基于红外和紫外光谱的现场SF6气体综合检测技术

通过研究基于红外和紫外光谱SF_6气体检测技术,采用紫外光谱法检测特征分解物SO_2和H_2S含量,采用可调谐激光法检测分解物CO和水分含量,采用红外吸收光谱法检测SF_6纯度,长效高精度检测保证了SF_6设备状态的正确判断,并实现了模块化集成,节约人力物力。     

紫外差分吸收光谱法定量分析SF6分解物SO2和H2S技术

分解物SO_2和H_2S表征SF_6电气设备内部缺陷,是SF_6电气设备试验必检项,对两种气体的准确定量分析直接关系到SF_6电气设备内部缺陷种类和定位的正确判断。现有的现场检测技术不足以解决气体组分之间的干扰问题,因此,本文开展了相关选型和设计工作,获得基于紫外差分吸收光谱法的SO_2和H_2S混合气体检测装置。采用差分法提取SO_2和H_2S紫外吸收光谱的快变部分,通过吸光度的扣减和浓度反演,去除在紫外吸收光谱区域H_2S和SO_2的交叉干扰问题。对其测试的原始谱图进行数字滤波处理,去噪后获得平滑波形,进一步进行FFT变换和线性拟合,拟合优度达到0.999 9,提高了SF_6背景气体中SO_2和H_2S混合气体检测的灵敏度。所研制装置在系统信噪比为1时,混合气体中SO_2在190～230 nm和280～320 nm波段的检测极限分别为0.108μL/L和0.444μL/L,H_2S在190～230 nm波段检测极限为0.490μL/L,为现场检测应用奠定了基础。     

火灾后结构损伤冲击回波法检测数据小波分析的研究

针对火灾后混凝土结构受损综合评判的现状,指出常规检测方法的不足;系统地阐述冲击回波法检测混凝土结构内部缺陷的原理和优越性,提出运用冲击回波法检测火灾后有缺陷的混凝土结构,对采集到的信号进行小波分析,提取反映混凝土结构内部缺陷的特征信息,实现结构损伤检测。实测表明,使用冲击回波法可快速、准确检测火灾后混凝土内部缺陷,通过小波变换对回波信号的奇异性进行检测分析,能有效消除噪声干扰,并准确检测出缺陷位置,可以提高火灾后混凝土结构的检测速度和精度。     

海上救援便携式海水淡化装置设计

设计了一种适用于海上救援的便携式海水淡化装置,由制水模块、供能模块、自动控制模块及辅助模块构成,产水量为3 L/d,可满足1人每天所需水量。制水模块采用"AGMD+DCMD"膜蒸馏工艺实现海水淡化,设置预处理工艺保护膜元件;对系统进行了能量核算,利用太阳能板及蓄电池供能,可提供3.6(k W·h)/d电能,保障设备稳定运行;利用PLC及传感器、指示灯等元件,通过制定控制策略、设计控制程序,对装置运行过程进行实时监控,实现一键化自动运行。将各模块有机集成为海上救援海水淡化装置,达到紧凑、重量轻、密封性好、便于海陆携带、操作简单的目的。     

基于红外、紫外和可见光融合检测输变电设备缺陷技术

输变电设备在运行过程中受综合因素影响,会出现发热、放电等缺陷,影响设备的安全运行,现有的红外测温、紫外电晕检测及可见光成像手段单一。研究放电电信号与紫外成像图像参量之间的关系,建立紫外成像电晕测试模型,实现放电强度的量化,设计光学系统和电子集成电路,联合红外成像技术,实现红外、紫外及可见光三波段共光路检测技术,集成度高,可获得设备检测的多维信息,从而提高检测的准确度和有效性,及时发现设备的绝缘缺陷。     

环保型SF_6现场检测技术研究

如何诊断电气设备内部的SF_6气体状态对于保证电气设备正常运行至关重要。主要诊断方法为SF_6绝缘设备分解产物测量,但是现有检测方法存在响应速度慢、气体交叉、使用寿命短、检测尾气污染等弊端。基于此,提出环保型SF_6现场检测技术,研制了环保型SF_6现场检测装置,采用光学方法对SF_6纯度、微水、SO_2、H_2S和CO等气体进行检测,并在系统后端设计尾气回收装置。研制的设备在都匀变电站应用并进行了相关测试。结果表明,微水测试精度小于2.5×10~(-6),SF_6纯度测试精度小于1%,SO_2检测精度小于1.5×10~(-6),H_2S测试精度小于2.5×10~(-6),CO测试精度小于0.3×10~(-6),符合该领域检测标准。     

