CN203949700U - 支吊架在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供支吊架在线监测装置，包括至少一个设置在支吊架上的应力传感器，所述应力传感器信号输出端通过传输光纤与终端数据处理器连接，还包括至少一个安装在蒸汽管道上的加速度传感器，加速度传感器的信号输出端通过传输光纤与终端数据处理器连接，加速度传感器通过固定装置安装在蒸汽管道上，固定装置包括管夹和安装平台，所述管夹围绕蒸汽管道固定安装在蒸汽管道上，所述安装平台设有一平面，安装平台固定设置在管夹上，加速度传感器固定设置在安装平台上。本实用新型的有益效果是能够及时监控到安全隐患，为故障排除提供数据支持，实现振动、应力信号超标时的实时预警。

Description

支吊架在线监测装置

技术领域

本实用新型属于管道、支架的安全监测领域，尤其是涉及一种支吊架在线监测装置，用于对管道-支吊***的应力、振动状况进行在线监测，以保证安全生产。

背景技术

高参数汽水管道主要由管道、管件、阀门、保温和支吊架组成。管道、管件和阀门一经安装，对管系载荷的以及管道应力的影响是恒定的，在不考虑管道***中的薄弱环节(如管件、焊缝等)及其他意外因素的条件下，惟有支吊架的实际工作状态是变量。

因此，在管道的设计寿命内，支吊架的应力变化成为蒸汽管道能否安全运行的最为重要关键因素之一。同时，由于机组负荷的变参数运行或启停过程中的内部介质的不稳定流动造成的振动，以及需要承受安全阀排放造成的瞬时冲击载荷，蒸汽带水造成的水锤、水击等瞬时载荷，管道需要保持足够的刚度和稳定性来防止管道振动。

目前，国内对电厂主要汽水管道的安全监测主要方法是人工定时巡查及支吊架检查、调整等传统手段。传统的支吊架调整通过结合冷、热态的人工检查和离线应力分析计算等手段，对管道安全性进行预估，并没有实现对管道支吊架的受力以及管系的振动变化进行长期在线监测，不能实时地反映管道的运作情况，从未不能及时提供相关预警，引导机组运行人员消除管道安全隐患、减少管道安全事故率。

CN102087152A公开了一种火电机组主蒸汽管系支吊架应力监测***，包括至少一个设置在主蒸汽管系支吊架上的光纤光栅应力传感器，其通过传输光纤与光纤传感解调***连接；光纤光栅应力传感器的光纤光栅覆盖C波段，应变监测范围在0～2％；光纤传感解调***由宽带光源、通道切换模块、光谱分析模块和嵌入式处理模块构成。该发明可以长期实时监控整个火电机组主蒸汽管系所有支吊架的受力情况，并且监控数据准确有效，能够提供可靠的监测数据，帮助电厂技术人员准确把握整个管系的受力情况，根据实际受力去调整支吊架松紧程度，使管系受力达到理想状况，不仅可节约大量的支吊架检修费用，而且通过改善管系受力从而达到延长管系使用寿命。

开发一套针对高参数汽水管道振动及支吊***的实际应力状态的在线监测及应力优化***，是一项十分重要且有广泛应用前景的课题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够长期实时监测管道的振动及支吊架应力变化的装置，用于及时监控到安全隐患，为故障排除提供数据支持，实现振动、应力信号超标时的实时预警。

本实用新型的技术方案是：

支吊架在线监测装置，包括至少一个设置在支吊架上的应力传感器，所述应力传感器信号输出端通过传输光纤与终端数据处理器连接，其中，支吊架在线监测装置还包括至少一个安装在蒸汽管道上的加速度传感器，所述加速度传感器的信号输出端通过传输光纤与终端数据处理器连接，所述加速度传感器通过固定装置安装在蒸汽管道上，固定装置包括管夹和安装平台，所述管夹围绕蒸汽管道固定安装在蒸汽管道上，所述安装平台设有一平面，安装平台固定设置在管夹上，加速度传感器固定设置在安装平台上。

本实用新型包括至少一个应力传感器、至少一个加速度传感器和一个终端数据处理器。应力传感器是一种把位移、力、压力、加速度、扭矩等非电物理量转换为电阻值变化的传感器。应力传感器安装在支吊架上，可用于测量支吊架受力时的应力变化情况。加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备，通常用于采集加速度变化，经过处理成频谱，是人能直观的看到其安装位置振动情况，加速度传感器安装在蒸汽管道上，用于测量蒸汽管道的振动频率。

