一种锅炉膨胀检测监控系统.pdf

本发明提供了一种锅炉膨胀检测监控系统，所述监控系统包含：位移传感模块、数据采集模块、中继模块和监控模块；所述位移传感器组设置于锅炉膨胀监测点上，用于获取锅炉膨胀数据；所述数据采集模块与所述位移传感模块相连，用于采集所述位移传感模块获得的膨胀数据并输出；所述中继模块与所述数据采集模块相连，用于将接收到的所述膨胀数据汇总后输出；所述监控模块与所述中继模块相连，用于将接收到的锅炉膨胀数据显示输出。以此，节省了人力物力，又保证实时监控锅炉膨胀情况，同时与锅炉压力参数相结合，可以避免危险或事故的产生，在提高了工作生产的智能化和信息化的同时，方便以后的技术升级改造。

1.  一种锅炉膨胀检测监控系统，其特征在于，所述检测监控系统包含：位移传感模块、数据采集模块、中继模块和监控模块；
所述位移传感器组设置于锅炉膨胀监测点上，用于获取锅炉膨胀数据；
所述数据采集模块与所述位移传感模块相连，用于采集所述位移传感模块获得的膨胀数据并输出；
所述中继模块与所述数据采集模块相连，用于将接收到的所述膨胀数据汇总后输出；
所述监控模块与所述中继模块相连，用于将接收到的锅炉膨胀数据显示输出。

2.  根据权利要求1所述的锅炉膨胀检测监控系统，其特征在于，所述监控模块与所述中继模块通过网络通信连接。

3.  根据权利要求1所述的锅炉膨胀检测监控系统，其特征在于，所述位移传感模块为复数个LVDT位移传感器组。

4.  根据权利要求3所述的锅炉膨胀检测监控系统，其特征在于，所述位移传感器组包含：在所述锅炉膨胀监测点上设置有至少三个LVDT位移传感器，所述位移传感器分别监测X轴、Y轴和Z轴方向的锅炉膨胀数据。

5.  根据权利要求4所述的锅炉膨胀检测监控系统，其特征在于，所述位移传感器通过固定导轨抵触在所述锅炉膨胀监测点上，所述位移传感器与所述固定导轨滑动连接。

6.  根据权利要求5所述的锅炉膨胀检测监控系统，其特征在于，所述位移传感器与所述固定导轨之间还设置有万向节。

7.  根据权利要求1所述的锅炉膨胀检测监控系统，其特征在于，所述数据采集模块与所述中继模块通过总线连接。

8.  根据权利要求1所述的锅炉膨胀检测监控系统，其特征在于，所述检测监控系统采用分层网络结构，对采集的数据进行分层管理。

9.  根据权利要求1所述的锅炉膨胀检测监控系统，其特征在于，所述监控模块还包含报警模块，用于当所述锅炉膨胀数据高于一阀值时，输出报警信号。

10.  根据权利要求1所述的锅炉膨胀检测监控系统，其特征在于，所述监控模块 还包含一存储模块，用于存储监控模块输出的锅炉膨胀数据和/或将存储的锅炉膨胀数据输出至所述监控模块。

