CN104656638B - 一种火电厂设备气蚀实时诊断装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种火电厂设备气蚀实时诊断装置及方法，该装置包括通过以太网接口连接到火电厂MIS网的气蚀诊断客户端、气蚀诊断客户端、远程气蚀诊断客户端和远程气蚀诊断客户端；气蚀诊断服务器通过其第二以太网接口接入火电厂MIS网，通过其第一以太网接口连接以太网交换机；第一数据采集接口机通过其第一以太网接口连接第一防火墙，通过其第二以太网接口连接第一OPC服务器，第一防火墙连接以太网交换机；第二数据采集接口机通过其第一以太网接口连接第二防火墙，通过其第二以太网接口连接第二OPC服务器，第二防火墙连接以太网交换机；本发明还提供了诊断方法，本发明结构简单，实时性高，诊断准确，效率高，同时与电厂控制系统采用硬件隔离，满足火电厂安全运行的要求，具有高安全性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电厂设备管理和设备检修领域，具体涉及一种火电厂设备气蚀实时诊断装置及方法。
背景技术
气蚀是固体表面与液体在相对运动中所产生的表面损伤，通常发生在泵、阀门设备的运行过程中。气蚀发生时，设备会产生振动和噪声，严重时可听见泵内有“噼啪”的爆炸声，同时引起机组的振动；气蚀会降低设备的性能，气蚀产生的大量气泡，会堵塞管道，破坏设备内液体的连续流动；气蚀会破坏设备的过流部件，使金属材料发生破坏，严重时可造成叶片或前后盖板穿孔、甚至叶轮破裂，酿成严重事故。
火电厂生产中使用了大量的泵和阀门，随着机组运行工况的不断变化，这些泵和阀门在运行过程中很可能会出现气蚀，对泵或者阀门的本体造成损害，危及电厂的安全和稳定运行。
现有技术的主要局限：
(1)由于电厂的泵和阀门数量众多，每年的例行检修不可能对所有的泵和阀门进行拆解、检查、维护和零部件更换。这样就会造成列入检修计划的泵很可能一直是安全运行，泵体的物理组成和结构不需要检修，而未列入检修计划的泵很可能已经在之前一段时间的运行中发生很多次气蚀，对泵本体造成了很严重的损伤，需要及时维修和更换。
(2)泵和阀门检修计划，经常依据电厂的经验和检修周期制定。按照时间对设备进行循环、分批检修。检修计划对设备的选择没有科学的分析依据和方法，具有很大的随机性。
(3)在泵和阀门实时运行过程中，电厂工作人员不能实时了解泵、阀门的气蚀情况和运行状态。
(4)电厂对运行的设备是否发生气蚀凭借经验来判断，没有能够进行实时分析，对设备气蚀情况进行科学诊断，为设备检修提供依据。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种火电厂设备气蚀实时诊断装置及方法，该诊断装置结构简单，实时性高，诊断准确，效率高，同时与电厂控制系统采用硬件隔离，满足火电厂安全运行的要求，具有高安全性和可靠性。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种火电厂设备气蚀实时诊断装置，包括通过以太网接口连接到火电厂MIS网的气蚀诊断客户端1、气蚀诊断客户端2、远程气蚀诊断客户端3和远程气蚀诊断客户端4；气蚀诊断服务器5通过其第二以太网接口接入火电厂MIS网，通过其第一以太网接口连接以太网交换机12；第一数据采集接口机6通过其第一以太网接口连接第一防火墙10，第一防火墙10连接到以太网交换机12，第一数据采集接口机6通过其第二以太网接口连接火电厂单元机组控制系统的第一OPC服务器8；第二数据采集接口机7通过其第一以太网接口连接第二防火墙11，第二防火墙11连接到以太网交换机12，第二数据采集接口机7通过其第二以太网接口连接火电厂单元机组控制系统的第二OPC服务器9。
