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應(yīng)用
美國有 90％的發(fā)電廠由煤炭，核材料，天然氣和石油提供燃料。 這些熱電廠使用不同類型的燃料來煮沸水并產(chǎn)生蒸汽，從而使渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)以產(chǎn)生電力。
一旦蒸汽通過渦輪機(jī)，必須將其冷卻回水中以供冷凝器再利用。 來自渦輪機(jī)的排出蒸汽通過將熱量傳遞給冷凝器冷卻劑（通常為冷水）而冷凝回水中。
常見的冷凝器是表面冷凝器，也稱為水冷殼管式熱交換器。
冷凝器的第二功能是通過保持適當(dāng)?shù)恼婵諄碜畲蠡瘻u輪機(jī)效率。因此，降低冷凝器的操作壓力（即增加真空度），通過增加膨脹蒸汽的焓降來增加渦輪機(jī)的電輸出。在最高真空下操作冷凝器可提高工廠效率，使工廠能夠產(chǎn)生更多電力。
當(dāng)冷凝器中發(fā)生真空泄漏時(shí)，引入必須排出的不可冷凝氣體。 氣體增加了操作壓力，從而降低了渦輪機(jī)的輸出和效率。 這些氣體還會(huì)降低蒸汽向冷卻劑的傳熱，并可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)腐蝕.
現(xiàn)行測試方法
在發(fā)電廠中使用了幾種泄漏測試方法，但最常用的方法是氦氣泄漏測試。 對于真空測試，使用高真空泵和前級泵來排空大多數(shù)氣體的系統(tǒng)。 這為質(zhì)譜儀創(chuàng)造了合適的條件。 氣體通過質(zhì)譜儀中的磁場被電離和加速，質(zhì)譜儀按質(zhì)量分離氣體分子。 這種分離允許檢測極少量的氦。 通過在冷凝器的真空部分周圍噴射將氦氣引入冷凝器系統(tǒng)。 質(zhì)譜儀放置在提取器的氣體出口處或冷凝器的真空區(qū)域內(nèi)的其他位置處。 對于壓力測試，將氦氣引入系統(tǒng)，并在外部使用嗅探探頭來探測逃逸的氦氣。
氦氣泄漏測試提供多種優(yōu)勢，包括靈敏度（10-5 至 10-7 毫升/秒），泄漏率測量，一旦發(fā)現(xiàn)密封泄漏的能力，以及正常工廠運(yùn)行期間的泄漏測試。但是，氦氣泄漏測試有幾個(gè)缺點(diǎn)：
?結(jié)果取決于運(yùn)營商。
?設(shè)備需要經(jīng)常校準(zhǔn)。
?質(zhì)譜儀在腐蝕性環(huán)境中容易損壞。
?使用一個(gè)或多個(gè)泵，以及質(zhì)譜儀或嗅探器可能需要兩個(gè)人。
?如果多個(gè)泄漏太靠近，可能會(huì)相互掩蓋多個(gè)泄漏。
?在到達(dá)嗅探器之前，氦氣可能被膜內(nèi)部堵塞或通過打開的閥門泄漏。
超聲：
一種替代測試方法由于技術(shù)改進(jìn)，超聲檢測已成為真空泄漏檢測的替代方法。 經(jīng)過NASA 在國際空間站上的測試和使用，超聲檢測技術(shù)現(xiàn)在能夠檢測所有湍流氣體和真空泄漏。 許多發(fā)電廠使用超聲波進(jìn)行冷凝器泄漏檢測。
例如，在中國的發(fā)電廠中，超聲波通過為期三年的試點(diǎn)計(jì)劃進(jìn)行測試，以發(fā)現(xiàn)冷凝器泄漏，從而提高工廠效率和發(fā)電量。百分之二十五的中國發(fā)電廠參加了測試，取得了良好的效果。 決定建立一個(gè)永久性的計(jì)劃，讓所有中國電廠人都有機(jī)會(huì)參與進(jìn)展。
超聲波檢測器通過檢測由壓力或真空泄漏的湍流產(chǎn)生的超聲波來工作。當(dāng)氣體或液體從一個(gè)較高壓力系統(tǒng)逸出到較低壓力側(cè)時(shí)，分子變得攪動(dòng)。湍流在從大約 20Hz 到100kHz 的頻譜上產(chǎn)生聲壓變化。泄漏源處的聲音的幅度或強(qiáng)度取決于許多因素，包括壓差，定向輻射圖，濕度，溫度和裂縫的物理特性。
超聲波探測器使用對 40 kHz 附近的壓力變化最敏感的換能器。檢測到的超聲波被轉(zhuǎn)換為聽覺范圍（標(biāo)稱 20 Hz – 20 kHz）并輸出到耳機(jī)。技術(shù)人員可以清楚地聽到泄漏的經(jīng)過轉(zhuǎn)換，放大，過濾的聲音。由制造環(huán)境或發(fā)電廠產(chǎn)生的 40kHz 以外的任何聲音都被超聲檢測器固有地忽略。因此，泄漏可以很容易地位于任何嘈雜的環(huán)境中。