基于光腔衰荡光谱法检测SF6/N2混合电气设备中特征组分H2S技术

H_2S气体是SF_6/N_2混合电气设备潜伏性故障的特征分解组分之一。现有的现场技术均需标定,腔衰荡光谱法无需标定且能检测到低极限的H_2S浓度。根据光腔衰荡光谱的检测原理,对激光器、光隔离器、低损耗光学腔、光电探测器等光路和电路器件进行选型和设计,配合软件设计、编程和数据处理完成了装置的研制,研制的光腔衰荡光谱法检测H_2S装置无需光开关,对其进行定性定量试验,光谱图正确,H_2S气体检测低限值达到1μL/L,符合现场检测的需要,为现场检测技术奠定了基础。     

复合材料气瓶分层缺陷的红外检测热激励研究

复合材料气瓶红外检测热激励方法主要分为气瓶外部热激励和气瓶内部热激励两种,为了研究适合复合材料气瓶分层缺陷的热激励方法,本文利用COMSOL Multiphysics有限元软件对不同热激励方法下的复合材料气瓶分层缺陷红外检测进行模拟分析,并构建红外检测热激励实验平台,对模拟结果进行热激励实验验证。研究了气瓶外部光激励和气瓶内部热水激励两种热激励方法对复合材料气瓶分层缺陷红外检测效果的影响。结果表明,气瓶外部光激励存在着加热不均匀现象如局部亮斑,且金属的传热较快,检测效果一般;气瓶内部热水激励加热较为均匀未出现亮斑,检测效果良好,更适合复合材料气瓶分层缺陷的红外检测。     

天然气泄漏开放式激光遥测技术研究

可调谐半导体激光吸收光谱技术是近年来发展起来的高灵敏度、高分辨率的气体吸收光谱检测技术,介绍了可调谐半导体激光吸收光谱及谐波探测的基本原理和系统构成。针对天然气管道、隧道以及集输站场的现场情况介绍了开放式基于激光的天然气泄漏监测系统的原理和方案。提出了采用云台进行扫描的方式实现单套系统进行多方位同时监测,在集输站场现场可以降低监测系统的成本。     

基于磁记忆技术的钻杆检测系统研究

钻杆在工作中,要受到不同种类较大的载荷,在这些复杂载荷的作用下,钻杆会产生不同程度的应力集中,而导致微裂纹等缺陷的产生,进而钻杆可能会发生断裂、刺漏等问题,严重影响钻井的正常作业。为了检测钻杆内的应力集中程度能否达到安全使用的标准,课题组基于磁记忆检测方法和Visual Basic及Matlab等软件开发平台,设计出了一套钻杆检测系统,其中钻杆检测装置可方便移动、稳定检测;钻杆检测软件可控制数据采集、分析数据、判断钻杆的安全状态以及输出钻杆的检测结果报告等。采用该检测系统检测使用过的钻杆,检测结果表明,结合钻杆检测装置和检测软件可为钻杆的应力集中提供高效、便利的检测手段,有利于推广磁记忆检测这一先进技术在钻杆检测方面的应用。     

基于红外热成像技术的电梯电气系统检测技术研究

红外热像检测技术以其快速、非接触、检测结果形象直观等优势在工程领域得到广泛应用。文章首先比较分析了电梯传统检测技术与红外热成像检测技术的特点,阐述了基于红外热成像技术的电梯电气控制系统检测一般方法,并对电梯电气系统元件故障红外热成像缺陷诊断的分析判断方法作了研究。通过电梯电气元件的红外热成像检测工作的案例实践证明,红外诊断技术对于及时发现电梯电气设备的外部缺陷和部分内部缺陷非常直观有效,对保障电气设备乃至电梯的安全运行起到积极作用。     

热释电红外传感器在无线遥控报警系统中的应用

热释电红外探测无线遥控报警系统由热释电红外探测模块、无线电收/发射模块、数字编/译码集成电路和语音录放模块组成.当人体进入监视区时,红外传感器首先将接收到的红外辐射能转换成电能信号,再经内部电路放大处理,输出控制信号启动发射系统工作,经编码脉冲调制后,由发射模块向空间辐射无线电遥控编码信号;接收机收到信号后,便进行解调、放大、整形,从解码器输出编码脉冲,然后触发语音录放系统,播放事先录制好的警示语,提醒值班人员.该系统主要采用了RDP218热释电红外探测模块,具有从信号接收至控制输出的全部功能.整体装置为模块化结构,具有频率稳定、工作可靠、免调试等特点,遥控距离1 000m,可适用于多种场合的需要.     

