CN113252107A - 一种锅炉压力器在线监测***和监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明专利公开了一种锅炉压力器运行状态的在线监测***，在线监测数据采集模块采集在传统的壁厚，进一步采用声发射、高温应变测试、变形监控等手段，实时采集运行过程中设备的厚度变化、裂纹萌生、局部应力状态以及振动及倾斜程度通过在线监测数据显示模块呈现，并且将可视化的运行参数实时发送给健康监测与故障预警***平台，在线监测数据报警模块用于采集的数据进行计算处理，之后与设定的阈值相比较实时为重大高温承压设备的健康状态进行评估，使得用户能够实时把握当前设备的运行状态，及时预测故障发生态势，为用户的安全生产做出强有力的保障。本发明具有锅炉压力器运行状态监测、运行状态可视化、及时报警以达到方便用户使用的效果。
Description
技术领域
本发明属于锅炉压力器监测领域，涉及一种锅炉压力器在线监测***和监测方法。
背景技术
在设备在役时间、制造工艺、工作条件等因素的影响下，在役高温承压设备将不可避免的出现磨损、断裂、变形、腐蚀、泄露等失效现象，在现有的分析体系中，没有在高温承压设备发生失效之前就进行预警，如此极大额降低了缺陷检出率，无法保证设备的长期安全运行，无法及时避免安全事故的发生。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提供了一种锅炉压力器在线监测***，包括监测数据采集模块，所述在线监测数据采集模块实时采集运行过程中设备的信息参数通过监测数据显示模块呈现数据给用户，且将可视化的运行参数实时发送给在线监测数据报警模块，在线监测数据报警模块对采集的数据进行计算处理，之后与设定的阈值相比较，超过阈值发出警报并通知用户。
本发明还提供了所述锅炉压力器在线监测***进行监测的方法。
本发明的有益效果为：本发明局域高温承压设备的健康状况影响，加强重大高温承压设备结构安全故障预警***的智能化，提高传感器监测有效率与故障预警的准确率，并建立依托大数据对故障进行预警的评判决策方法机制。
本发明结合监测对象常见的故障缺陷（裂纹萌生、裂纹扩展、罐壁减薄、罐体倾斜、罐体过热等），进行设备选型，最终运用声发射、电磁超声测厚、高温应变、振动、倾角、热电阻六类传感器分别通过485、以太网、WIFI等不同的传输方式，构成监测***。因地制宜，运用不同的数据传输方式，在保证效率的前提下，增强装置整体的可靠性。
附图说明
图1为本发明监测***的示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种锅炉压力器在线监测***，包括监测数据采集模块，所述在线监测数据采集模块实时采集运行过程中设备的信息参数通过监测数据显示模块呈现数据给用户，且将可视化的运行参数实时发送给在线监测数据报警模块，在线监测数据报警模块对采集的数据进行计算处理，之后与设定的阈值相比较，超过阈值发出警报并通知用户。
所述信息参数包括运行过程中设备的厚度变化、裂纹萌生、局部应力状态以及振动及倾斜程度。
在一个实施例中，所述监测数据采集模块包括声发射传感器采集单元、电磁超声测厚传感器采集单元、高温应变传感器采集单元、速度振动传感器采集单元、倾角传感器采集单元、热电阻传感器采集单元，所述声发射传感器采集单元用于压力容器的无损检测；所述电磁超声测厚传感器采集单元利用电磁波相互作用的原理，实现非接触的材料厚度监测以及厚度变化相对应的时间数据；所述高温应变传感器采集单元通过电焊机直接焊接在高温承压设备表面，以此设备的受力及应变情况以及应变情况变化相对应的时间数据；所述速度振动传感器采集单元通过与被测对象高温承压罐紧密接触输出标准电压信号以测振动以及振动变化的时间数据；所述倾角传感器采集单元用于测量当前位置与基准水平面的倾斜角度以及倾斜角度相对应的时间数据；所述热电阻传感器采集单元利用金属导体的电阻值随温度变化而变化这一特性来进行温度测量得到温度数据以及温度变化相对应的时间数据。