所述第一数据采集接口机6和第二数据采集接口机7以及气蚀诊断服务器5、第一防火墙10、第二防火墙11和以太网交换机12放置在火电厂电子间机柜中。
所述气蚀诊断客户端1放置在火电厂工程师站，气蚀诊断客户端2放置在运行集控室，远程气蚀诊断客户端3和远程气蚀诊断客户端4分别放置在远程的热工班办公室。
所述第一数据采集接口机6的第一以太网接口地址为192.168.1.10，第二以太网接口地址为172.168.10.11。
所述第二数据采集接口机7的第一以太网接口地址192.168.1.20，第二以太网接口地址为172.168.20.11。
所述气蚀诊断服务器5的第一以太网接口地址为192.168.1.50，第二以太网接口的地址根据MIS网分配的地址设置。
上述所述火电厂设备气蚀实时诊断装置的诊断方法，根据电厂设备的运行情况和需求，在气蚀诊断服务器5进行设备组态，生成的设备测点列表信息，设备组态选择电厂生产中重要的泵和阀门进行实时监控和气蚀诊断，或对电厂所有的泵和阀门进行气蚀诊断；
第一数据采集接口机6和第二数据采集接口机7根据气蚀诊断服务器5中生成的设备测点列表信息分别从第一OPC服务器8和第二OPC服务器9订阅测点的实时值、质量和时间戳信息，然后采用UDP单播方式分别通过第一防火墙10和第二防火墙11向上传送到以太网交换机12，通过以太网交换机12传送到气蚀诊断服务器5；
气蚀诊断服务器5实时侦听第一数据采集接口机6和第二数据采集接口机7发送的单播数据包，然后对数据包进行解析，气蚀诊断服务器5根据实时获得的测点值K进行分析，测点值K按如下公式计算：
K＝Ka/Kr，
Ka＝(P0-Pr)/Row×g,
P0＝P1+Row×g×H1-Pf,
其中：
Ka表示装置的有效汽蚀余量，越大越不易汽蚀，Kr表示必需的汽蚀余量，越小抗汽蚀性能越好，Kr需要查询设备的出厂说明书，是设备的给定参数，P1,H1表示设备前测点的压强和标高，Row表示水的密度，Pr为地饱和压力，Pf为水力压降，需根据管道长度、内径、材料、弯头和阀门等数量进行分析，参考水力设计手册进行计算，P0表示设备入口处的压力，g表示重力常数；
若K>＝1设备不存在气蚀，若K<1设备存在气蚀风险，根据K的范围对设备的气蚀严重程度进行区分，当K>5时，设备进入严重气蚀状态；
根据实时分析结果K，当K>1.5认为设备发生气蚀、当K>5后，设备进入严重气蚀状态、气蚀严重程度随着K值的增大而增大,气蚀累计时间，每个分析周期，如果K>1，则自动给气蚀累计时间加3秒，否则气蚀累计时间不变；
气蚀发生时刻为当K>1时刻的时间值,气蚀次数,每3秒为一个周期进行分析，如果分析结果大于1,气蚀次数增加1；
气蚀诊断服务器5分析完成后通过以太网将气蚀诊断结果数据发送到气蚀诊断客户端1、气蚀诊断客户端2、远程气蚀诊断客户端3和远程气蚀诊断客户端4；
气蚀诊断服务器5能够将气蚀诊断的结果存储到气蚀诊断服务器的历史库中，电厂根据需要查看设备指定时间段内的运行状态和气蚀发生情况；
气蚀诊断客户端1、气蚀诊断客户端2、远程气蚀诊断客户端3和远程气蚀诊断客户端4通过以太网接收气蚀诊断服务器5的实时分析结果并显示到监控机界面上，包括实时气蚀数据和曲线，设备气蚀的严重程度和次数。
