本安型立式儲(chǔ)罐底板聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

郭子航 趙翔 劉瑞

摘 ? ? ?要：在簡(jiǎn)要分析儲(chǔ)罐底板聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和存在問題基礎(chǔ)上，針對(duì)儲(chǔ)油洞庫、覆土油罐等爆炸危險(xiǎn)環(huán)境下的油罐底板缺陷檢測(cè)需求，提出了一種本安型聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，以分布式獨(dú)立通道檢測(cè)模塊同步采樣方案和檢測(cè)儀防爆設(shè)計(jì)為重點(diǎn)，闡述了聲發(fā)射檢測(cè)單元、數(shù)據(jù)分析單元等主要組成部分的功能和結(jié)構(gòu)。

關(guān) ?鍵 ?詞：本安型;聲發(fā)射檢測(cè);同步采樣;模塊

中圖分類號(hào)：TE988 ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? 文章編號(hào)： 1671-0460（2020）08-1723-06

Abstract： The application advantages and deficiencies of acoustic emission testing technology in storage tank floor detection were briefly analyzed. To meet the requirements of oil tank floor defect detection under explosion hazard circumstances such as underground oil storage caverns and buried oil tanks， a design scheme of intrinsically safe acoustic emission detection system for oil tank floor was put forward. Focusing on the synchronous sampling scheme of distributed independent channel detection module and explosion-proof design of detector， the structure and function of main components of the detection system were expounded， including acoustic emission testing unit and data analysis unit.

Key words： Intrinsically safe; Acoustic emission testing; Synchronous sampling; Module

作為石油化工儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的核心組成部分之一，儲(chǔ)罐發(fā)揮著存儲(chǔ)原油、成品油、石化產(chǎn)品及原料的作用，被大量地建造和使用。立式鋼制儲(chǔ)罐具有容量大，存儲(chǔ)介質(zhì)易燃易爆、易揮發(fā)、有毒性或腐蝕性等特點(diǎn)，加之其受力條件常年隨液位升降而變動(dòng)，溫、濕度等自然環(huán)境復(fù)雜多變，板材不可避免地會(huì)出現(xiàn)腐蝕、劣化、穿孔等缺陷，一旦發(fā)生介質(zhì)滲漏或泄漏，極易引發(fā)著火爆炸事故，嚴(yán)重威脅人民生命財(cái)產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境安全[1]。

美國石油協(xié)會(huì)API575-2005《現(xiàn)役常壓和低壓儲(chǔ)罐的檢驗(yàn)指南和方法》指出：鋼制儲(chǔ)罐及其附件等出現(xiàn)缺陷和失效的主要原因在于腐蝕，儲(chǔ)罐檢測(cè)的主要目的是查找腐蝕位置，確定腐蝕程度。儲(chǔ)罐的腐蝕可能出現(xiàn)在罐壁、罐頂或罐底等多個(gè)部位，其中發(fā)生在油罐底板部位的腐蝕缺陷最難發(fā)現(xiàn)、危害最大。相關(guān)資料一再表明，儲(chǔ)罐底板腐蝕是引發(fā)儲(chǔ)存介質(zhì)泄漏事故的主要誘因。隨著近年來我國在安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域立法、監(jiān)管和問責(zé)力度的不斷加大，如何安全、高效、準(zhǔn)確地檢測(cè)和評(píng)估油罐運(yùn)行狀態(tài)，確保工業(yè)生產(chǎn)和能源供應(yīng)安全，受到了廣泛關(guān)注和深入研究[2]。

