申请/专利权人：四川升拓检测技术股份有限公司

申请日：2017-12-07

公开（公告）日：2020-03-20

公开（公告）号：CN108061756B

主分类号：G01N29/04(20060101)

分类号：G01N29/04(20060101);G01B17/02(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.03.20#授权;2018.06.15#实质审查的生效;2018.05.22#公开

摘要：本发明公开了基于冲击弹性波的炉体衬砌无损检测方法，包括以下步骤：a在炉体表面确定测点位置、激振位置；b在测点位置安装传感器，在激振位置安装激振装置；启动激振装置进行激振，通过传感器采集振动信号；c对振动信号进行解析，保存解析条件和解析结果；d采用相同的激振装置，在一段时间后，在与步骤a中相同的测点位置、激振位置重复步骤b～c，采用与步骤c中相同的解析条件进行解析；e对不同时间所获得的解析结果进行趋势性分析，得到炉体衬砌厚度的变化趋势，判断炉体安全性。本发明用以解决现有技术中难以精确的对炉体衬砌进行无损检测的问题，实现为炉体衬砌状态的判断提供充分依据的目的。

主权项：1.基于冲击弹性波的炉体衬砌无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：（a）在炉体表面确定测点位置、激振位置；（b）在测点位置安装传感器，在激振位置安装激振装置；启动激振装置进行激振，通过传感器采集振动信号；（c）对振动信号进行解析，保存解析条件和解析结果；（d）采用相同的激振装置，在一段时间后，在与步骤（a）中相同的测点位置、激振位置重复步骤（b）~（c），采用与步骤（c）中相同的解析条件进行解析；（e）对不同时间所获得的解析结果进行趋势性分析，得到炉体衬砌厚度的变化趋势，判断炉体安全性。