超聲波檢測泄漏的其他優(yōu)點(diǎn)包括：
?易于使用- 只需調(diào)節(jié)小型手持式接收器的靈敏度，即可定位并查明泄漏點(diǎn);快速掃描距離最遠(yuǎn) 300 英尺的區(qū)域
?方向性- 由于低振幅和短波長，超聲波以線性路徑傳播，不會(huì)繞角落或反射;泄漏不容易掩蓋
?無校準(zhǔn)- 超聲波用于指示和定位，而不是泄漏測量。探測器堅(jiān)固耐用，適用于包括發(fā)電廠在內(nèi)的大多數(shù)腐蝕性環(huán)境
?靈敏度- 對技術(shù)的改進(jìn)使得能夠更快地找到泄漏并且更有信心，以使冷凝器系統(tǒng)在正常甚至改進(jìn)的真空水平下運(yùn)行，從而提高動(dòng)力渦輪效率
?成本- 冷凝器泄漏檢測所需的高端超聲波探測器的成本比氦氣泄漏檢測系統(tǒng)的成本低三到五倍，需要的培訓(xùn)更少，使用起來更快。在許多部署超聲波的發(fā)電廠中，技術(shù)人員全職使用掃描冷凝器，交換器和多個(gè)其他系統(tǒng)進(jìn)行超聲波檢測。發(fā)電量提高 0.01％，可在幾天內(nèi)為技術(shù)的集成和人力提供支持。
案例研究：超聲波發(fā)現(xiàn)電廠風(fēng)冷式冷凝器泄漏
一組工程師接受了使用超聲波在帶有空氣冷凝器的發(fā)電廠中進(jìn)行泄漏檢測的 培訓(xùn)。 一天的檢查發(fā)現(xiàn)管頂部，內(nèi)管和管接頭處有幾處真空泄漏。 泄漏得到修復(fù); 將真空系統(tǒng)背壓從 27 kPa 提高到 9 kPA（電廠冷凝器設(shè)計(jì)值為 13.7 kPa）。 增加的真空壓力不僅提高了冷凝器系統(tǒng)的運(yùn)行效率，而且每年減少了17,000 噸的煤耗。 僅儲(chǔ)蓄就是 220 萬美元。 發(fā)電廠的發(fā)電量也有所增加。
利用超聲檢測技術(shù)
當(dāng)檢測器不用于冷凝器真空泄漏檢測時(shí)，發(fā)電廠可以利用擁有超聲波技術(shù)的優(yōu)勢，將其應(yīng)用于各種部門和系統(tǒng)。超聲波由各種來源產(chǎn)生，可用于蒸汽疏水閥和閥門，基于狀態(tài)的監(jiān)測和電氣檢查。探測器不會(huì)僅檢測到泄漏;它是一個(gè)超聲波探測器。
基于狀態(tài)監(jiān)測關(guān)鍵軸承，電機(jī)和齒輪箱，用于指示潤滑不足，過度潤滑和過度磨損，這是對紅外和振動(dòng)分析的補(bǔ)充。超聲波優(yōu)于其他預(yù)測技術(shù)，因?yàn)樵谌魏慰陕犝駝?dòng)，加速度或熱量指示之前，故障首先出現(xiàn)在超聲波范圍內(nèi)（約40 kHz）。另外，超聲波非常快速地衰減，允許用戶精確地確定哪個(gè)部件產(chǎn)生不良超聲波。超聲波還用于診斷閥門和蒸汽疏水閥。使用超聲波接收器和堅(jiān)固的探頭附件接觸閥門的外殼。如果閥門或蒸汽疏水閥關(guān)閉，則不應(yīng)通過耳機(jī)聽到超聲波。如果聽到聲音，則會(huì)發(fā)生內(nèi)部旁路泄漏。
還可以測試電氣系統(tǒng)的電弧放電，跟蹤或電暈放電產(chǎn)生的超聲波。紅外線用于指示過大的電阻和負(fù)載異常，但超聲波用于指示泄漏電壓，這可能通過產(chǎn)生射頻干擾（RFI）或甚至導(dǎo)致變壓器，繼電器和開關(guān)設(shè)備的災(zāi)難性故障而造成麻煩。通過耳機(jī)發(fā)出嘶嘶聲或嗡嗡聲是失敗的早期跡象。像煎蛋一樣的聲音表明即將發(fā)生災(zāi)難性的失敗。
結(jié)論
提高發(fā)電效率和輸出是滿足不斷增長的用電需求的必要條件。 冷凝器中的泄漏檢測可以對產(chǎn)生的電量產(chǎn)生積極影響。氦氣泄漏檢測是一種非常靈敏的方法，可以在冷凝器系統(tǒng)中找到最小的真空或加壓泄漏。 然而，超聲探測器的靈敏度和信噪比的技術(shù)改進(jìn)提供了更快，更便攜的替代方案。 應(yīng)考慮將超聲技術(shù)集成到日常維護(hù)和可靠性任務(wù)中，以提高發(fā)電廠的發(fā)電量。
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