在一个实施例中，所述监测显示模块包括锅炉压力器表面位移横向与纵向分量数据显示单元、监测设备厚度数据显示单元、受力及应变显示单元、振动数据显示单元、倾角数据显示单元、温度数据显示单元，所述锅炉压力器表面位移横向与纵向显示单元用于处理获得被测设备表面位移横向和纵向分量变化相对应的时间数据并生成、显示位移横向和纵向分量-时间函数图；所述监测设备厚度数据显示单元用于处理获得被测设备壁厚变化相对应的时间数据并生成、显示厚度-时间函数图；所述受力应变显示单元用于处理获得被测设备受力应变变化相对应的时间数据并生成、显示受力应变-时间函数图；所述振动数据显示单元用于处理获得被测设备振动变化相对应的时间数据并生成显示振动-时间函数图；所述倾角数据显示单元用于处理被测设备倾角变化相对应的时间数据并生成、显示倾角-时间函数图；所述温度数据显示单元用于处理获得被测设备温度数据以及温度变化相对应的时间数据并生成温度-时间函数图。
在一个实施例中，所述报警模块包括模拟量输入数据报警单元，所述模拟量输入数据报警单元用于比较获得的模拟量输入数值和最大设定阈值、最小设定阈值并且能够根据比较结果进行判断，判断大于最大设定阈值或者小于最小设定阈值时对相对应的模拟量数据进行报警，当判断不成立时则无响应，所述模拟量的输入数值由在线监测数据显示模块的模拟量输入数据处理获得，所述模拟量输入数据包括位移横向和纵向分量幅度数据、被测设备厚度数据、受力应变大小数据、振动频率数据、倾角幅度数据、被测设备温度数据，所述最大设定阈值和最小设定阈值锅炉压力机的硬件属性获得。
本发明还提供了所述锅炉压力器在线监测***进行监测的方法，包括以下步骤：步骤S01：声发射传感器获得被测设备位移横向和纵向分数据，电磁超声测厚传感器获得被测设备壁厚数据，高温应变传感器获得被测设备受力应变数据，速度振动传感器获得被测设备振动幅度数据，倾角传感器获得被测设备倾角幅度数据，电阻传感器获得被测设备温度数据，以上位移横向和纵向分数据、壁厚数据、受力应变数据、振动幅度数据、倾角幅度数据、温度数据统称为模拟量输入数据；步骤S02：倾角仪布置于管子顶端，有线连接485转wifi模块，最终将数据通过wifi发送至现场PC端；高温测厚及声发射分析仪均通过USB进行数据传输，高温应变片连接的静态应变仪则通过RJ45网线进行数据传输，振动传感器与温度传感器输出的分别是标准电流与电压信号，通过信号线连接至数据采集器，然后将数据通过RJ45网线端口传输至路由器最终将数据导入现场PC端将数据传输至云端和中端预警平台，接收专家人工复核；步骤S03：现场PC端将模拟量信号输入数据转化为位移横向和纵向分量-时间函数图、厚度-时间函数图、显示受力应变-时间函数图、振动-时间函数图、显示倾角-时间函数图、温度-时间函数图，并显示在PC端显示器上；步骤S04：人工根据锅炉压力器的硬件属性设置不同的监测属性最大设定阈值、最小设定阈值，电脑PC端获得的位移横向和纵向分量、厚度、受力应变、振动、倾角、温度与其所对应的最大设定阈值、最小设定阈值相比较，大于阈值或者小于阈值时输出警报文本信息，提醒用户设备的存在问题。
步骤S02中，现场无线数据传输以及PC端将数据传输至云平台均依靠移动运营商4G网络平台
传感器所采集的监测数据储存在电脑PC端。