全文数据：基于冲击弹性波的炉体衬砌无损检测方法技术领域[0001]本发明涉及炉体检测领域，具体涉及基于冲击弹性波的炉体衬砌无损检测方法。背景技术[0002]高炉是钢铁生产中的重要环节，其安全状态具有至关重要的意义。在生产过程中，由于铁水、矿渣等熔融物的流动，会对高炉内衬产生侵蚀，使得衬砌厚度逐渐变薄。同时，由于炉内温度变化等原因，在衬砌内部还可能产生径向和环向裂缝，进而加剧衬砌的侵蚀过程。当炉衬的侵蚀达到一定程度后，不仅使得炉衬的隔热性能降低，增加燃料消耗，严重时还可能烧穿炉壳，造成极其严重的安全事故。另一方面，由于高炉是一个连续生产密闭容器，加上高温、高压和多烟尘的环境，因此对内衬侵蚀状况的检测比较困难，尤其是高炉的炉缸炉底部位，长期处于高温熔融态渣铁环境下工作，检测内衬的侵蚀程度就更加困难。[0003]目前，为了准确的检测高炉内衬的侵蚀变化，国内外研究人员开发了多种检测技术，如多头热电偶法、电阻法、电容法、超声波法、热流检测法、模型推断法等。但均存在相应的不足，尚未形成一种普遍认可的可靠的方法。近年来基于冲击弹性波的检测方法在很多行业得到了广泛的关注，也有研究者利用该方法检测高炉衬砌的厚度。该方法通过用锤敲击炉壳等方式在炉外表面激发冲击弹性波，弹性波信号在遇到内测表面或者裂缝面后会发生反射。通过接收该反射信号，并根据测试信号返回所需的时间即可推算炉壁的厚度。然而，现有技术中对于高炉衬砌厚度的冲击弹性波测试，存在许多无法攻克的难题：（1传播波速的确定。由于高炉炉壁主要由炉壳和砖衬组成，其弹性波速有较大的差异，一般来说钢质炉壁的弹性波P波波速约为5500ms左右，碳砖的P波波速则在2000〜2500ms。由于砖衬也是复合材料，而且检测通常在热态时进行。因此，实际操作中想要合理准确地确定计算波速较为困难。（2反射时间的确定。在实际检测的激发信号中，常常会出现激振信号与反射信号混在一起，难以区分反射信号及到达时刻的情景，此时弹性波反射所花时间的确定就会非常困难。此外，高炉的炉衬包括炉壳和砖衬厚度变化较大。当有侵蚀时，最小厚度可能低于0.3m。而在炉缸位置，炉衬的厚度可以超过2m，从而导致反射信号的判断非常难度。[3]周围边界的影响。在炉缸、炉腹等容易产生破损的地方，往往有铁口、渣口、风机口等设施。激振产生的弹性波在这些设施的边界也会产生反射，该反射波通常以表面波为主，对壁厚的直接测试有不可忽略的影响。综上，现有技术中对于高炉炉体衬砌的检测技术受各种条件制约，难以精确且无损的判断高炉炉体损伤情况。发明内容[0004]本发明的目的在于提供基于冲击弹性波的炉体衬砌无损检测方法，以解决现有技术中难以精确的对炉体衬砌进行无损检测的问题，实现为炉体衬砌状态的判断提供充分依据的目的。[0005]本发明通过下述技术方案实现：[0006]基于冲击弹性波的炉体衬砌无损检测方法，包括以下步骤：[0007]a在炉体表面确定测点位置、激振位置；[0008]b在测点位置安装传感器，在激振位置安装激振装置；启动激振装置进行激振，通过传感器采集振动信号；[0009]C对振动信号进行解析，保存解析条件和解析结果；[0010]d采用相同的激振装置，在一段时间后，在与步骤a中相同的测点位置、激振位置重复步骤b〜c，采用与步骤c中相同的解析条件进行解析；[0011]e对不同时间所获得的解析结果进行趋势性分析，得到炉体衬砌厚度的变化趋势，判断炉体安全性。[0012]针对现有技术中难以精确的对炉体衬砌进行无损检测的问题，本发明提出一种基于冲击弹性波的炉体衬砌无损检测方法，本方法首先在炉体表面确定合适的测点位置、激振位置，再在测点位置安装传感器、在激振位置安装激振装置开始进行激振，激振装置对炉体表面进行激振，在炉体内产生弹性波，由传感器对弹性波信号进行接收，之后对传感器接收到的弹性波信号进行解析，将解析条件和解析结果都进行保存备用。之后经过一段时间以后，在相同的激振位置采用相同的激振装置进行激振，并在相同的测点位置进行接收，因此能够得到经过一段时间之后的一组新的测试结果，使用同样的解析条件进行解析并记录下来。上述步骤中采用相同的解析条件，在相同的测点位置和激振位置进行激振，充分保证了激振条件的一致性，使得反射信号的变化仅仅与炉体衬砌有关，反射信号的变化就反映了炉壳、炉衬的状态变化。因此本方法通过对不同时间所获得的解析结果进行趋势性分析，就能够得到炉体衬砌厚度的变化趋势，以此为根据即能够判断出炉体安全性。本方法很大程度上避免了在解析过程中的人为因素、以及其他不确定因素的影响，最大程度保障了分析结果的客观性。尽管本方法不直接给出衬砌厚度、衬砌裂缝的有无和位置，但通过不同时期测试的结果的变化趋势和程度，本领域技术人员即可以以此为依据推导出衬砌被侵蚀的速率、裂缝的生成与发展状态，进而为高炉衬砌的状态评估提供可靠的依据，实现对高炉衬砌无损检测的效果。