所述在气蚀诊断服务器5进行设备组态的步骤为：首先新建设备列表，在设备列表中插入要进行实时诊断和分析的泵和阀门；根据设备类型，确定设备参数，设备参数包括实时测量值和常量参考值，实时测量值包括设备运行过程中实时测量的压力、温度和流量值，常量参考值包括设备安装位置的管道内径、水平高度、实时测点距离设备入口或者出口的距离以及设备厂家提供的设备气蚀余量参考值；如果设备是泵类型设备，选择泵入口的压力测点、温度测点和流量测点，如果是阀门类型设备，分别选择阀门入口和出口的压力测点、温度测点和流量测点；测点选择完成后在气蚀诊断服务器5中自动生成测点列表，然后将测点列表文件分别转存到第一数据采集接口机6和第二数据采集接口机7保存，分别通过第一数据采集接口机6和第二数据采集接口机7的OPC客户端连接单元机组的第一OPC服务器8和单元机组的第二OPC服务器9，完成对设备测点数据值的实时接收和读取。
本发明和现有技术相比，具有如下优点：
1、本发明装置及方法可以对电厂的泵和阀门气蚀情况进行实时分析和监控，并记录泵和阀门的气蚀次数、气蚀发生时刻、累计时间参数、是否发生气蚀、气蚀严重程度以及设备的运行状态，支持电厂运行人员和技术人员实时掌握设备的运行状态信息，进而对机组的稳定运行做出贡献。
2、支持对指定的设备的历史数据进行气蚀分析，判断在给定的时间段内，指定的设备是否发生气蚀以及气蚀的严重程度，并生成分析报告。
3、根据对指定设备的气蚀分析结果数据形成分析报告，支持电厂制定合理的检修计划和设备检修频率，保证了电厂的安全生产，为生产和生活提供稳定的电力供应。
4、可以对电厂泵和阀门的气蚀严重程度进行判断并报警，提供电厂检修泵和阀门的依据，降低了电厂设备检修的随机性和盲目性，可以做到对设备进行及时维护和检修。
附图说明
附图为本发明火电厂设备气蚀实时诊断装置结构图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，本发明一种火电厂设备气蚀实时诊断装置，包括通过以太网接口连接到火电厂MIS网的气蚀诊断客户端1、气蚀诊断客户端2、远程气蚀诊断客户端3和远程气蚀诊断客户端4；气蚀诊断服务器5通过其第二以太网接口接入火电厂MIS网，通过其第一以太网接口连接以太网交换机12；第一数据采集接口机6通过其第一以太网接口连接第一防火墙10，第一防火墙10连接到以太网交换机12，第一数据采集接口机6通过其第二以太网接口连接火电厂单元机组控制系统的第一OPC服务器8；第二数据采集接口机7通过其第一以太网接口连接第二防火墙11，第二防火墙11连接到以太网交换机12，第二数据采集接口机7通过其第二以太网接口连接火电厂单元机组控制系统的第二OPC服务器9。
作为本发明的优选实施方式，所述第一数据采集接口机6和第二数据采集接口机7以及气蚀诊断服务器5、第一防火墙10、第二防火墙11和以太网交换机12放置在火电厂电子间机柜中。
作为本发明的优选实施方式，所述气蚀诊断客户端1放置在火电厂工程师站，气蚀诊断客户端2放置在运行集控室，远程气蚀诊断客户端3和远程气蚀诊断客户端4分别放置在远程的热工班办公室。
作为本发明的优选实施方式，所述第一数据采集接口机6的第一以太网接口地址为192.168.1.10，第二以太网接口地址为172.168.10.11。
作为本发明的优选实施方式，所述第二数据采集接口机7的第一以太网接口地址192.168.1.20，第二以太网接口地址为172.168.20.11。
作为本发明的优选实施方式，所述气蚀诊断服务器5的第一以太网接口地址为192.168.1.50，第二以太网接口的地址根据MIS网分配的地址设置。
