CN104329568A - 一种高温高压管道振动及蠕变的在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高温高压管道振动及蠕变的在线监测装置，属于基于超声波检测原理的管道在线监测装置。固定坐标架与支架固定连接，该支架与底座固定连接，四个超声探头分别安装在固定坐标架的上、下、左、右坐标尺的1/2处，并与超声探头外护套套接，该超声探头外护套与保温层的外壁的测量点粘连，各超声探头的信号输出端子分别与无线采集器的输入端子相连接，无线采集器和超声探头的供电端子分别与电源模块相连接，无线发射器与无线采集器电连接，无线采集器和电源模块与支架的横板固定连接。优点是结构新颖，灵敏度更高，安装维护便利，能够实现管道振动、管道蠕变量和蠕变速度的同步监测，具有十分重要的实际意义。

Description

一种高温高压管道振动及蠕变的在线监测装置

技术领域

本发明涉及一种热动力工程技术领域的高温高压管道振动及蠕变在线监测装置，具体涉及基于超声波检测原理的高温高压管道振动及蠕变在线监测装置。

背景技术

高温高压管道通常作为蒸汽管道应用于电厂热力系统。在高温高压电厂中,它通常处于90～140大气压,510～570℃的温度下运行。为了提高高温高压管道材料在运行中的可靠性,首先必须对其材料状态进行监督。对于目前已经超过设计小时运行的高温高压管道来讲,显得尤为重要。在许多情况下,高温高压管道的蠕变变形值与蠕变速度是判断其可靠性的重要依据。通常,以1%的变形值为蠕变的极限变形值。关于对高温高压管道的蠕变测量,国内一般多采用千分卡尺来测量,即借助于千分卡在事先焊接好的高温高压管道的蠕变测点上进行直接测量。采用这方法需要拆卸和重新覆盖保温层以及焊接蠕变测点等大量的准备工作。更为不便的是它必须在停机的情况下测量。而且还不能对主蒸汽管道的弯管段进行测量。

此外,由于高温高压管道内蒸汽的温度、压力、流速以及管道管径变化和复杂管路系统的不合理布置，会引起蒸汽管道的振动。微弱的振动一般不会对设备造成较大伤害，但强烈的振动往往造成管道的疲劳损伤、管道保温脱落、管道的焊缝及弯头轻则引起泄露，重则由破裂引起爆炸、燃烧，造成严重事故，因此，及时发现管道的振动现象，有助于及时采取消振措施，避免事故发生。

经过现有技术的文献检索发现，华东理工大学的叶婷、王东正等发明的高温管道周向变形引伸式测量装置（公开号：103234508A）由上下两个半圆套圈安装在管道上，两套圈一侧用螺栓锁紧固定，另一侧分别与两个平行定位板连接，通过定位板和与其相连的弹簧卡紧联动装置把套圈紧紧的夹持在管道上，定位块的另一端则连接着位移引伸传导测量装置，当管道受热膨胀后，管道的圆周变形量被引伸到室温环境中，由安装在引伸杆末端的位移传感计测量，并由与之相连的测试终端记录传递。中国特种设备检测研究院丁克勤、李娜等发明的一种电站锅炉主蒸汽管道高温蠕变监测系统（公开号：CN201795989U），由监测薄片、固定装置、支撑装置、照明装置、图像采集装置组成，采用抗氧化性和抗腐蚀性较强的镍钢薄片作为监测薄片，通过激光焊接工艺焊接到高温部件表面，使得监测薄片能够跟随高温部件同步发生蠕变产生应变，从而实现管道蠕变的监测。浙江工业大学化工设备有限公司何正炎、刘月明等发明的用于高温管道微应变检测的长周期光纤光栅应变片（公开号：102564334B），包括H形的金属基片，金属基片包括第一竖梁、第二竖梁、横梁，LPFG1纵向固定在第一竖梁上，LPFG2横向固定在横梁上，LPFG3两端自由地纵向固定在第二竖梁上，所述的LPFG1、LPFG2、LPFG3之间为光连接，三个高温长周期光纤光栅具有不同的特征波长，采用三个H形排布的高温长周期光纤光栅可以同时检测高温管道的横向和纵向应变。

 经过分析，存在下面的一些缺点和不足：

    一）上述装置均通过与高温高压管道直接接触或通过焊接方式对高温高压管道表面进行处理，将高温高压管道的蠕变量直接转移到与之相接触或连接的转换装置上，这种“硬连接”的方式，容易造成转换装置的损坏或长时间的应变导致转换装置的精度降低，增大测量误差，给将来的系统运维带来诸多不便；  

