CN106404069A - 管道支承件智能化在线测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管道支承件智能化在线测量系统，属于管道支承件智能化技术领域，包括智能管道支承系统、无线通讯中心基站、数据处理软件平台、终端显示装置；所述智能管道支承系统采集数据，并将采集到的数据经无线通讯中心基站传送至数据处理软件平台进行数据处理，经数据处理软件平台处理后的数据通过终端显示装置显示出来；本发明结构合理、方法先进，通过本发明，本产品根据现有存在的问题开发而来，它将有效解决现有技术存在的问题。

Description

管道支承件智能化在线测量系统

技术领域

本发明涉及一种管道支承件智能化在线测量系统，属于管道支承件智能化技术领域。

背景技术

管道支承件是管道系统中的一个重要组成部分，它由一般管道支吊架（一般支吊架又有各种管夹、拉杆、连接件、支座等零件组成）、恒力支吊架、可变弹力吊架、阻尼器、防振器等一系列部件组成。它起着安全承受管道荷载、合理约束管道位移，限制管道对所连接设备的推力和推力矩、增加管系的稳定和防止管道振动，改善管道在运行时一次应力、二次应力水平。

由于在电力、石化、冶金、核电领域的管道，承载着设备运行的主要工作介质，而且分布繁杂，管线纵横交错，管径大小的范围宽（100ｍｍ――1000ｍｍ），又是在高温、高压工况下运行（工作介质温度及压力最高达到超临界状态和超高压状态）。又由于各个厂矿企业所在的地域、环境各不相同，所以使得管道空间布置以及走向不尽相同，这又加大了管道布局的离散性，以及管道运行中受力的复杂性。以上各种因素也就决定了管道支承系统是一个由多因素组成的系统工程。它的吊点应力设计是根据管道的一次应力、二次应力叠加合成。例如一个600ＭＷ的火力发电厂，四大管道系统，一共有一千多个管道吊点（支承点）。这些支承、吊点所对应的管道，各自承受的荷载均不相同，再由管道支承系统，针对相应的荷载用恒定的力系将其固定、悬吊、连接于设备与设备之间。因此支吊架节点的合理布置和荷载的准确设计、精密调整管道支承系统，使管道运行的应力状况达到和满足设计要求，对延长管道寿命，提高设备运行效率，确保管道和设备安全运行有着很大影响。

但当这些管道及支承系统安装完，连成整体后，要对管道进行应力校核，必须对毎个吊点的实际荷重、支吊架的三向热位移、设备连接端的推力等信息逐一检查记录，再釆用与原设计计算相同的方法进行校核计算才能完成。由于管道分布面积过大，支吊架吊点分散而且数量众多，现场环境恶劣，位置险峻，费时费力。一般情况是，规定在役机组运行达到两万多小时才停机检查，维修。即使这样也很难测量整体管道承载情况的精确数据，更不用说管道在热态（动态）工况下的即时应力荷载的测量。更难以实现通过采集到的管道系统整体在热态运行时，每个吊点的支吊架，年、月、日载荷及位移的变化量，经管道专用分析软件包的分析计算，预测管道未来运行中的蠕胀和应力变化趋势，作出正确应对措施来延长管道的使用寿命。特别是当管道支承系统有局部故障和失效时只能通过观察支吊架的变形、断裂来识别，或发生安全事故后发现。如果没有及时发现，将为设备安全运行埋下了隐患。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的问题，提供一种管道支承件智能化在线测量系统。

本发明的目的是这样实现的，一种管道支承件智能化在线测量系统，其特征是：包括智能管道支承系统、无线通讯中心基站、数据处理软件平台、终端显示装置；所述智能管道支承系统采集数据，并将采集到的数据经无线通讯中心基站传送至数据处理软件平台进行数据处理，经数据处理软件平台处理后的数据通过终端显示装置显示出来；