[0013]优选的，步骤C中的解析包括：以振动信号为基函数的相关分析、快速傅立叶分析、最大熵法分析。本方案中的三种分析方法能够相对简单快速的对振动信号进行处理，得到有利于进行趋势性分析的解析结果。[0014]优选的，所述解析包括计算以振动信号为基函数的相关分析、快速傅立叶分析、最大熵法分析中的特征参数。即是在对振动信号的解析过程中，除了对振动信号进行上述三种运算外，还对三种运算中的特征参数进行计算与提取，以便于更加精确的对不同时间的振动信号进行趋势性的分析，使得炉体衬砌厚度的变化趋势更加清晰。[0015]优选的，所述特征参数包括检测项目、测点位置、测试日期、解析日期、激振次数、每次测试不同激振次数得到数据的统计参数中的一种或多种。通过本方案能够便于在对多个炉体进行长期监测时的数据独立性，使得本方法能够用于大规模的炉体检测。[0016]优选的，所述特征参数中的激振次数包括每次激振时的:激振信号最大振幅;激振信号首波半波时间、快速傅立叶分析中最高阶对应的时刻、测试范围内快速傅立叶分析次高阶时刻、测试范围内快速傅立叶分析次高阶相对最高阶幅值比、测试范围内快速傅立叶分析第三阶时刻、测试范围内快速傅立叶分析第三阶相对最高阶幅值比、最大熵法分析最高阶时刻、测试范围内最大熵法分析次高阶时刻、测试范围内最大熵法分析第三阶时刻、测试范围内最大反射信号与激振信号时刻差、测试范围内最大反射信号与激振信号幅值比、测试范围内次大反射信号与激振信号时刻差、测试范围内次大反射信号与激振信号幅值比中的一种或多种。即是对每次检测时，针对不同激振次数所产生的弹性波进行相关分析、快速傅立叶分析、最大熵法分析后，提取不同激振次数下的上述数据中的一种或多种，作为判断炉体衬砌厚度变化趋势的参数，检测人员可以根据实际需要选取合适的参数，提高本发明的适用范围和使用灵活性。[0017]优选的，所述统计参数包括平均值和标准偏差。[0018]优选的，进行N次步骤d，其中N多2。即是进行N次的激振，每次激振都距离前一次一段时间，从而获得更加长久稳定的检测结果趋势。[0019]优选的，步骤d中所述一段时间为固定时长。即是固定相邻两次检测之间的时间，定期对炉体进行检测，以此得到连续的检测结果，降低炉体发生安全事故的可能性。[0020]优选的，还包括在炉体表面对测点位置、激振位置进行标记。确保间隔一段时间后仍然能够使得传感器、激振装置安装在相同位置进行检测，进一步降低本方法的误差。[0021]优选的，所述激振装置通过磁性卡座安装在激振位置。便于将激振装置快速的安装在铁质炉壳上，提高检测效率，同时也易于简单快速的进行拆卸。[0022]本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：[0023]本发明基于冲击弹性波的炉体衬砌无损检测方法，很大程度上避免了在解析过程中的人为因素、以及其他不确定因素的影响，最大程度保障了分析结果的客观性。尽管本方法不直接给出衬砌厚度、衬砌裂缝的有无和位置，但通过不同时期测试的结果的变化趋势和程度，本领域技术人员即可以以此为依据推断出衬砌被侵蚀的速率、裂缝的生成与发展状态，进而为高炉衬砌的状态评估提供可靠的依据，实现对高炉衬砌无损检测的效果。附图说明[0024]此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：[0025]图1为本发明具体实施例中激振信号半周期变化趋势；[0026]图2为本发明具体实施例中快速傅立叶分析1阶周期变化趋势；[0027]图3为本发明具体实施例中最大熵法分析1阶周期变化趋势；[0028]图4为本发明具体实施例中相关分析反射时间差的变化趋势。具体实施方式[0029]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。[0030]实施例1:[0031]基于冲击弹性波的炉体衬砌无损检测方法，包括以下步骤：（a在炉体表面确定测点位置、激振位置；（b在测点位置安装传感器，在激振位置安装激振装置;启动激振装置进行激振，通过传感器采集振动信号；（c对振动信号进行解析，保存解析条件和解析结果；d采用相同的激振装置，在一段时间后，在与步骤a中相同的测点位置、激振位置重复步骤b〜（c，采用与步骤c中相同的解析条件进行解析；（e对不同时间所获得的解析结果进行趋势性分析，得到炉体衬砌厚度的变化趋势，判断炉体安全性。[0032]实施例2:[0033]基于冲击弹性波的炉体衬砌无损检测方法，在实施例1的基础上，步骤c中的解析包括：以振动信号为基函数的相关分析、快速傅立叶分析、最大熵法分析。