1 ?儲(chǔ)罐底板檢測(cè)技術(shù)研究現(xiàn)狀

當(dāng)前國內(nèi)外對(duì)立式常壓儲(chǔ)罐底板主要采取定期的開罐檢測(cè)方式，由于此類檢測(cè)方法需要停工停產(chǎn)、騰空油罐、開罐通風(fēng)，且缺乏有效的技術(shù)手段提前確定罐底狀態(tài)以支持決策，存在作業(yè)成本高、安全風(fēng)險(xiǎn)大等缺點(diǎn)，因此儲(chǔ)油狀態(tài)下的油罐底板檢測(cè)技術(shù)成為國內(nèi)外學(xué)者及工程技術(shù)人員致力研究的前沿課題[3-4]。目前常用的儲(chǔ)油狀態(tài)下油罐底板檢測(cè)方法主要有超聲導(dǎo)波罐外檢測(cè)、罐內(nèi)機(jī)器人檢測(cè)、聲發(fā)射檢測(cè)等，而此類技術(shù)在工程上應(yīng)用，尚需解決眾多難題，如靈敏度和準(zhǔn)確性、可靠性、多種檢測(cè)環(huán)境適應(yīng)性、可操控性、防爆安全性等。超聲導(dǎo)波技術(shù)雖然檢測(cè)效率高，但由于導(dǎo)波傳播距離有限，加上儲(chǔ)液對(duì)超聲能量的吸收，目前的檢測(cè)能力僅適合檢測(cè)罐底邊緣板;罐內(nèi)機(jī)器人檢測(cè)由于其可靠性和環(huán)境適應(yīng)性不強(qiáng)，尚未被任何國家列入有關(guān)油罐檢測(cè)的技術(shù)規(guī)范，國內(nèi)也未見到相關(guān)應(yīng)用的報(bào)道[4]。

聲發(fā)射（AE）檢測(cè)是基于材料中局域源能量（塑性形變、裂紋產(chǎn)生和擴(kuò)展）快速釋放產(chǎn)生瞬態(tài)彈性波的現(xiàn)象，借助高靈敏度的聲波傳感器檢測(cè)物體發(fā)射的彈性應(yīng)力波，并將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行分析和處理，用以識(shí)別物體內(nèi)部是否存在活性聲源[5]。作為一種動(dòng)態(tài)無損檢測(cè)方法，相比于其他檢測(cè)技術(shù)，利用聲發(fā)射技術(shù)進(jìn)行油罐底板檢測(cè)（檢測(cè)原理參見圖1）時(shí)，對(duì)罐底板的平整度沒有任何限制，能夠直接檢測(cè)焊縫、拐角等相對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，并提供缺陷隨著壓力、時(shí)間等變化的連續(xù)信息。通過提取聲發(fā)射信號(hào)的特征參數(shù)，可以判斷油罐底板的缺陷狀況，為后續(xù)維修計(jì)劃的制定提供科學(xué)依據(jù)，并且大幅降低檢修成本，提高檢修效率。

目前國外只有美國物理聲學(xué)公司（PAC）和德國VALLEN公司推出了能在爆炸危險(xiǎn)環(huán)境中使用的聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng)[4]。兩家公司產(chǎn)品的組成和工作原理基本相同，以VALLEN公司的產(chǎn)品為例，其系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示。

從圖2可以看出，VALLEN公司將檢測(cè)系統(tǒng)所在環(huán)境劃分成兩部分：危險(xiǎn)區(qū)域和非危險(xiǎn)區(qū)域，危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)只布置傳感器和傳輸線，傳統(tǒng)的多通道聲發(fā)射采集設(shè)備放置在非危險(xiǎn)區(qū)域，檢測(cè)系統(tǒng)通過信號(hào)隔離安全柵為傳感器供電?？紤]到危險(xiǎn)區(qū)域到非危險(xiǎn)區(qū)域有一定距離，傳統(tǒng)的傳感器信號(hào)直接輸出遠(yuǎn)傳難以滿足需要，VALLEN公司為該系統(tǒng)配置了具有前置放大功能的本安型傳感器，以保證危險(xiǎn)區(qū)域中的檢測(cè)安全。此類檢測(cè)系統(tǒng)可較好地應(yīng)用于地面露天油罐檢測(cè)，但對(duì)于儲(chǔ)油洞庫和覆土油罐的檢測(cè)，仍存在以下問題：

1）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備展開范圍大，設(shè)備連接距離長，在有限空間內(nèi)（罐室）安裝與撤收費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

2）檢測(cè)線纜過長，每個(gè)通道線纜需要60～120 m才能將信號(hào)傳遞到安全區(qū)域，導(dǎo)致整套檢測(cè)系統(tǒng)龐大、過重，難于搬動(dòng)。

3）檢測(cè)系統(tǒng)的連接端點(diǎn)過多，各單元之間過多的連接不僅帶來安全防爆問題和信號(hào)噪聲問題，頻繁的安裝與拆卸也容易導(dǎo)致接口部分損壞。

4）本安型傳感器信號(hào)最長傳輸距離為200 m。而國內(nèi)大型儲(chǔ)油洞庫罐室到洞外非危險(xiǎn)區(qū)域的平均距離遠(yuǎn)超這一長度，因此這種聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng)無法滿足洞庫油罐的檢測(cè)要求。