应力传感器和加速度传感器的信号输出端分别通过传输光纤与终端数据处理器相连接。终端数据处理器能够对所测量的应力值和振动频率进行分析、存储、显示，并在应力或振动超出安全阈值时进行报警。以方便工作人员及时对支吊架和管道进行调节，防止事故的发生。

加速度传感器通过固定装置安装在蒸汽管道上。固定装置包括管夹和安装平台，所述管夹是指一种大体为环形的装置，其在使用中环绕蒸汽管道设置，管夹可以通过其与蒸汽管道之间的过盈配合紧紧固定在蒸汽管道。安装平台与管夹之间固定连接，这样加速度传感器就这管道的振动而振动，测量结果准确。

管夹为U型螺栓，安装平台包括设有两个安装孔的平板，U型螺栓的两臂分别跨过蒸汽管道后穿过安装孔后与螺母螺纹连接，所述加速度传感器粘贴在安装平台上。

管夹采用U型螺栓结构简单，能够将安装平台牢牢固定在蒸汽管道上，不会因管道的振动而脱落。U型螺栓和安装平台之间形成一个密封环，蒸汽管道穿过该密封环并与密封环之间过盈配合。加速度传感器通过粘结剂粘贴在安装平台上。粘结剂可以为氰基丙烯酸酯瞬干胶、双面胶带或石蜡等。

所述加速度传感器外部装有屏蔽装置，屏蔽装置安装在安装平台上，屏蔽装置为由金属或金属丝网构成的密闭空间，加速度传感器位于密闭空间内部，屏蔽装置设有引出线孔，传输光纤穿过引出线孔与终端数据处理器连接。

屏蔽装置能够屏蔽外界的电磁信号干扰，增加加速度传感器测量的精确度和准确度。防止因电磁干扰发生错误报警。

所述屏蔽装置包括柜体和与柜体铰接的柜门，所述柜体和柜门由框架和金属丝网构成，金属丝网的边缘固定在框架上，引出线孔设置在柜体或柜门上，所述柜体底部固定设置在安装平台上，加速度传感器位于柜体内部。

由于蒸汽管道温度较高，应该注意加速度传感器的散热，所以屏蔽装置一般采用金属丝网构成的密闭空间，金属丝网安装在框架上构成一个密闭空间，加速度传感器安装在密闭空间的内部，也就是柜体内部。

所述金属丝网边缘粘贴在框架上，所述柜体底部焊接在安装平台上。

所述柜体和柜门内侧设有防尘海绵层，所述防尘海绵层粘贴在金属丝网内侧。

由于发电厂粉尘较多，加速度传感器长期在粉尘较多的环境中工作容易影响其使用寿命和测量的精度。所以本实用新型的柜体和柜门的内侧设置有防尘海绵。防尘海绵具有较好的吸附能力，能够吸附外部的灰尘，防止灰尘进入柜体内部。同时，防尘海绵还能够通风透气，不影响柜体内部的散热。

所述柜体门框部位粘贴有密封条。

柜体门框上设有密封条，能够防止粉尘从柜门与门框之间的缝隙进入柜体中，进一步增强了屏蔽装置的防尘性能。

所述应力传感器的外部设有屏蔽装置，所述屏蔽装置安装在支吊架上，应力传感器设置在屏蔽装置内部。

本实用新型一般采用表面式应力传感器，可在支吊架上加工出两个平面，应力传感器的两端分别粘贴在支吊架的两个平面上。应力传感器的外部也可以设有屏蔽装置，以防止外部的电磁信号对应力传感器造成干扰。金属丝网的柜体底部可以是安装在支吊架上。

所述应力传感器为光纤光栅应力传感器，所述加速度传感器为光纤光栅加速度传感器。

光纤光栅应力传感器具有体积小巧、灵敏度高、动态范围大等优点。光纤光栅加速度传感器具有稳定性高、抗干扰能力强、测量精度高等优点。将光纤光栅应力传感器和光纤光栅加速度传感器应用于支吊架在线监测装置能够精确测量支吊架的应力变化和蒸汽管道的振动情况。

终端数据处理器包括分析模块、显示存储模块和报警模块，分析模块与应力传感器和加速度传感器的信号输出端相连，分析模块信号输出端分别与显示存储模块和报警模块相连，所述分析模块为控制芯片，显示存储模块为硬盘和显示屏，报警模块为声光报警装置。