装置安装和调试好后，需要根据电厂的泵和阀门的安装位置、生产厂家、设备的气蚀参数、以及设备的气蚀余量建立工程。首先根据电厂需求和机组设备的实际情况，选择不同的泵和阀门进行气蚀分析和监控，以电厂为例，实际工程添加的设备列表如下：泵包括浆液循环泵A、浆液循环泵B、浆液循环泵C、浆液循环泵D、凝结水泵和给水前置泵，阀门包括1A高加危急疏水调门、1B高加危急疏水调门、#2高加正常疏水调门、3A高加正常疏水调门、3B高加正常疏水调门、3B高加事故放水门、3B高加疏水一次、二次门等。确定好设备列表中进行气蚀分析的设备后，需要对各个设备在分析中使用的实时测点和常量参数进行配置，对于泵，需要选择泵入口的压力测点、温度测点和流量测点，对于阀门需要分别选择阀门的入口和出口的压力测点、温度测点和流量测点，测点选择完成后，需要对每个测点和被测设备的水平高度差、距离被测设备的距离以及管道的管径进行实际测量。然后把添加的测点的点名通过数据采集接口机订阅OPC服务器对应点的实时值，然后在服务器上进行实时气蚀分析和诊断，服务器实时气蚀分析完成后，会将分析的结果通过以太网发送到本地和远程的客户端显示，电厂工作人员可以实时了解设备的运行参数和状态。
Claims (7)
1.一种火电厂设备气蚀实时诊断装置的诊断方法，所述装置包括通过以太网接口连接到火电厂MIS网的第一气蚀诊断客户端(1)、第二气蚀诊断客户端(2)、第一远程气蚀诊断客户端(3)和第二远程气蚀诊断客户端(4)；气蚀诊断服务器(5)通过其第二以太网接口接入火电厂MIS网，通过其第一以太网接口连接以太网交换机(12)；第一数据采集接口机(6)通过其第一以太网接口连接第一防火墙(10)，第一防火墙(10)连接到以太网交换机(12)，第一数据采集接口机(6)通过其第二以太网接口连接火电厂单元机组控制系统的第一OPC服务器(8)；第二数据采集接口机(7)通过其第一以太网接口连接第二防火墙(11)，第二防火墙(11)连接到以太网交换机(12)，第二数据采集接口机(7)通过其第二以太网接口连接火电厂单元机组控制系统的第二OPC服务器(9)；其特征在于：所述诊断方法如下：
根据电厂设备的运行情况和需求，在气蚀诊断服务器(5)进行设备组态，生成设备测点列表信息，设备组态选择电厂生产中重要的泵和阀门进行实时监控和气蚀诊断，或对电厂所有的泵和阀门进行气蚀诊断；
第一数据采集接口机(6)和第二数据采集接口机(7)根据气蚀诊断服务器(5)中生成的设备测点列表信息分别从第一OPC服务器(8)和第二OPC服务器(9)订阅测点的实时值、质量和时间戳信息，然后采用UDP单播方式分别通过第一防火墙(10)和第二防火墙(11)向上传送到以太网交换机(12)，通过以太网交换机(12)传送到气蚀诊断服务器(5)；
气蚀诊断服务器(5)实时侦听第一数据采集接口机(6)和第二数据采集接口机(7)发送的单播数据包，然后对数据包进行解析，气蚀诊断服务器(5)根据实时获得的测点值K进行分析，测点值K按如下公式计算：
K＝Ka/Kr，
Ka＝(P0-Pr)/Row×g,
P0＝P1+Row×g×H1-Pf,
其中：
Ka表示装置的有效气蚀余量，越大越不易气蚀，Kr表示必需的气蚀余量，越小抗气蚀性能越好，Kr需要查询设备的出厂说明书，是设备的给定参数，P1,H1分别表示设备前测点的压强和标高，Row表示水的密度，Pr为饱和压力，Pf为水力压降，需根据管道长度、内径、材料、弯头和阀门数量进行分析，参考水力设计手册进行计算，P0表示设备入口处的压力，g表示重力常数；
若K<＝1设备不存在气蚀，若K>1设备存在气蚀风险，根据K的范围对设备的气蚀严重程度进行区分，当K>5时，设备进入严重气蚀状态；
根据实时分析结果K，当K>1.5认为设备发生气蚀；当K>5后，设备进入严重气蚀状态、气蚀严重程度随着K值的增大而增大；
气蚀累计时间，每个分析周期，如果K>1，则自动给气蚀累计时间加3秒，否则气蚀累计时间不变；
气蚀发生时刻为当K>1时刻的时间值；
气蚀次数,每3秒为一个周期进行分析，如果分析结果大于1,气蚀次数增加1；
气蚀诊断服务器(5)分析完成后通过以太网将气蚀诊断结果数据发送到第一气蚀诊断客户端(1)、第二气蚀诊断客户端(2)、第一远程气蚀诊断客户端(3)和第二远程气蚀诊断客户端(4)；