一种锅炉膨胀检测监控系统
技术领域
本发明涉及锅炉检测领域，尤指一种锅炉膨胀检测监控系统。
背景技术
在信息技术飞速发展的时代,企业生产与信息技术的关系日益密切,目前电力企业均以实现生产管理的信息化。建立一套锅炉膨胀在线检测系统作为电厂生产信息系统的一部分,主要是锅炉工况扰动时能够及时发现膨胀受阻的地方,防止设备损坏,为设备的运行管理提供了指导,同时也节省了人力,避免造成一些危险和事故。
现有的膨胀指示器有以下两种：
第一种为：锅炉实际的膨胀情况(膨胀量和膨胀方向)现在一般通过在锅炉的主要部件上设置三维膨胀指示器来监视。膨胀指示器是用来监视汽包、联箱等厚壁压力容器在点火升压过程中的膨胀情况的，通过它可以及时发现因点火升压不当或安装、检修不良引起的蒸发设备变形，防止膨胀不均发生裂纹和泄漏等。膨胀指示器的工作原理是热胀冷缩原理，动静分离产生位移。升温升压时，受热元件必然要发生热膨胀。为了不使受热元件产生较大的热应力，就不能使其膨胀受阻，否则必然使受热元件发生变形或损坏(特别是焊口)。记录膨胀指示的意义就是在锅炉工况扰动时能够及时发现膨胀受阻的地方，及时采取措施，避免设备损坏，但是目前膨胀指示器均为机械式的,需要人工攀爬到安装点进行参数的读取，费时费力,还容易造成数据的遗漏，无法查找历史数据分析事故情况。
该种三维膨胀指示器一般是非常简单的机械位移结构，要通过就地读数得到三维膨胀量数值。只能通过人工记录得到一些间断性的膨胀值，得不到实时连续的锅炉膨胀情况；由于人员移动时间要求和变负荷的时限要求产生了矛盾，人工记录的膨胀值甚至很难代表典型的工况，准确性较差；在问题和分析过程中，没有相应的膨胀历史曲线以供参考；在膨胀受阻问题产生后，往往要等很长时间以后才能从静态的指示值中得到一些信息，不能够自发的形成报警信号。
第二种为：现有发明专利也中有基于声学原理的电站锅炉热膨胀监测系统及测量方法,主要是由安装在锅炉上所布置测点处的声波发生器、声波接收器、声波导管、信号调理器、数据线、输入/输出装置、接线盒、采集卡和电脑主机组成。通过主机程序控制声波发生器发出声音信号，并由声波接收器接收后，通过传输线将信号输入到主机中，经过计算分析处理，以图表和模拟图的形式显示在主机上。
该种锅炉热膨胀检测理论性强，无应用业绩，声波发射、接收装置受到现场粉尘的影响，测量精度较差。成本昂贵。
发明内容
本发明目的在于提供一种锅炉膨胀检测监控系统，能够有效的实现锅炉膨胀在线测量、远方实时监控和分析报警。
为达上述目的，本发明具体提供一种锅炉膨胀检测监控系统，所述锅炉膨胀检测监控系统具体包含：位移传感模块、数据采集模块、中继模块和监控模块；所述位移传感器组设置于锅炉膨胀监测点上，用于获取锅炉膨胀数据；所述数据采集模块与所述位移传感模块相连，用于采集所述位移传感模块获得的膨胀数据并输出；所述中继模块与所述数据采集模块相连，用于将接收到的所述膨胀数据汇总后输出；所述监控模块与所述中继模块相连，用于将接收到的锅炉膨胀数据存储后显示输出。
在上述锅炉膨胀检测监控系统中，优选的还包含：所述监控模块与所述中继模块通过网络通信连接。
在上述锅炉膨胀检测监控系统中，优选的还包含：所述位移传感模块为复数个LVDT位移传感器组。
在上述锅炉膨胀检测监控系统中，优选的还包含：在所述锅炉膨胀监测点上设置有至少三个LVDT位移传感器，所述位移传感器分别监测X轴、Y轴和Z轴方向的锅炉膨胀数据。
在上述锅炉膨胀检测监控系统中，优选的还包含：所述位移传感器通过固定导轨抵触在所述锅炉膨胀监测点上，所述位移传感器与所述固定导轨滑动连接。
在上述锅炉膨胀检测监控系统中，优选的还包含：所述位移传感器与所述固定导轨之间还设置有万向节。
在上述锅炉膨胀检测监控系统中，优选的还包含：所述数据采集模块与所述中继 模块通过总线连接。
在上述锅炉膨胀检测监控系统中，优选的还包含：所述检测监控系统采用分层网络结构,对采集的数据进行分层管理。
在上述锅炉膨胀检测监控系统中，优选的，所述监控模块还包含报警模块，用于当所述鼓楼膨胀数据高于一阀值时，输出报警信号。
在上述锅炉膨胀检测监控系统中，优选的，所述监控模块还包含一存储模块，用于存储监控模块输出的锅炉膨胀数据和/或将存储的锅炉膨胀数据输出至所述监控模块。