儲(chǔ)油洞庫和覆土油罐罐室和坑道均為1級(jí)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域，在此類區(qū)域中使用聲發(fā)射檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，主要應(yīng)考慮儀器的電氣參數(shù)是否達(dá)到防爆標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)傳統(tǒng)的多通道聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng)功耗較大的特點(diǎn)，本文提出了本安型獨(dú)立通道聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。為確保時(shí)差定位檢測(cè)準(zhǔn)確性，必須保證各獨(dú)立通道聲發(fā)射檢測(cè)儀檢測(cè)的同步性[6]，因此獨(dú)立通道聲發(fā)射檢測(cè)儀防爆設(shè)計(jì)和信號(hào)采集的同步性實(shí)現(xiàn)是本文研究的重點(diǎn)。

2本安型儲(chǔ)罐底板聲發(fā)射檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成

基于爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所檢測(cè)作業(yè)安全性、便捷性和準(zhǔn)確性的要求，本系統(tǒng)由聲發(fā)射檢測(cè)單元、數(shù)據(jù)分析單元和輔助器材三部分構(gòu)成，其設(shè)備展開如圖3所示，可集裝為4個(gè)包裝箱，根據(jù)需要組合使用。

2.1 ?聲發(fā)射檢測(cè)單元

聲發(fā)射檢測(cè)單元用于油罐罐底缺陷狀況的檢測(cè)，主要包括獨(dú)立通道聲發(fā)射檢測(cè)儀、聲發(fā)射傳感器、高強(qiáng)度磁吸固定機(jī)構(gòu)、同步電纜和附件等現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)所需設(shè)備，可獨(dú)立實(shí)現(xiàn)油罐罐底聲發(fā)射檢測(cè)功能，使用CF存儲(chǔ)卡存儲(chǔ)采集到的檢測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)支持與數(shù)據(jù)分析單元主機(jī)間的USB通信功能。本單元作業(yè)均在爆炸危險(xiǎn)環(huán)境下進(jìn)行。

2.2 ?數(shù)據(jù)分析單元

數(shù)據(jù)分析單元主要由數(shù)據(jù)處理主機(jī)和軟件程序組成，可以通過讀卡器讀取存儲(chǔ)卡中保存的現(xiàn)場(chǎng)采集信號(hào)數(shù)據(jù)，也可通過USB接口直接讀取聲發(fā)射檢測(cè)儀中的數(shù)據(jù)。通過運(yùn)行數(shù)據(jù)分析程序，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、分析和顯示，分析評(píng)估油罐底板狀態(tài)，形成檢測(cè)結(jié)果。本單元作業(yè)均在非爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所進(jìn)行。

2.3 ?輔助器材

輔助器材主要指接地電阻測(cè)試儀，用于檢測(cè)油罐接地電阻，保證檢測(cè)作業(yè)正常開展。

3 ?系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)

3.1 ?聲發(fā)射檢測(cè)儀配置數(shù)量

按照被檢油罐最大容量20 000 m?進(jìn)行設(shè)計(jì)，其直徑一般為40 m，考慮到實(shí)際建設(shè)中可能出現(xiàn)一些“非標(biāo)罐”，故確定被測(cè)油罐直徑不超過42 m。根據(jù)JB/T 10764—2007《無損檢測(cè)常壓金屬儲(chǔ)罐聲發(fā)射檢測(cè)及評(píng)價(jià)方法》規(guī)定，對(duì)罐底板進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，傳感器應(yīng)沿油罐圓周均勻安裝在罐壁靠底部同一高度的位置上，間距不宜大于13 m，建議5 000 m?以下油罐安裝4～8個(gè)，5000～20 000 m?油罐安裝8～12個(gè)（參見表1）。一般情況下每間隔10 m設(shè)置1臺(tái)獨(dú)立通道聲發(fā)射檢測(cè)儀，則最多需要12臺(tái)檢測(cè)儀同時(shí)工作[7]?？紤]檢測(cè)和攜帶的方便，可將4臺(tái)獨(dú)立通道聲發(fā)射檢測(cè)儀及與其配套的聲發(fā)射傳感器、高強(qiáng)度磁吸固定機(jī)構(gòu)、同步電纜和附件等設(shè)為1組裝箱，因此，聲發(fā)射檢測(cè)單元配備12臺(tái)獨(dú)立通道聲發(fā)射檢測(cè)儀及配套設(shè)備，分裝在3套聲發(fā)射檢測(cè)箱內(nèi)。

3.2 ?聲發(fā)射檢測(cè)單元防爆等級(jí)