气蚀诊断服务器(5)能够将气蚀诊断的结果存储到气蚀诊断服务器的历史库中，电厂根据需要查看设备指定时间段内的运行状态和气蚀发生情况；
第一气蚀诊断客户端(1)、第二气蚀诊断客户端(2)、第一远程气蚀诊断客户端(3)和第二远程气蚀诊断客户端(4)通过以太网接收气蚀诊断服务器(5)的实时分析结果并显示到监控机界面上，包括实时气蚀数据和曲线，设备气蚀的严重程度和次数。
2.根据权利要求1所述的诊断方法，其特征在于：所述在气蚀诊断服务器(5)进行设备组态的步骤为：首先新建设备列表，在设备列表中插入要进行实时诊断和分析的泵和阀门；根据设备类型，确定设备参数，设备参数包括实时测量值和常量参考值，实时测量值包括设备运行过程中实时测量的压力、温度和流量值，常量参考值包括设备安装位置的管道内径、水平高度、实时测点距离设备入口或者出口的距离以及设备厂家提供的设备气蚀余量参考值；如果设备是泵类型设备，选择泵入口的压力测点、温度测点和流量测点，如果是阀门类型设备，分别选择阀门入口和出口的压力测点、温度测点和流量测点；测点选择完成后在气蚀诊断服务器(5)中自动生成测点列表，然后将测点列表文件分别转存到第一数据采集接口机(6)和第二数据采集接口机(7)保存，分别通过第一数据采集接口机(6)和第二数据采集接口机(7)的OPC客户端连接单元机组的第一OPC服务器(8)和单元机组的第二OPC服务器(9)，完成对设备测点数据值的实时接收和读取。
3.根据权利要求1所述的诊断方法，其特征在于：所述第一数据采集接口机(6)和第二数据采集接口机(7)以及气蚀诊断服务器(5)、第一防火墙(10)、第二防火墙(11)和以太网交换机(12)放置在火电厂电子间机柜中。
4.根据权利要求1所述的诊断方法，其特征在于：所述第一气蚀诊断客户端(1)放置在火电厂工程师站，第二气蚀诊断客户端(2)放置在运行集控室，第一远程气蚀诊断客户端(3)和第二远程气蚀诊断客户端(4)分别放置在远程的热工班办公室。
5.根据权利要求1所述的诊断方法，其特征在于：所述第一数据采集接口机(6)的第一以太网接口地址为192.168.1.10，第二以太网接口地址为172.168.10.11。
6.根据权利要求1所述的诊断方法，其特征在于：所述第二数据采集接口机(7)的第一以太网接口地址192.168.1.20，第二以太网接口地址为172.168.20.11。
7.根据权利要求1所述的诊断方法，其特征在于：所述气蚀诊断服务器(5)的第一以太网接口地址为192.168.1.50，第二以太网接口的地址根据MIS网分配的地址设置。
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Application publication date: 20150527 Assignee: Huaneng Longdong Energy Co.,Ltd. Zhengning Power Plant Assignor: Xi'an Thermal Power Research Institute Co.,Ltd. Contract record no.: X2023980052171 Denomination of invention: A real-time diagnostic device and method for equipment cavitation in thermal power plants Granted publication date: 20171027 License type: Common License Record date: 20231213 |