   二）上述装置由于和管道的直接接触，可能对管道本身造成一定的损伤，且需要破坏管道的保温层；

   三）上述装置很难对管道的弯管段进行测量；

   四） 上述装置仅对蠕变量进行测量，并没有对蠕变速度进行测量，且没有实现在线实时监测；

   五） 上述装置仅对蠕变量进行测量，并没有对管道的振动实现在线实时监测和预警。

经过现有技术的文献检索发现，上海能信石油科技服务有限公司的毛育晨发明的管道振动监测系统及方法（专利号：200910158466）包括多个安装于管道各监控点上的管道振动监测装以及连接每个管道振动监测装置的中心控制装置。管道振动监测装置包括：顺序连接的探测装置、转换装置、连接装置、采集装置和分析处理装置。检测方法的步骤为建立背景频谱；采集信号及处理；确定事件性质；确定事故点；报警。

经过分析，存在下面的一些缺点和不足：

    一）上述系统是通过被动监测管道振动的噪声信号，容易受到其他机电设备振动噪声干扰，影响监测精度，可能造成漏报、误报等情况；  

    二）上述装置仅对管道振动进行监测，并没有对管道的蠕变实现在线实时监测。

因此，现在需要新的技术，可以在克服现有高温高压管道蠕变测量装置和管道振动监测系统的缺陷的基础上，更好地对高温高压管道振动及蠕变进行同步实时在线监测。

发明内容

本发明提供一种高温高压管道振动及蠕变的在线监测装置，以解决目前存在的精度低，测量误差大，破坏管道的保温层，并没有对管道的振动实现在线实时监测和预警的问题。

本发明采取的技术方案是：固定坐标架与支架固定连接，该支架与底座固定连接，四个超声探头分别安装在固定坐标架的上、下、左、右坐标尺的1/2处，并与超声探头外护套套接，该超声探头外护套与保温层的外壁的测量点粘连，各超声探头的信号输出端子分别与无线采集器的输入端子相连接，无线采集器和超声探头的供电端子分别与电源模块相连接，无线发射器与无线采集器电连接，无线采集器和电源模块与支架的横板固定连接。

所述超声探头外护套的顶端开孔，超声外护套与保温层的外壁的接触面曲率半径相吻合。

保温层的外壁与超声探头外护套的顶端开孔的对应处有开孔。

本发明的优点是结构新颖，灵敏度更高，与管道不发生接触，不改变管道表面结构，不破坏保温层，安装维护便利，能够实现管道振动、管道蠕变量和蠕变速度的同步监测，具有十分重要的实际意义。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

固定坐标架4与支架8固定连接，该支架与底座9固定连接，四个超声探头3分别安装在固定坐标架4的上、下、左、右坐标尺的1/2处，并与超声探头外护套11套接，该超声探头外护套11与保温层2的外壁1的测量点粘连，各超声探头3的信号输出端子分别与无线采集器5的输入端子相连接，无线采集器5和超声探头3的供电端子分别与电源模块7相连接，无线发射器6与无线采集器5电连接，无线采集器5和电源模块7与支架8的横板固定连接。

所述超声探头外护套11的顶端开孔12，超声外护套11与保温层2的外壁1的接触面曲率半径相吻合。

保温层2的外壁1与超声探头外护套11的顶端开孔12的对应处有开孔10。

本实施例中超声探头采用泛美触式单晶直探头，型号M1016，工作频率为10MHz。

使用时，保温层2套接在管道的外部，超声探头采集来的信号，传到无线信息采集器，再由无线信息采集器上的无线发射器发出，由后台服务器接收，处理，后台服务器通过数据处理，可以计算出管道的蠕变量和蠕变速率，通过设置蠕变量和蠕变速率的极限值，当管道蠕变量或蠕变速率超过某一极限值时，服务器将进行声光报警。

Claims (3)

1.一种高温高压管道振动及蠕变的在线监测装置，其特征在于：固定坐标架与支架固定连接，该支架与底座固定连接，四个超声探头分别安装在固定坐标架的上、下、左、右坐标尺的1/2处，并与超声探头外护套套接，该超声探头外护套与保温层的外壁的测量点粘连，各超声探头的信号输出端子分别与无线采集器的输入端子相连接，无线采集器和超声探头的供电端子分别与电源模块相连接，无线发射器与无线采集器电连接，无线采集器和电源模块与支架的横板固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种高温高压管道振动及蠕变的在线监测装置，其特征在于：所述超声探头外护套的顶端开孔，超声外护套与保温层的外壁的接触面曲率半径相吻合。

3.根据权利要求1或2所述的一种高温高压管道振动及蠕变的在线监测装置，其特征在于：所述保温层的外壁与超声探头外护套的顶端开孔的对应处有开孔。