依據(jù)GB 3836.1—2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備》有關(guān)規(guī)定，地面油罐區(qū)防火堤內(nèi)為1級(jí)和2級(jí)爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所，覆土油罐罐室、洞庫坑道和罐室均為1級(jí)爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所，1級(jí)爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所電氣設(shè)備可選用本安型（ib）和隔爆型（d），油罐中儲(chǔ)存油品以汽油的爆炸危險(xiǎn)性最大，屬IIA類T3組，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，考慮防爆電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)、重量和操作使用的方便性，確定在檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的聲發(fā)射檢測(cè)儀、傳感器等儀表的防爆等級(jí)不低于Ex ib IIA T3。

3.3 ?單罐檢測(cè)作業(yè)時(shí)間

單罐聲發(fā)射檢測(cè)作業(yè)時(shí)間包括展開（檢測(cè)儀布置、傳感器測(cè)試）時(shí)間、測(cè)量時(shí)間和撤收時(shí)間[8]。通常情況下，展開約需3 h左右，測(cè)量1～2 h，撤收1 h，故單罐聲發(fā)射檢測(cè)時(shí)間確定為不大于6 h。當(dāng)多罐測(cè)量時(shí)，可以并行操作以縮短時(shí)間。

3.4 ?缺陷狀態(tài)評(píng)估能力

依據(jù)JB/T 10764—2007《無損檢測(cè)常壓金屬儲(chǔ)罐聲發(fā)射檢測(cè)及評(píng)價(jià)方法》，采取聲發(fā)射源的時(shí)差定位分析和分級(jí)方法，評(píng)估油罐底板腐蝕狀態(tài)等級(jí)，并提出相應(yīng)的維修處理建議。

3.5 ?自然環(huán)境適應(yīng)性

檢測(cè)儀器的工作環(huán)境除地面油罐在露天外，覆土油罐和洞庫油罐均在油罐罐室內(nèi)，檢測(cè)作業(yè)可依據(jù)自然環(huán)境擇機(jī)進(jìn)行。因此，裝置的環(huán)境適應(yīng)性主要考慮裝置自身的工作溫度、濕度、防塵和防水要求，確定本裝置的防護(hù)等級(jí)為IP54，工作溫度為5～35 ℃，濕度為5%～80%。

4 ?聲發(fā)射檢測(cè)單元總體設(shè)計(jì)

4.1 ?聲發(fā)射檢測(cè)儀

基于DSP嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)聲發(fā)射檢測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)同步采集和本安型防爆功能。檢測(cè)儀以1 MHz頻率進(jìn)行連續(xù)采樣，但只保存超過預(yù)設(shè)閾值的聲波信號(hào)。

4.1.1 ?檢測(cè)儀同步采樣解決方案

聲發(fā)射檢測(cè)儀的采樣率為1 Msps，并以1MHz頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣?？紤]到洞庫和覆土油罐罐室內(nèi)難以接收GPS信號(hào)，無線通信手段在爆炸危險(xiǎn)環(huán)境下受到嚴(yán)格限制的實(shí)際特點(diǎn)，本文采取有線通信方式實(shí)現(xiàn)分布式采集模塊同步采樣。如圖4所示，系統(tǒng)中每臺(tái)聲發(fā)射檢測(cè)儀都內(nèi)置有頻率為1 MHz的晶體振蕩器，檢測(cè)過程中，可設(shè)置任意1臺(tái)檢測(cè)儀為主設(shè)備，只有主設(shè)備才能向同步電纜輸出1 MHz的時(shí)鐘信號(hào)，所有聲發(fā)射檢測(cè)儀共用一個(gè)1 MHz采集時(shí)鐘，主、從設(shè)備A/D采樣時(shí)鐘都從同步電纜獲取，同時(shí)1 MHz同步信號(hào)還用來協(xié)助各聲發(fā)射檢測(cè)儀的系統(tǒng)計(jì)時(shí)，保證各檢測(cè)儀計(jì)時(shí)的一致性。此方案同步誤差可控制在數(shù)十微秒，可滿足聲發(fā)射源的時(shí)差定位要求[6]。

4.1.2 ?檢測(cè)儀硬件設(shè)計(jì)

聲發(fā)射檢測(cè)儀的基本電路結(jié)構(gòu)如圖5所示，主要由信號(hào)預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)處理及A/D轉(zhuǎn)換模塊、電池及供電保護(hù)模塊、人機(jī)交互界面模塊和USB通信模塊5個(gè)部分組成。