所述智能管道支承系统包括恒力支吊架、变力弹簧吊架、力值传感器、位移传感器、变送放大器、AD转换模块、扩频调制模块、射频调制模块、无线发射模块；所述力值传感器、位移传感器均安装于支吊架上，所述支吊架包括恒力支吊架、变力弹簧吊架，当恒力支吊架、变力弹簧吊架工作时，力值传感器、位移传感器获取数据，将力值传感器、位移传感器获得的数据依次经变送放大器、AD转换模块、扩频调制模块、射频调制模块传送至无线发射模块，并经无线发射模块向无线通讯中心基站发送；

所述无线通讯中心基站包括无线接收天线接收模块、射频解调模块、扩频解调模块、信息采集编码模块、信息存贮模块；所述无线接收天线接收模块接收接收到智能管道支承系统的无线发射模块发送的数据，并依次经射频解调模块、扩频解调模块、信息采集编码模块传输至信息存贮模块；

所述数据处理软件平台包括数据访问模块、吊点应力位移值比对模型、管线应力值比对模型、系统管线动态运行时最大应力位移源点位置生成模型、最大应力节点应力变化趋势自动计算模型、管线整体应力变化趋势模型、支承系统局部失效预警；所述数据访问模块访问获取无线通讯中心基站的信息存贮模块中的数据，在吊点应力位移值比对模型中，数据中的吊点应力位移实时值与吊点应力位移设计值进行比对，获得支吊架吊点实时荷载及与吊点应力位移设计值的偏差，在管线应力值比对模型中，数据中的管线应力实时值与管线应力设计值进行比对，获得系统管线最大应力及与管线应力设计值的偏差，并经系统管线动态运行时最大应力位移源点位置生成模型、最大应力节点应力变化趋势自动计算模型、管线整体应力变化趋势模型、支承系统局部失效预警，得到系统管线应力变化趋势以及管道支承系统的在线检测报告；

所述终端显示装置包括浏览操作模块、支吊架吊点实时荷载模块、系统管线最大应力检测模块、系统管线应力变化趋势模块、终端显示器，浏览操作模块、支吊架吊点实时荷载模块、系统管线最大应力检测模块、系统管线应力变化趋势模块通过终端显示器显示出支吊架吊点实时荷载界面、系统管线最大应力监测界面、系统管线应力变化趋势界面以及浏览操作界面。

所述无线通讯中心基站还包括供电单元和ups不间断电源。

所述终端显示器还显示历史数据查询界面。

本发明结构合理、方法先进，通过本发明，本产品根据现有存在的问题开发而来，它将有效解决现有技术存在的问题。管道系统在热态运行情况下，对管道的受力状况、变形位移、振动振幅等重要参数,实现了在线、精确、实时监测，并且可以准确找到管系在热态运行时的最大应力位置,对其进行重点跟踪监测，可预警管系热态运行时的直接或简接隐患，达到有效预防管道泄漏爆裂等恶性事故的发生。运用数据分析计算可以得到应力变化的趋势,从而判断出管系最大应力是否超出设计应力的允许范围。运用数据分析计算可以有效发现支吊架是否存在异常和局部失效，管线结构是否发生改变，管道材料性能是否因疲劳而降低。实时了解管道实际运行情况下的应力状态，可对管道和支吊架的运行进行安全性评估。利用所测得的数据，既可以在管道静态时，用于对管道支承系统进行精确调整，使其最大限度的满足设计要求，使管道一次应力达到最佳状态。也可以用来验证管系整体走向、支吊架位置间距设置、支吊架设计荷载与管道实际运行载荷的匹配是否准确合理。防止因设计不合理而造成安全隐患。为实现大型设备、特别是电力以及核电设备的安全运行，提供技术保障。

本发明产品的原理：在管道支承系统里的各个支承、吊点中，接入相应的力值传感器和位移传感器，将得到的信号经数字化处理后，以无线传输形式传输到信号接收中心，信号接收中心（无线接收基站）再把信号传输到后台数据处理平台，由数据管理软件把汇集的数据按各种任务的数学模型,进行存储、分类、运算、比对,最后由各个任务模型得出的结果,由显示终端，通过直观、清晰、形象的界面显示出来。