本发明的有益技术效果在于：本发明通过将机械位移结构的三维膨胀指示器改造成采用智能电子式的位移传感器进行测量,将测量数据通过CAN总线传输到中继模块,然后中继模块对数据进行汇总,通过网络通讯将数据实时发送到中控室进行数据监控、分析和报警，实现了锅炉膨胀测量系统的智能化和信息化。这样即节省了人力物力，又保证实时监控锅炉膨胀情况，同时与锅炉压力参数相结合，可以避免危险或事故的产生，在提高了工作生产的智能化和信息化的同时，方便以后的技术升级改造。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1为本发明所提供的锅炉膨胀检测监控系统示意图；
图2为本发明所提供的位移传感器安装示意图；
图3为本发明所提供的位移传感器安装示意图；
图4为本发明所提供的锅炉膨胀检测监控系统一实施例的示意图；。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
请参考图1所示，本发明一实施例中提供了一种锅炉膨胀检测系统，所述锅炉膨胀检测系统具体包含：位移传感模块、数据采集模块、中继模块和监控模块；所述位 移传感器组设置于锅炉膨胀监测点上，用于获取锅炉膨胀数据；所述数据采集模块与所述位移传感模块相连，用于采集所述位移传感模块获得的膨胀数据并输出；所述中继模块与所述数据采集模块相连，用于将接收到的所述膨胀数据汇总后输出；所述监控模块与所述中继模块相连，用于将接收到的锅炉膨胀数据显示输出。
上述实施例中，所述位移传感模块包含多个位移传感器组，通过所位移传感器组获取锅炉膨胀数据，并将所述锅炉膨胀数据通过发射信号输出；所述数据采集模块包含多个数据采集单元，所述数据采集单元采集所述位移传感器组输出的锅炉膨胀数据信号，并将该锅炉膨胀数据信号转化为锅炉膨胀参数数据；所述中继模块通过总线与上述多个数据采集单元相连，用于当所述多个数据采集单元分别将锅炉膨胀数据信号转化为锅炉膨胀参数数据后进行汇总，收集获取所述位移传感模块获得锅炉膨胀数据后输出至监控模块显示输出。
在本发明一实施例中，所述锅炉膨胀检测监控系统还包含一存储模块，用于存储监控模块输出的锅炉膨胀数据和/或将存储的锅炉膨胀数据输出至所述监控模块。当用户需要查看历史数据时，可通过监控模块调出存储模块中存储锅炉膨胀数据对比当前实时数据，更清晰快捷的了解当前锅炉状态。
在上述锅炉膨胀检测监控系统中，所述监控模块与所述中继模块通过网络通信连接。
在上述锅炉膨胀检测监控系统中，所述位移传感模块可为复数个LVDT(Linear Variable Differential Transformer)位移传感器组；其中LVDT(Linear Variable Differential Transformer)是线性可变差动变压器缩写，属于直线位移传感器。工作原理简单地说是铁芯可动变压器。它由一个初级线圈，两个次级线圈，铁芯，线圈骨架，外壳等部件组成。初级线圈、次级线圈分布在线圈骨架上，线圈内部有一个可自由移动的杆状铁芯。当铁芯处于中间位置时，两个次级线圈产生的感应电动势相等，这样输出电压为零；当铁芯在线圈内部移动并偏离中心位置时，两个线圈产生的感应电动势不等，有电压输出，其电压大小取决于位移量的大小。为了提高传感器的灵敏度，改善传感器的线性度、增大传感器的线性范围，设计时将两个线圈反串相接、两个次级线圈的电压极性相反，LVDT输出的电压是两个次级线圈的电压之差，这个输出的电压值与铁芯的位移量成线性关系。以此，使得本申请在采集锅炉膨胀数据时，不仅实现无摩擦测量，和近乎无限的机械寿命，还较现有技术来讲提供更为精确的测量精 度，且坚固耐用，适应性强。
上述实施例中，采用LVDT位移传感器的原因在于：LVDT的可动铁芯和线圈之间通常没有实体接触，也就是说LVDT是没有摩擦的部件；LVDT可以对铁芯最微小的运动作出响应并生成输出；LVDT构造对称，零位可回复；LVDT对于铁芯的轴向运动非常敏感，径向运动相对迟钝；制造LVDT所用的材料以及接合这些材料所用的工艺使它成为坚固耐用的传感器。即使受到工业环境中常有的强大冲击、巨幅振动，LVDT也能继续发挥作用。当然，本领域相关技术人员当可知晓本发明所提供的位移传感器并不仅仅限制为LVDT传感器。