1）信號(hào)預(yù)處理模塊

主要包括放大電路和濾波電路，其中前置放大增益為26 dB，可程控選擇啟用/禁用;信號(hào)濾波頻帶寬度為3～100 kHz。

2）數(shù)據(jù)處理及A/D轉(zhuǎn)換模塊

采用數(shù)字信號(hào)處理器作為核心控制器，DSP型號(hào)采用TMS320VC5509A音頻專用處理器。A/D轉(zhuǎn)換模塊選用高精度高可靠性芯片AD7622，單通道采樣率為1 Msps，采樣精度為16位。

3）電池及供電保護(hù)模塊

內(nèi)置鋰電池組選用福州福瑞特電子有限公司生產(chǎn)的IAFB186502S01型防爆電池，其標(biāo)稱電壓7.4 V，標(biāo)稱容量2 200 mA，最大持續(xù)放電電流1 000 mA，可通過穩(wěn)壓電路輸出3.3 V工作電壓，并設(shè)計(jì)有充電電路，充滿電后可支持檢測(cè)儀器單次連續(xù)工作2 h以上。

采用電源保護(hù)板實(shí)現(xiàn)限流、限壓等輸出保護(hù)功能，可達(dá)到本安防爆要求（詳見本文4.1.4節(jié)）。

4）人機(jī)交互界面模塊

檢測(cè)儀提供LED顯示器和按鍵作為人機(jī)交互界面，方便用戶操作。

a.輸出：采用4位數(shù)碼管顯示數(shù)值或字母，能顯示清楚當(dāng)前設(shè)備工作狀態(tài)（包括主/從機(jī)模式、采集/休息模式、當(dāng)前1 s所采集信號(hào)最高dB值、采集時(shí)間、故障類型等），其中第1位顯示模式類型，第2-4位顯示具體數(shù)據(jù)。

b.輸入：設(shè)置3個(gè)按鍵，第1個(gè)選擇模式，第2個(gè)選擇參數(shù)，第3個(gè)啟停，能完成下列基本任務(wù)：選擇主/從機(jī)模式，設(shè)置工作參數(shù)，啟動(dòng)/停止/暫停采集等。

c.開關(guān)：?jiǎn)卧O(shè)電源開關(guān)按鈕。

5）USB通信模塊

數(shù)字信號(hào)處理器TMS320VC5509A含有全速USB2.0接口，采用Cypress公司生產(chǎn)的CY7C68013單片機(jī)實(shí)現(xiàn)高速USB2.0通信接口。

4.1.3 ?檢測(cè)儀固化程序

聲發(fā)射檢測(cè)儀固化程序由主控程序、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)程序和通信程序三部分構(gòu)成。主控程序能接收按鍵輸入，按要求完成檢測(cè)儀的初始化，采樣頻率、采樣長度、電壓閾值、撞擊閉鎖時(shí)間等參數(shù)的設(shè)置，啟停采集任務(wù)，并在儀器故障或數(shù)據(jù)溢出時(shí)提供顯示告警。數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)程序在同步采集時(shí)鐘作用下，采集超過預(yù)置閾值的聲發(fā)射信號(hào)，采集過程中顯示當(dāng)前1s最強(qiáng)信號(hào)的dB值，并通過小波分析和FFT等算法，對(duì)信號(hào)進(jìn)行降噪和波形參數(shù)提取，之后分幀保存在CF存儲(chǔ)卡中，同時(shí)保存采樣時(shí)間信息。通信程序通過USB接口實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)處理單元主機(jī)的數(shù)據(jù)聯(lián)通。

4.1.4 ?檢測(cè)儀防爆設(shè)計(jì)

1）電池模塊防爆設(shè)計(jì)

電池模塊包含由2個(gè)18 650聚合物鋰離子電芯構(gòu)成的鋰電池組，單個(gè)電芯標(biāo)稱電壓3.7 V，總體電壓7.4 V，過充電狀態(tài)下最高電壓Umax=8.55 V。聚合物鋰離子電芯在發(fā)生過熱故障時(shí)會(huì)膨脹而不爆炸。電池組通過防爆保護(hù)控制電路（以下簡(jiǎn)稱保護(hù)板）向主電路板供電。保護(hù)板使用多重保護(hù)電路。