步骤S04，中根据锅炉压力器硬件属性分别确定锅炉压力器的位移横向和纵向位移分量的最大设定阈值、厚度最大设定阈值、受力应变设定最大阈值、振动最大设定阈值、倾角最大设定阈值、温度最大设定阈值，当现场PC调取当前的数值数据，将当前位移横向和纵向分量、厚度、受力应变、振动、倾角、温度等数值分别与其对应的嘴大设定阈值和最小设定阈值向比较，现场PC端根据比较结果输出报警信号，当被检测表面的机械振动的位移横向和纵向分量数值大于对应的最大设定阈值时，输出文本信息“设备振动过于强烈”；当被检测设备材料厚度数值小于对应的最小设定阈值时，输出文本信息“设备材料过薄”；当被测设备应力应变数据大于对应的最大设定阈值时，输出文本信息“应力应变多大”；当被测设备振动数据大于对应的最大设定阈值时，输出文本信息“振动过于频繁”；当被测设备的倾斜角度数据大于对应的最大设定阈值，输出文本信息“倾斜角过大”；当被检测设备的温度数值大于对应的最大设定阈值时，输出文本信息“设备温度过高”。
当锅炉压力器硬件属性发生改变时，修改相应的最大设钉阈值或者最小设定阈值。
Claims (10)
1.一种锅炉压力器在线监测***，包括监测数据采集模块，其特征在于：所述在线监测数据采集模块实时采集运行过程中设备的信息参数通过监测数据显示模块呈现数据给用户，且将可视化的运行参数实时发送给在线监测数据报警模块，在线监测数据报警模块对采集的数据进行计算处理，之后与设定的阈值相比较，超过阈值发出警报并通知用户。
2.如权利要求1所述的锅炉压力器在线监测***，其特征在于：所述信息参数包括运行过程中设备的厚度变化、裂纹萌生、局部应力状态以及振动及倾斜程度。
3.如权利要求1或2所述的锅炉压力器在线监测***，其特征在于：所述监测数据采集模块包括声发射传感器采集单元、电磁超声测厚传感器采集单元、高温应变传感器采集单元、速度振动传感器采集单元、倾角传感器采集单元、热电阻传感器采集单元，所述声发射传感器采集单元用于压力容器的无损检测；所述电磁超声测厚传感器采集单元利用电磁波相互作用的原理，实现非接触的材料厚度监测以及厚度变化相对应的时间数据；所述高温应变传感器采集单元通过电焊机直接焊接在高温承压设备表面，以此设备的受力及应变情况以及应变情况变化相对应的时间数据；所述速度振动传感器采集单元通过与被测对象高温承压罐紧密接触输出标准电压信号以测振动以及振动变化的时间数据；所述倾角传感器采集单元用于测量当前位置与基准水平面的倾斜角度以及倾斜角度相对应的时间数据；所述热电阻传感器采集单元利用金属导体的电阻值随温度变化而变化这一特性来进行温度测量得到温度数据以及温度变化相对应的时间数据。
4.如权利要求1或2所述的锅炉压力器在线监测***，其特征在于：所述监测显示模块包括锅炉压力器表面位移横向与纵向分量数据显示单元、监测设备厚度数据显示单元、受力及应变显示单元、振动数据显示单元、倾角数据显示单元、温度数据显示单元，所述锅炉压力器表面位移横向与纵向显示单元用于处理获得被测设备表面位移横向和纵向分量变化相对应的时间数据并生成、显示位移横向和纵向分量-时间函数图；所述监测设备厚度数据显示单元用于处理获得被测设备壁厚变化相对应的时间数据并生成、显示厚度-时间函数图；所述受力应变显示单元用于处理获得被测设备受力应变变化相对应的时间数据并生成、显示受力应变-时间函数图；所述振动数据显示单元用于处理获得被测设备振动变化相对应的时间数据并生成显示振动-时间函数图；所述倾角数据显示单元用于处理被测设备倾角变化相对应的时间数据并生成、显示倾角-时间函数图；所述温度数据显示单元用于处理获得被测设备温度数据以及温度变化相对应的时间数据并生成温度-时间函数图。
