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敲击控制台设计与制作

2013年11月29日 08:36  点击:[]

设计背景
 
         在无损检测中有一类为声音检测法,根据振动声波信号判断工件是否处于正常状态。在锅炉等设备中,钢管被大量应用,一般检测方式难以对钢管进行快速检测,或者造价过高。我们提出将声音检测应用于钢管快速检测上,首先建立一系列的知识库,包括一定敲击力下钢管正常工作的声信号,有裂纹的钢管声信号特征等等。当未知钢管被敲击时,采集其发出是声波信号分析特征便可以判断该钢管是否有裂纹。此应用中有若干关键技术,其中一个为固定敲击力的提供,其次为声音信号的分析处理。该敲击控制台便是提高给定敲击力的工作台。 该装置克服了通过手敲击产生的冲击力难以控制,不利于标准化处理,难以定量描述的问题。把提高敲击的可控性,以及实现敲击过程中控制变量变为可能。

基本结构

 
         敲击控制台由台座,支撑杆架,悬锤模块,力度控制系统,被敲固定台。
图表 1 敲击控制台设计总览
         台座为600*400mm的密度板,为整个控制台的基础部分。支撑杆架为一根200mm长的横木柱以及两个400mm长两侧加支撑的立柱构成,支撑悬锤。悬锤模块由一个钢锤以及两根控制绳构成。力度控制系统为一个立标尺,一根长绳以及两个绕绳滑轮构成。被敲固定台为台钳夹于台座上,夹被敲击物体。 敲击控制台整体由木料制成,此为单件制作,木料加工可以降低成本而且达到较高的精确度,而且木料加工方便设备的改进更新。在加工过程中,我们可以提高动手能力,及时发现问题,及时改进。木料加工也可以使设备美观实用。
相关工程图
图表 2 俯视图
图表 3 左视图
 
 
工作过程
 
    电机带动滑轮转动使小铁球被拉起,到达设置高度后铁球落下,击中下面放置的钢管,钢管受到敲击发出一定频率响度的声音,采集其声信号分析,与良好状态钢管以及有裂纹钢管信号相比较,判断该钢管是否有裂纹。
 
制作模型的意义与感悟
        
   本试验台的搭建使我们避开了理论上对锅炉内部各种噪声产生机理的探究,工作中心不是常规声监测技术中的对锅炉管道破裂声信号的频谱分析以及复杂的指向性特性,而是通过建立特征库,运行信号处理技术进行信号比对匹配,从而确定故障的种类位置。
   根据实验台上大量实验积累经验,随后进行复杂工况的分析。基于运行中的锅炉在不同工况下产生具有不同频谱特征的噪音,建立不同工况下噪音特性库,与所设计噪音分析探测系统相结合实现对锅炉容器构件,焊缝等的实时监测诊断并在有异常时发出报警信号。
   建立钢管故障特征库后应用相似的方式建立锅炉典型工况下相关构件噪音特性库,实现对焊缝,构件等连结处的实时自动化在线监测及诊断,快速准备检测故障及潜在威胁,从而避免锅炉发生构件断裂及焊缝裂纹产生引起的事故;
   实现对钢管的是否正常的有效识别检测之后努力实现对锅炉硬件(焊缝,结构稳定性)及软件(内部壁面清洁,完整状况)的有效监测,保证锅炉的有效运行,提高安全系数,能够极大降低因锅炉故障而带来的经济损失,对现有锅炉监测技术是个极具意义的补充和提升。

实际实验照片

如上图所示,被测试钢管固定于控制台上,敲击锤被拉起至一固定高度,释放后撞击钢管,产生声波被采集分析,结合已有数据库分析特征频率信号峰谷从而判断钢管的状态。
        在此,我诚挚的感谢工程坊木艺工作室赵老师给予的全力帮助!(责任编辑:工程坊)
 
 

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