所述解析包括计算以振动信号为基函数的相关分析、快速傅立叶分析、最大熵法分析中的特征参数。所述特征参数包括检测项目、测点位置、测试日期、解析日期、激振次数、每次测试不同激振次数得到数据的统计参数中的一种或多种。所述特征参数中的激振次数包括每次激振时的：激振信号最大振幅;激振信号首波半波时间、快速傅立叶分析中最高阶对应的时刻、测试范围内快速傅立叶分析次高阶时刻、测试范围内快速傅立叶分析次高阶相对最高阶幅值比、测试范围内快速傅立叶分析第三阶时刻、测试范围内快速傅立叶分析第三阶相对最高阶幅值比、最大熵法分析最高阶时刻、测试范围内最大熵法分析次高阶时刻、测试范围内最大熵法分析第三阶时刻、测试范围内最大反射信号与激振信号时刻差、测试范围内最大反射信号与激振信号幅值比、测试范围内次大反射信号与激振信号时刻差、测试范围内次大反射信号与激振信号。步骤d中所述一段时间为固定时长。还包括在炉体表面对测点位置、激振位置进行标记。所述激振装置通过磁性卡座安装在激振位置。通过本方法对某冶炼钢炉在连续的十个月内进行了十次测试、并计算出其中一些典型参数值，如下表所示：[0034][0035]上表中，服、？?11、腿組、1^乂分别表示激振信号半周期、快速傅立叶肿1'分析1阶周期、最大熵法MEM分析1阶周期、相关分析反射时间差，单位均为ms，并得出了对应的典型参数变化曲线，通过附图1至4分别表示。本领域技术人员通过相关曲线，能够得出检测结果趋势处于基本可控的范围内，因此准确推断出本炉体目前运行状态良好，衬砌厚度无明显缺陷或破损，本实施例中所得到的数据也能够为后续持续稳定的检测提供充分的数据支撑与依据，一旦衬砌厚度在某个月内发生突变，检测人员即能够快速的获知，从而极大的降低了高炉炉体运行过程中的安全隐患。[0036]以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.基于冲击弹性波的炉体衬砌无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：a在炉体表面确定测点位置、激振位置；b在测点位置安装传感器，在激振位置安装激振装置；启动激振装置进行激振，通过传感器采集振动信号；c对振动信号进行解析，保存解析条件和解析结果；⑹采用相同的激振装置，在一段时间后，在与步骤a中相同的测点位置、激振位置重复步骤⑹〜c，采用与步骤c中相同的解析条件进行解析；e对不同时间所获得的解析结果进行趋势性分析，得到炉体衬砌厚度的变化趋势，判断炉体安全性。2.根据权利要求1所述的基于冲击弹性波的炉体衬砌无损检测方法，其特征在于，步骤c中的解析包括:以振动信号为基函数的相关分析、快速傅立叶分析、最大熵法分析。3.根据权利要求2所述的基于冲击弹性波的炉体衬砌无损检测方法，其特征在于，所述解析包括计算以振动信号为基函数的相关分析、快速傅立叶分析、最大熵法分析中的特征参数。4.根据权利要求3所述的基于冲击弹性波的炉体衬砌无损检测方法，其特征在于，所述特征参数包括检测项目、测点位置、测试日期、解析日期、激振次数、每次测试不同激振次数得到数据的统计参数中的一种或多种。5.根据权利要求4所述的基于冲击弹性波的炉体衬砌无损检测方法，其特征在于，所述特征参数中的激振次数包括每次激振时的:激振信号最大振幅;激振信号首波半波时间、快速傅立叶分析中最高阶对应的时刻、测试范围内快速傅立叶分析次高阶时刻、测试范围内快速傅立叶分析次高阶相对最高阶幅值比、测试范围内快速傅立叶分析第三阶时刻、测试范围内快速傅立叶分析第三阶相对最高阶幅值比、最大熵法分析最高阶时刻、测试范围内最大熵法分析次高阶时刻、测试范围内最大熵法分析第三阶时刻、测试范围内最大反射信号与激振信号时刻差、测试范围内最大反射信号与激振信号幅值比、测试范围内次大反射信号与激振信号时刻差、测试范围内次大反射信号与激振信号幅值比中的一种或多种。6.根据权利要求4所述的基于冲击弹性波的炉体衬砌无损检测方法，其特征在于，所述统计参数包括平均值和标准偏差。7.根据权利要求1所述的基于冲击弹性波的炉体衬砌无损检测方法，其特征在于，进行N次步骤⑹，其中N彡2。8.根据权利要求7所述的基于冲击弹性波的炉体衬砌无损检测方法，其特征在于，步骤⑹中所述一段时间为固定时长。9.根据权利要求1所述的基于冲击弹性波的炉体衬砌无损检测方法，其特征在于，还包括在炉体表面对测点位置、激振位置进行标记。10.根据权利要求1所述的基于冲击弹性波的炉体衬砌无损检测方法，其特征在于，所述激振装置通过磁性卡座安装在激振位置。

百度查询： 四川升拓检测技术股份有限公司 基于冲击弹性波的炉体衬砌无损检测方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD