传声器阵列的传声器包括紧固在传声器前面的前置放大器。

所述计算泄漏位置对应于四元正四方阵传声器阵列的方位角和俯仰角的具体方法是：

其中，θ、r分别表示泄漏位置的方位角、俯仰角和目标斜距；τ_ij表示传声器M_i到M_j距泄漏源的时间迟延差，即d_ij＝SM_i-SM_j＝cτ_ij，d_ij表示传声器M_i到M_j距泄漏源的距离差，i＝1，2，3，4，j＝1，2，3，4；S表示泄漏源，c为声速，L为四元正四方阵的特征尺寸。

所述求得两组泄漏位置解和方差的具体方法是：

其中，x₁、y₁、z₁，θ₁、r₁分别泄漏源在相邻两层的四元正四方阵传声器阵列中的一层的直角坐标系和球坐标系位置；x₂、y₂、z₂，θ₂、r₂分别泄漏源在相邻两层的四元正四方阵传声器阵列中的另一层的直角坐标系和球坐标系位置；σ表示相应方差，σ_τ表示时间迟延估计测量误差。

所述对所述两组泄漏位置解和方差进行加权最小二乘法融合处理的具体方法是：