应力传感器和加速度传感器的信号输出端分别通过传输光纤与终端数据处理器的分析模块连接。应力传感器和加速度传感器分别将应力信号和振动信号传递给分析模块，分析模块将数据信号与其内部存储的安全阀值进行比对。当应力信号或振动信号小于安全阈值时为安全信号，分析模块信号输出端将安全信号传递到显示存储模块，显示存储模块用于在线存储并显示安全信号；当应力信号或振动信号大于安全阈值时分析模块信号输出端将信号传递给报警模块，对工作人员进行安全预警，工作人员根据支吊架的实际情况来调节其松紧程度，防止支吊架管系发生损坏甚至发生安全事故。

本实用新型具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，应力传感器和加速度传感器可以不受天气情况影响，实时精确的监测支吊架的应力变化情况和蒸汽管道的振动情况，当应力或振动信号超出安全阈值时及时报警，帮助电厂技术人员准确把握整个管系的工作情况，以根据实际受力调整支吊架的松紧程度，延长了支吊架的使用寿命，保证了支吊架关系的安全运行；应力传感器和加速度传感器外部设有屏蔽装置，能够防止外部电磁信号对应力传感器和加速度传感器造成影响，防止出现错误报警。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图

图2是本实用新型固定装置结构示意图

图3是本实用新型屏蔽装置结构示意图

图中：

1、应力传感器          2、加速度传感器          3、传输光纤          4、分析模块

5、显示存储模块        6、报警模块              7、蒸汽管道          8、U型螺栓

9、安装平台            10、屏蔽装置             11、柜体             12、柜门

13、密封条             14、引出线孔

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括至少一个应力传感器1、至少一个加速度传感器2和终端数据处理器。应力传感器1设置在支吊架上，用于检测支吊架工作时的受力情况。加速度传感器2设置在蒸汽管道7上，用于检测蒸汽管道工作时的振动情况。应力传感器1和加速度传感器2的信号输出端分别通过传输光纤3与终端数据处理器相连接。应力传感器1和加速度传感器2分别将检测到的支吊架的应力信号和蒸汽管道7的振动信号传递给终端数据处理器。终端数据处理器包括分析模块4、显示存储模块5和报警模块6，分析模块4与应力传感器1和加速度传感器2的信号输出端相连，分析模块4为控制芯片，分析模块4将采集到的信号与分析模块4内存储的安全阀值进行比对，将没有超过安全阈值的信号传输到显示存储模块5，显示存储模块5为硬盘和显示屏，显示存储模块5将检测到的结果存储并显示出来，分析模块4将超过安全阀值的信号传输到报警模块6，报警模块6为声光报警装置，当接收到信号时，报警模块6进行报警。

如图2所示，加速度传感器2通过固定装置安装在蒸汽管道7上，固定装置包括管夹和安装平台9，管夹围绕蒸汽管道7固定安装在蒸汽管道7上，安装平台9设有一平面，安装平台9固定设置在管夹上，加速度传感器2固定设置在安装平台9上方。安装平台可以是焊接在管夹上，也可以是通过螺栓连接安装在管夹上。管夹一般近似于环形，环绕在蒸汽管道7的侧表面上，与蒸汽管道7之间过盈配合连接。安装平台9通过管夹固定在蒸汽管道7上。

管夹可以为U型螺栓8，安装平台9上设有两个安装孔，U型螺栓8的两臂分别跨过蒸汽管道7后穿过安装孔后与螺母螺纹连接，加速度传感器2粘贴在安装平台9上。U型螺栓8与安装平台9之间形成一个空间，蒸汽管道7穿过该空间，并与该空间之间过盈配合。这样固定装置就固定安装在蒸汽管道7上，防止蒸汽管道7与安装平台9之间发生相对移动，安装平台9随着蒸汽管道7的振动而振动，提高了加速度传感器2测量精确度。

加速度传感器2外部还可以装有屏蔽装置10，屏蔽装置10安装在安装平台9上，屏蔽装置10为由金属或金属丝网构成的密闭空间，加速度传感器2位于密闭空间内部，屏蔽装置10设有引出线孔14，传输光纤3穿过引出线孔14与终端数据处理器连接。

如图3所示，屏蔽装置10包括柜体11和与柜体11铰接的柜门12，柜体11和柜门12由框架和金属丝网构成，金属丝网的边缘固定在框架上，柜体11底部固定设置在安装平台9上，加速度传感器2位于柜体11内部。引出线孔14位于柜体11的侧面。金属丝网边缘可以是粘贴在框架上，柜体11底部焊接在安装平台9上。柜体11和柜门12内侧设有防尘海绵层，防尘海绵层粘贴在金属丝网内侧。柜体11门框部位粘贴有密封条13。