5.如权利要求1或2所述的锅炉压力器在线监测***，其特征在于：所述报警模块包括模拟量输入数据报警单元，所述模拟量输入数据报警单元用于比较获得的模拟量输入数值和最大设定阈值、最小设定阈值并且能够根据比较结果进行判断，判断大于最大设定阈值或者小于最小设定阈值时对相对应的模拟量数据进行报警，当判断不成立时则无响应，所述模拟量的输入数值由在线监测数据显示模块的模拟量输入数据处理获得，所述模拟量输入数据包括位移横向和纵向分量幅度数据、被测设备厚度数据、受力应变大小数据、振动频率数据、倾角幅度数据、被测设备温度数据，所述最大设定阈值和最小设定阈值锅炉压力机的硬件属性获得。
6.一种利用如权利要求1-5任一项权利要求所述锅炉压力器在线监测***进行监测的方法，包括以下步骤：步骤S01：声发射传感器获得被测设备位移横向和纵向分数据，电磁超声测厚传感器获得被测设备壁厚数据，高温应变传感器获得被测设备受力应变数据，速度振动传感器获得被测设备振动幅度数据，倾角传感器获得被测设备倾角幅度数据，电阻传感器获得被测设备温度数据，以上位移横向和纵向分数据、壁厚数据、受力应变数据、振动幅度数据、倾角幅度数据、温度数据统称为模拟量输入数据；步骤S02：倾角仪布置于管子顶端，有线连接485转wifi模块，最终将数据通过wifi发送至现场PC端；高温测厚及声发射分析仪均通过USB进行数据传输，高温应变片连接的静态应变仪则通过RJ45网线进行数据传输，振动传感器与温度传感器输出的分别是标准电流与电压信号，通过信号线连接至数据采集器，然后将数据通过RJ45网线端口传输至路由器最终将数据导入现场PC端将数据传输至云端和中端预警平台，接收专家人工复核；步骤S03：现场PC端将模拟量信号输入数据转化为位移横向和纵向分量-时间函数图、厚度-时间函数图、显示受力应变-时间函数图、振动-时间函数图、显示倾角-时间函数图、温度-时间函数图，并显示在PC端显示器上；步骤S04：人工根据锅炉压力器的硬件属性设置不同的监测属性最大设定阈值、最小设定阈值，电脑PC端获得的位移横向和纵向分量、厚度、受力应变、振动、倾角、温度与其所对应的最大设定阈值、最小设定阈值相比较，大于阈值或者小于阈值时输出警报文本信息，提醒用户设备的存在问题。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤S02中，现场无线数据传输以及PC端将数据传输至云平台均依靠移动运营商4G网络平台。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于：传感器所采集的监测数据储存在电脑PC端。
9.如权利要求6-8任一项所述的方法，步骤S04，中根据锅炉压力器硬件属性分别确定锅炉压力器的位移横向和纵向位移分量的最大设定阈值、厚度最大设定阈值、受力应变设定最大阈值、振动最大设定阈值、倾角最大设定阈值、温度最大设定阈值，当现场PC调取当前的数值数据，将当前位移横向和纵向分量、厚度、受力应变、振动、倾角、温度等数值分别与其对应的嘴大设定阈值和最小设定阈值向比较，现场PC端根据比较结果输出报警信号，当被检测表面的机械振动的位移横向和纵向分量数值大于对应的最大设定阈值时，输出文本信息“设备振动过于强烈”；当被检测设备材料厚度数值小于对应的最小设定阈值时，输出文本信息“设备材料过薄”；当被测设备应力应变数据大于对应的最大设定阈值时，输出文本信息“应力应变多大”；当被测设备振动数据大于对应的最大设定阈值时，输出文本信息“振动过于频繁”；当被测设备的倾斜角度数据大于对应的最大设定阈值，输出文本信息“倾斜角过大”；当被检测设备的温度数值大于对应的最大设定阈值时，输出文本信息“设备温度过高”。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：当锅炉压力器硬件属性发生改变时，修改相应的最大设钉阈值或者最小设定阈值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210813 |