移动式甲烷检测及远程处置系统设计

设计了一个甲烷气体巡检及远程处置系统。采用可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）对甲烷气体浓度进行移动探测,通过全球定位模块获取地理坐标等信息,通过无线网络传输数据。对数据进行远程计算、处理、分发,视不同情况发送报警信号。应用于城镇区域甲烷泄漏、积聚状况的巡检、预警及应急指挥。便于及时发现事故隐患,科学应急处置。     

红外热成像叠减分析的应用探讨

本文探讨了利用红外热图像叠减分析方法识别金属壁厚减薄缺陷的可能性。结合蒸馏装置常顶挥发线出口第一弯头管线的现场实测数据,利用红外叠减分析软件对红外热图像进行了叠减分析,并使用超声波测厚仪验证识别结果的可靠性。研究表明:在平衡状态且外界温度不变的条件下,金属壁厚与温度之间无明显对应关系;在2个不同的热平衡状态下,用外壁温差判断壁厚大小比直接用检测的温度场数据有更高的可靠性;利用红外叠减分析法可以定性的识别金属壁厚薄弱区域,结合超声波技术可以快速评价金属减薄程度和状态。     

PLS-BP法定量分析火灾中的常见有毒有害气体

针对火灾和材料燃烧中常见的有毒有害气体,选取低浓度的CO、CO2、NO、NO2、SO2、HCl、HBr、HCN八种典型气体同时进行定量分析。基于傅里叶变换红外光谱技术(FTIR),设计可靠实验系统和实验过程控制,准确得到气体的光谱数据。通过合理去除干扰光谱区间、筛选样本、选择模型参数等,建立BP-PLS回归模型,并对未知样本进行预测,各组分的校正误差均方根RMSEC达到4×10-6以下,预测可决系数R2均达到0.95以上。通过将PLS-BP模型与经典的线性模型经典最小二乘(CLS)和偏最小二乘(PLS)进行比较,PLS-BP模型在非线性拟合能力和预测性能两方面明显高于经典线性模型CLS和PLS。     

基于气体浓度和烟颗粒消光系数的复合火灾预警系统

为解决火灾烟雾颗粒的消光效应对光声火灾检测带来的影响,以近红外激光为光源,结合波长调制技术和谐波检测技术对光声信号和颗粒消光系数进行了测量,并建立了火灾复合探测模型。利用棉绳阴燃、木材热解2组阴燃火实验以及正庚烷明火、木材明火2组明火实验进行了火灾模拟探测,并结合特定算法对结果进行了判定。结果表明系统能较好地对实验产生的CO浓度和烟颗粒消光系数进行探测,且运行稳定,能够满足火灾预警需求。     

基于水力优化的模块化人工湿地除污性能评价

针对模块化人工湿地导流板设置无相关规范参考的问题,将数值模拟与小试研究相结合,系统评价了导流板设置方式对单元湿地模块内部水流状态与除污性能的影响。结果表明,通过在系统内部合理设置导流板可有效改善单元湿地模块的水力性能。沿水流方向分别在距湿地模块前段1/3处的下部和2/3处的上部设置高为280mm和290 mm导流板后,模块内部的水力效率达到最优,对应的λ增至0.935 6。按照优化结果设置导流板后,人工湿地模块对生活污水中COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别为83.57%、74.49%、50.03%和59.69%,明显高于不设导流板的模块(COD 76.37%、NH3-N 66.66%、TN 36.39%和TP 43.74%),各项指标在净化出水中的残留量分别为33.05 mg/L、2.34 mg/L、9.06 mg/L和1.67 mg/L,满足GB 18918—2016《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B排放标准。     

可燃气体报警器快速校准装置的研究

针对石化企业中可燃气体报警器校准工作存在着校准周期长、维护困难、准确性不能保证的现状,提出了一种通过将高浓度可燃气体物质经过定量稀释配制成用于可燃气体报警器标定的多种浓度气体物质的方法,并设计了一种由两路流量检测与控制模块和一个监控单元构成的可燃气体报警器快速标定装置。叙述了可燃气体报警器快速标定装置的原理、元器件构成、设计结构、流量控制方法和防爆措施的实现。     

气体检测用激光器波长锁定系统设计

光纤气体检测中广泛采用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术,其中光源常用分布反馈式半导体激光二极管。由于光源输出的中心波长与气体分子的吸收峰的重合度显著影响着检测结果的精确性,从Beer-Lambert定律等理论出发阐述了一种波长稳定方法的理论依据,然后提出了波长锁定系统的原理设计和软件设计,实验结果表明该系统在气体浓度检测中是合理的。     

一种能判断变频器状态的曳引设备节能系统

能量回馈式系统是变频曳引电梯广泛使用的一种节能系统,如何通过正确判断变频器状态来判断电梯处于电动状态还是发电状态,对能量回馈式节能系统的自动运行工作十分重要。因此设计一种能判断变频器实时工作状态的节能系统,利用在曳引设备变频器输出端任一回路中接入电流传感器,检测其是否有电流以判定变频器的运行状态。测试结果表明：该系统每月的用电量比原系统减少了38％以上,实现了变频曳引设备系统准确判断变频器运行状态并自动完成势能回收及反馈供电的节能控制。