串聯(lián)1 A保險(xiǎn)絲限制持續(xù)輸出電流，保險(xiǎn)絲澆封厚度1 mm，滿足本安型防爆要求。

c.DC-DC變換器輸出端：分別并聯(lián)2個(gè)3 W （5.6±5%）V穩(wěn)壓二極管進(jìn)行電壓限制，防止因DC-DC故障導(dǎo)致輸出過高電壓。

2）主電路板防爆設(shè)計(jì)

電路板按照GB3836.4—2010提供的點(diǎn)燃曲線和數(shù)據(jù)表[9]進(jìn)行防爆設(shè)計(jì)。

主電路板電路總電容約160 μF，總電感約674 μH，電路最大功率2 W，電池組最高電壓8.55 V，根據(jù)上述規(guī)范，IIA類設(shè)備安全系數(shù)取1.5，在8.55 V下最大允許電容取1 000μF，電路總電容滿足本安型防爆要求。

IIA類設(shè)備在24 V電壓下700 μH電感最小點(diǎn)燃電流為0.8 A，取1.5倍安全系數(shù)為0.53 A，檢測(cè)儀的最大工作電流為0.23 A，滿足本安型防爆要求。

晶體振蕩器電壓3.3 V，時(shí)鐘頻率1 MHz，最大工作電流為20 mA，在輸出端串聯(lián)5.1 Ω電阻限制其輸出能量。

主電路板刷三防漆，以提高絕緣效能。

4.2 ?聲發(fā)射傳感器

傳感器選用聲華興業(yè)公司生產(chǎn)的的SR40M型聲發(fā)射傳感器（參見圖6），并采取設(shè)計(jì)加裝鋼制隔爆外殼的方法使其滿足防爆性能要求。傳感器參數(shù)詳見表2。

5 ?數(shù)據(jù)分析單元總體設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)分析單元在非危險(xiǎn)場(chǎng)所工作，主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

1）檢測(cè)工程管理

為每個(gè)油庫建立檢測(cè)工程，對(duì)被檢油罐的基本參數(shù)、檢測(cè)數(shù)據(jù)、檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合管理。

2）聲發(fā)射檢測(cè)評(píng)估

讀取、收集和匯總各聲發(fā)射檢測(cè)儀采集的檢測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行波形、特征參數(shù)和源定位分析，并采用SVM分級(jí)和時(shí)差定位相結(jié)合的綜合評(píng)價(jià)方法，評(píng)估油罐底板聲發(fā)射源活動(dòng)度[10]。

3）檢測(cè)報(bào)告生成

根據(jù)JB/T 10764—2007.《無損檢測(cè)常壓金屬儲(chǔ)罐聲發(fā)射檢測(cè)及評(píng)價(jià)方法》規(guī)定的要素內(nèi)容，生成《聲發(fā)射檢測(cè)報(bào)告》， 報(bào)告上載明油罐底板腐蝕狀態(tài)等級(jí)和維修處理建議（詳見表3），同時(shí)可根據(jù)用戶需要生成波形和特征參數(shù)圖表文檔，以便進(jìn)行進(jìn)一步的分析研究。

針對(duì)上述功能要求，本系統(tǒng)采用MATLAB和C混合編程開發(fā)基于windows10操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析程序，主要包括3大功能模塊：用戶登錄模塊、數(shù)據(jù)分析模塊和文檔生成模塊，其中數(shù)據(jù)分析模塊內(nèi)含信號(hào)定位分析、波形分析、特征參數(shù)分析等3個(gè)子模塊（詳見圖7），用以向用戶展示罐底板二維平面上的聲發(fā)射事件定位圖，各通道檢測(cè)信號(hào)的時(shí)域、頻域波形圖，上升時(shí)間、振鈴計(jì)數(shù)、能量計(jì)數(shù)、持續(xù)時(shí)間、幅值等參數(shù)隨時(shí)間變化歷程圖，以及各類參數(shù)相關(guān)關(guān)系圖等，以便用戶進(jìn)行分析[10，11]。

6 ?結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)的本安型油罐底板檢測(cè)系統(tǒng)在充分借鑒吸收國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地提出了獨(dú)立通道分布采集模塊同步采樣解決方案，并且有針對(duì)性地進(jìn)行了防爆設(shè)計(jì)，能夠滿足地面露天油罐、洞庫和覆土油罐等多種應(yīng)用場(chǎng)景檢測(cè)需求，在技術(shù)上屬于國內(nèi)外首創(chuàng)，具有系統(tǒng)集成度高、檢測(cè)安全高效、作業(yè)成本低等優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用前景十分廣闊。

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