应力传感器1的外部也可设有屏蔽装置10，屏蔽装置10安装在支吊架上，应力传感器1设置在屏蔽装置10内部。

应力传感器1为光纤光栅应力传感器，加速度传感器2为光纤光栅加速度传感器。本实用新型可以包括多个应力传感器1和多个加速度传感器2，分别检测各自安装位置的支吊架应力或蒸汽管道7震动情况。

本实例的工作过程：应力感应装置1将测量到的支吊架受力信号通过传输光纤3传递给终端数据处理器，终端数据处理器的分析模块4将检测到的信号与其内部存储的安全阈值进行对比，当支吊架应力过大时，分析模块4将数据信号传递给报警模块6，报警模块6报警，工作人员可根据报警模块6给出的报警信息对支吊架的松紧进行调节，以保证支吊架管系的安全运行。当支吊架应力在安全范围内时，分析模块4将数据信号传递给存储显示模块5，存储显示模块5将数据信号存储并在线显示。

同理，加速度传感器2将检测到的蒸汽管道7振动信号通过传输光纤3传递给终端数据处理器。分析模块4将安全阈值内的振动信号传递给存储显示模块5，将超出安全阈值的振动信号传递给报警模块6。

本实用新型中多个应力传感器1和多个加速度传感器2各自测量其安装位置的支吊架应力或者蒸汽管道7振动情况，分别进行报警。能够实时监测多个位置的应力或者振动情况，保证了支吊架管系的安全稳定运行，不仅节约了支吊架的维修检测费用，还延长了支吊架的使用寿命，有效避免了事故的发生。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.支吊架在线监测装置，包括至少一个设置在支吊架上的应力传感器，所述应力传感器信号输出端通过传输光纤与终端数据处理器连接，其特征在于：支吊架在线监测装置还包括至少一个安装在蒸汽管道上的加速度传感器，所述加速度传感器的信号输出端通过传输光纤与终端数据处理器连接，所述加速度传感器通过固定装置安装在蒸汽管道上，固定装置包括管夹和安装平台，所述管夹围绕蒸汽管道固定安装在蒸汽管道上，所述安装平台设有一平面，安装平台固定设置在管夹上，加速度传感器固定设置在安装平台上。

2.根据权利要求1所述的支吊架在线监测装置，其特征在于：所述管夹为U型螺栓，安装平台包括设有两个安装孔的平板，U型螺栓的两臂分别跨过蒸汽管道后穿过安装孔后与螺母螺纹连接，所述加速度传感器粘贴在安装平台上。

3.根据权利要求2所述的支吊架在线监测装置，其特征在于：所述加速度传感器外部装有屏蔽装置，屏蔽装置安装在安装平台上，屏蔽装置为由金属或金属丝网构成的密闭空间，加速度传感器位于密闭空间内部，屏蔽装置设有引出线孔，传输光纤穿过引出线孔与终端数据处理器连接。

4.根据权利要求3所述的支吊架在线监测装置，其特征在于：所述屏蔽装置包括柜体和与柜体铰接的柜门，所述柜体和柜门由框架和金属丝网构成，金属丝网的边缘固定在框架上，引出线孔设置在柜体或柜门上，所述柜体底部固定设置在安装平台上，加速度传感器位于柜体内部。

5.根据权利要求4所述的支吊架在线监测装置，其特征在于：所述金属丝网边缘粘贴在框架上，所述柜体底部焊接在安装平台上。

6.根据权利要求5所述的支吊架在线监测装置，其特征在于：所述柜体和柜门内侧设有防尘海绵层，所述防尘海绵层粘贴在金属丝网内侧。

7.根据权利要求6所述的支吊架在线监测装置，其特征在于：所述柜体门框部位粘贴有密封条。

8.根据权利要求1所述的支吊架在线监测装置，其特征在于：所述应力传感器的外部设有屏蔽装置，所述屏蔽装置安装在支吊架上，应力传感器设置在屏蔽装置内部。

9.根据权利要求1所述的支吊架在线监测装置，其特征在于：所述应力传感器为光纤光栅应力传感器，所述加速度传感器为光纤光栅加速度传感器。

10.根据权利要求1所述的支吊架在线监测装置，其特征在于：终端数据处理器包括分析模块、显示存储模块和报警模块，分析模块与应力传感器和加速度传感器的信号输出端相连，分析模块信号输出端分别与显示存储模块和报警模块相连，所述分析模块为控制芯片，显示存储模块为硬盘和显示屏，报警模块为声光报警装置。