一种采用小波模极大值理论的锅炉汽水侧氧化膜厚度测量方法_邢林

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1、第４３卷第６期锅炉技术Ｖｏｌ．４３，Ｎｏ．６２０１２年１１月ＢＯＩＬＥＲＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＮｏｖ．，２０１２一种采用小波模极大值理论的锅炉汽水侧氧化膜厚度测量方法邢林，朱小良（东南大学能源与环境学院，江苏南京２１００９６）摘要：在锅炉汽水侧氧化膜厚度测量中，为避免传统的破坏性割管测量方法，研究了超声波无损检测方法解决该问题的可行性。在测量中用超声波对锅炉汽水侧氧化膜厚度进行检测，将检测信号进行小波变换，应用小波模极大值分析法（ＷａｖｅｌｅｔＴｒａｎｓｆｏｒｍＭｏｄｕｌｕｓＭａｘｉｍａ－ＷＴＭＭ），准确找到信号中发生奇异点位置，判断奇异点物理意义，从而精确测量超声波在氧化膜中传播

2、时间，计算出氧化膜的厚度。关键词：小波分析；超声波；小波变换模极大值；氧化膜中图分类号：ＴＨ８２１＋．１文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－４７６３（２０１２）０６－００１４－０５这样做需要耗费大量的人力、物力和时间，０前言而且不能保证有效地检查到炉管的最危险管段。长期以来，电站锅炉汽水侧管壁爆漏问题一此外，在割管后还相应地增加了焊口的数量，这直是导致国内外火电机组强迫停机的主要原因样无形中增加了锅炉在运行中的爆管机率。之一。锅炉汽水侧管壁由于蒸汽介质作用，在管随着数字信号处理的发展，超声波无损测量子内壁会形成一层致密的氧化膜。由于其传热被应用在厚度测量的领域。超声波的频率高，指向

3、热阻较大，阻隔了蒸汽介质与管壁金属间的热量性好，穿透力强，能量较高，在均匀介质中声速是恒交换，随着运行时间的增长，各管段的金属壁氧定等优点。所以在锅炉汽水侧氧化膜厚度测量中化膜呈不断增厚趋势，温度不断升高，最终导致得到广泛应用，并且开发了很多超声波测量的算管子的蠕变失效，或者氧化膜脱落阻塞而引起爆法，例如超声回波的阈值判断法和Ｆｏｕｒｉｅｒ变换检［１］管。因此准确获得锅炉汽水侧氧化膜厚度，成测超声波突变点等等。这些方法都是对超声波回为避免爆管事故的手段之一。波信号进行分析，找到信号回波的到达时刻，来计［４］上世纪８０年代后期，美国电力研究院算回波传播时间，从而推导出氧化膜厚度。虽

4、然（ＥＰＲＩ）本着以减少火力发电厂锅炉炉管超温爆实现了对厚度的测量，但是在精确度的要求上还不管事故发生率为目的，开始着手研究锅炉炉管内能满足。在微小尺度测量和精确度要求很高的应壁氧化膜无损测量技术，以及通过炉管内壁氧化用中很多方法还不能达到要求。膜厚度来监测管壁金属运行温度和进行剩余寿［２］１传统Ｆｏｕｒｉｅｒ分析方法在检测信号突变命评估，并且取得了显著的效果。点的不足从国内现行的检测手段与方法来看，检测炉管临危状态时，并没有其他更有效的手段，只有利用超声波测量氧化膜厚度，一般是求声波采用大量割管检查的方法，进行破坏性试验，以在氧化膜中的传输时间来确定，此时准确定位超炉管的蠕变量

5、、炉管内壁氧化膜的厚度、金相组声回波信号的到达时间点则是整个系统的关键。织的变化、机械性能变化等试验结果中评估出炉在整个超声波回波的波形中，回波到达的起始点管的当量温度和超温的幅度，从而计算出炉管的是一个突变信号，即是一个奇异信号。通过对奇［３］剩余寿命。异信号的检测就可以确定起始点的位置。收稿日期：２０１１－０９－１５作者简介：邢林（１９８５－），男，硕士研究生，主要从事测试计量技术及仪器的研究。第６期邢林，等：一种采用小波模极大值理论的锅炉汽水侧氧化膜厚度测量方法１５传统Ｆｏｕｒｉｅｒ分析是研究平稳信号处理的主要工具，但由于Ｆｏｕｒｉｅｒ变换是在全局上提供信号整体奇异性的描述

6、，缺乏空间局部性，因而在研究信号的奇异性时只能确定一个信号奇异性的整体性，难以确定奇异点在空间的具体位置及分布情况。若函数ｆ（ｘ）∈Ｌ１（Ｒ），则称＾ｊωｘｊωｘ〉（１）ｆ（ｗ）＝∫ｅｆ（ｘ）ｄｘ＝〈ｆ（ｘ），ｅ为ｆ（ｘ）的Ｆｏｕｒｉｅｒ变换（ＦＴ）。如果＾ｆ（ｗ）∈１（Ｒ），则可以证明ｆ（ｘ）的每一连续点上，下列Ｌ逆变换成立图２傅里叶分解后的示意图１＾ｊωｘｆ（ｘ）＝ｆ（ｗ）ｅｄｗ（２）２π∫２基于小波分析的信号突变点探测由Ｆｏｕｒｉｅｒ变换定义可知，＾ｆ（ｗ）可看成是ｆ（ｘ）在频率为ω的简谐函数ｅｊωｘ上的投影，它表征着小波分析是一种信号的时间－尺度（时间－信号ｆ（ｘ）中所含

7、有的频率为ω的分量的相对大频率）分析方法，它具有高分辨率的特点，而且在小，故称之为信号ｆ（ｘ）的频谱。虽然Ｆｏｕｒｉｅｒ变时、频两域都具有表征信号局部特征的能力，是换能够将信号的时域特征和频域特征联系起来，一种窗口大小固定不变但其形状可改变、时间窗能分别从信号的时域和频域观察，但不能把二者和频率窗都可以改变的时频局部化分析方法。［５］它在低频部分具有较高的频率分辨率和较低的有机地结合起来。这是因为信号的时域波形中不包含任何频域信息，而Ｆｏｕｒｉｅｒ谱是信号的时间分辨率，在高频部分