Nguyên lý APR sử dụng trong Tube testing

Giới thiệu về APR trong tube testing

Phản xạ xung âm thanh (APR) là một phương pháp kiểm tra ống đã và đang dần được chấp nhận như một công cụ để kiểm tra bộ trao đổi nhiệt. Các loại bộ trao đổi nhiệt khác nhau hoạt động trong các môi trường khác nhau có các cơ chế hư hỏng khác nhau, một số các bộ trao đổi nhiệt sẽ phù hợp để kiểm tra bằng APR. Bộ trao đổi nhiệt dạng ống có cánh tản nhiệt là một ví dụ điển hình của bộ trao đổi nhiệt kiểm tra tốt nhất với APR.

Lý do APR đặc biệt hữu ích trên các thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống vây vì nó là một phương pháp kiểm tra đường ống bên trong. Trong trường hợp mà ống dễ bị hư hại bên ngoài do ăn mòn hoặc mài mòn từ các tấm đỡ, chúng ta đã có các kỹ thuật khác. Tuy nhiên, trong các bộ trao đổi ống có phiến tản nhiệt, các ống thường nằm chồng lên nhau, được hỗ trợ bởi các vây. Không có tấm đỡ và chất lỏng bên ngoài là không khí cưỡng bức, không có hóa chất ở bên ngoài ống.

Các nhà máy điện địa nhiệt chu kỳ kép thường sử dụng loại thiết bị trao đổi nhiệt này. Trong loại nhà máy địa nhiệt này, nước muối nóng làm nóng chất lỏng có nhiệt độ sôi thấp, biến nó thành hơi. Khí áp suất cao hơn này phun qua tuabin, tạo ra năng lượng. Khí áp suất thấp hơn sau đó được ngưng tụ bằng cách sử dụng các bộ trao đổi nhiệt dạng ống vây (trong trường hợp này là bình ngưng), được làm mát bằng không khí cưỡng bức qua các ống trao đổi nhiệt có dạng vây bởi các quạt lớn. Việc kiểm tra kỹ lưỡng các đường ống trao đổi nhiệt này gặp khá nhiều vấn đề khi tiếp cận bằng các kỹ thuật điện từ.

Nguyên lý APR trong tube testing

Lý thuyết đằng sau các thiết bị APR như APRIS là đưa một xung âm thanh băng rộng vào bên trong đường ống. Xung này hoạt động như một dạng “đầu dò ảo”. Miễn là xung không gặp phải các đoạn bất liên tục, nó tiếp tục truyền dọc bên trong lòng ống. Bất cứ khi nào gặp phải các vị trí bất thường — chẳng hạn như tắc ống, giãn nở (do ăn mòn thành) hoặc lỗ rỗng — một xung phản xạ sẽ được tạo ra. Các sóng phản xạ truyền ngược về đầu dò và được ghi lại để phân tích.

Nguyên lý hoạt động của phương pháp APR

Mục đích cuối cùng của việc kiểm tra ống phải là kiểm tra càng nhanh càng tốt và sau đó phân tích các phép đo nhanh chóng và sử dụng các tiêu chí khách quan. APR rất phù hợp với nhiệm vụ này trên cả hai phương diện. Xung hoạt động như một đầu dò truyền qua ống với tốc độ âm thanh, dẫn đến tốc độ kiểm tra nhanh hơn nhiều so với tốc độ của các kỹ thuật khác. Việc đo một ống chỉ mất vài giây và là phương pháp không xâm lấn, không cần đưa đầu dò vào bên trong ống. Các phép đo sau đó có thể được phân tích bằng phần mềm xử lý tín hiệu thích hợp, nhanh hơn và khách quan hơn.

Các phép đo ban đầu luôn có một mức độ dao động nhất định, do tiếng ồn xung quanh, tiếng ồn bên trong và các dao động gây ra bởi sự phản xạ của cặn bẩn còn sót lại. Do đó, bước đầu tiên trong phân tích là tìm “mức cơ sở” của tiếng ồn, xác định ngưỡng tiếng ồn. Bất kỳ phản xạ nào vượt qua ngưỡng này đều được coi là lỗi. Để hỗ trợ việc đánh giá kích thước khuyết tật, một loạt các ngưỡng được tính toán để có thể ước tính kích thước của khuyết tật bằng cách quan sát ngưỡng cao nhất vượt qua đỉnh tương ứng.

Bất liên tục khác nhau có các dạng chỉ thị khác nhau.

Ví dụ với 20 dữ liệu APR được thể hiện trong hình bên dưới. Rõ ràng, hầu hết các tín hiệu dao động gần với trục hoành, mặc dù một số biểu hiện các đỉnh lớn, có thể biểu thị lỗi. Thêm ngưỡng nhiễu âm và dương (đường màu đỏ) giúp phân biệt các dao động ngẫu nhiên với các lỗi.

Các ống được kiểm tra với APR với 20 đường ống khác nhau. Chiều dài dọc theo mỗi đường ống tính từ điểm đo được thể hiện trên trục hoành, tính bằng mét. Ngưỡng nhiễu — sự biến thiên của tín hiệu do tiếng ồn xung quanh, bên trong và tiếng ồn phản xạ — được hiển thị bằng các đường màu đỏ. Các tín hiệu với các đỉnh lớn từ trục hoành đại diện cho các lỗi.

Quan sát một trong các dữ liệu đo được cùng với các ngưỡng cho thấy có tắc nghẽn ống ở 15,3 mét chặn khoảng 23% tiết diện ống.

Tín hiệu của một khuyết tật điển hình khi kiểm tra với APR với vị trí xác định ở 15,3 mét về cuối ống.

Lưu ý khi kiểm tra tube testing với APR

  • Kiểm tra rất nhanh, 10-20 giây cho một ống
  • Là kỹ thuật không xâm lấn, không cần đưa đầu dò vào sâu bên trong ống
  • Chỉ phát hiện được các khuyết tật bên trong.
  • Yêu cầu rất khắt khe về việc làm sạch và làm khô ống.
  • Có thể dễ dàng kiểm tra ống cong
  • Không phụ thuộc vào vật liệu ống.
  • Đường kính ống ID từ 7mm-100mm (0.27”-5.9”).
  • Giới hạn chiều dài < 25m từ một đầu ống.
  • Phát hiện lỗ từ 1mm, cặn bám ống từ 5% tiết diện và ăn mòn bên trong từ 10% chiều dày thành ống.