在上述锅炉膨胀检测监控系统中，所述位移传感器通过固定导轨抵触在所述锅炉膨胀监测点上，所述位移传感器与所述固定导轨滑动连接。所述位移传感器与所述固定导轨之间还设置有万向节。
为更加准确获得所述待检测点的准确膨胀参数，本发明一优选实施例中还提供：在所述锅炉膨胀监测点上设置有至少三个LVDT位移传感器，所述位移传感器分别监测X轴、Y轴和Z轴方向的锅炉膨胀数据。在上述实施例中，每个监测点安装至少三个LVDT位移传感器和一个数据采集模块，该数据采集模块完成对三个LVDT位移传感器数据采集的工作，所述LVDT位移传感器测量系统安装示意图如图2所示,因为待检测膨胀点的膨胀方向并不是与汽包所处的坐标平行，但在三个轴向上均有投影，因此，需要在三个轴向上分别安装位移传感器，测量三个轴向的膨胀位移量。将上述实施例运用到实际工作中，通过在每个待检测点安装三个LVDT位移传感器和一个数据采集模块，数据采集模块通过总线传输到中继模块，中继模块分别接收现场多个监测点的数据，经过打包整理后，通过MODBUS协议等的网络通讯将数据传输到监控模块。实现了数据的分层管理。监控模块可布置在中控室,通过MODBUS协议与中继模块进行通讯。监控模块能够对锅炉膨胀位移的数据进行显示、实时趋势、历史趋势和报警。
请参考图2至图3所示，本发明所提供的位移传感器在锅炉上的安装示意图如图2所示，所述LVDT传感器104感测端101与待检测膨胀点抵触，固定段与万向节103相连，所述万向节103的另一端固定在固定导轨102上；假设X轴Y轴Z轴三轴的交点为待检测膨胀点，在膨胀过程中，该点会在XYZ坐标轴的空间内移动，并不只是沿某一轴向移动，但在三个坐标轴上都有投影。为了能够准确的测量膨胀位移量， 本发明一实施例中，将传感器底座通过万向节与固定导轨固定，传感器的抽头与待检测膨胀点外部抵触，以此实现对锅炉膨胀位移量的测量。万向节在YZ平面移动，位移传感器的底座随着万向节也只能在YZ平面移动，而抽头一致保持X轴向移动，始终与YZ平面垂直。抽头沿X轴向的移动，造成了位移传感器的切割磁感线，因此有相应的电信号输出，实现对膨胀位移的测量。再请参考图3所示，安装在固定导轨203的万向节202在180度范围内转动的同时，可以在固定导轨203上左右滑动，连接杆204固定在所述万向节202上，LVDT尾部201与连接杆204的另一端205位置相连，两者为固定状态，不可相对滑动。
在上述锅炉膨胀检测监控系统中，优选的还包含：所述数据采集模块与所述中继模块通过总线连接。在上述锅炉膨胀检测监控系统中，优选的还包含：所述监控还包含报警模块，用于当所述鼓楼膨胀数据高于一阀值时，输出报警信号；以此，还可提供报警信息的显示、存储与自动打印功能，提供检测点故障码在线查询功能，本发明在此并不做过多解释。
上述实施例中，所述数据采集模块通过将采集的AD信号转化锅炉膨胀数据，有CAN总线发送至所述中继模块；所述中继模块接收n个监测点的锅炉膨胀数据后对所述数据进行汇总，实时向中控室的监控模块发送所述锅炉膨胀数据。
请参考图4所示，将上述实施例运用到实际工作中，可建立如下锅炉膨胀检测监控系统，中继模块使用CAN总线分别接收现场n个监测点的数据，CAN总线在传输速度低于5Kbps时最远通信距离可达10KM，因此该模块安装在中控室的主机柜内。监控模块与中继模块采用MODBUS通讯协议进行实时数据传送，监控模块接收的数据存储在存储模块中，然后通过常见的应用软件调用存储模块中的数据，完成实时显示、实时趋势、历史趋势和报警的功能。
本发明技术方案实现了锅炉膨胀测量的智能化和信息化。锅炉膨胀测量系统清晰直观，方便运行人员实时地了解锅炉设备的膨胀情况。减轻运行人员的工作度，降低了危险性，提高火电机组的运行水平,具有以下优点:
1)可以得到实时连续的锅炉膨胀情况；
2)能够准确记录各种典型工况,使运行人员了解设备状况,降低了危险性；
3)在问题和分析过程中，有相应的膨胀实时趋势和历史趋势可以查询；
4)在膨胀受阻问题产生后，可以能够自动的形成报警信号。
5)能够指导运行人员分析各种工况下的锅炉金属管材变化情况，并采取有效的措施，提高设备的可靠性和安全性。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。