附图说明

图1是本发明的整体结构的系统框图。

图2是智能管道支承系统的系统框图。

图3是无线通讯中心基站的系统框图。

图4是数据处理软件平台的系统框图。

图5是终端显示装置的系统框图。

具体实施方式

以下结合附图以及附图说明对本发明作进一步的说明。

一种管道支承件智能化在线测量系统，包括智能管道支承系统、无线通讯中心基站、数据处理软件平台、终端显示装置；所述智能管道支承系统采集数据，并将采集到的数据经无线通讯中心基站传送至数据处理软件平台进行数据处理，经数据处理软件平台处理后的数据通过终端显示装置显示出来；

所述智能管道支承系统包括恒力支吊架、变力弹簧吊架、力值传感器、位移传感器、变送放大器、AD转换模块、扩频调制模块、射频调制模块、无线发射模块；所述力值传感器、位移传感器均安装于恒力支吊架、变力弹簧吊架上，当恒力支吊架、变力弹簧吊架工作时，力值传感器、位移传感器获取数据，将力值传感器、位移传感器获得的数据依次经变送放大器、AD转换模块、扩频调制模块、射频调制模块传送至无线发射模块，并经无线发射模块向无线通讯中心基站发送；

所述无线通讯中心基站包括无线接收天线接收模块、射频解调模块、扩频解调模块、信息采集编码模块、信息存贮模块；所述无线接收天线接收模块接收接收到智能管道支承系统的无线发射模块发送的数据，并依次经射频解调模块、扩频解调模块、信息采集编码模块传输至信息存贮模块；

所述数据处理软件平台包括数据访问模块、吊点应力位移值比对模型、管线应力值比对模型、系统管线动态运行时最大应力位移源点位置生成模型、最大应力节点应力变化趋势自动计算模型、管线整体应力变化趋势模型、支承系统局部失效预警；所述数据访问模块访问获取无线通讯中心基站的信息存贮模块中的数据，在吊点应力位移值比对模型中，数据中的吊点应力位移实时值与吊点应力位移设计值进行比对，获得支吊架吊点实时荷载及与吊点应力位移设计值的偏差，在管线应力值比对模型中，数据中的管线应力实时值与管线应力设计值进行比对，获得系统管线最大应力及与管线应力设计值的偏差，并经系统管线动态运行时最大应力位移源点位置生成模型、最大应力节点应力变化趋势自动计算模型、管线整体应力变化趋势模型、支承系统局部失效预警，得到系统管线应力变化趋势以及管道支承系统的在线检测报告；

所述终端显示装置包括浏览操作模块、支吊架吊点实时荷载模块、系统管线最大应力检测模块、系统管线应力变化趋势模块、终端显示器，浏览操作模块、支吊架吊点实时荷载模块、系统管线最大应力检测模块、系统管线应力变化趋势模块通过终端显示器显示出支吊架吊点实时荷载、系统管线最大应力、系统管线应力变化趋势、历史数据查询界面以及浏览操作界面。

所述无线通讯中心基站还包括供电单元和ups不间断电源。

本发明由1智能管道支承系统、2无线通讯中心基站、3数据处理软件平台、4终端显示装置组成。这四个部分，分别完成了数据采集、数据传输、数据处理、数据显示功能。从而实现大型管道的在线测量，实时显示，数据分析，预警报警等功能。

智能管道支承系统中，①智能管道支承系统有n个装有力值和位移传感器的恒力吊架、变力弹簧吊架；②传感器变送器；③变送放大器；④数模（AD）转换模块；⑤扩频调制模块；⑥射频调制模块；⑦无线发射模块以及集成供电模块组成。这些部分的组合，构成了管道系统在运行时，它们的承载、振动、位移信息的采集、处理、无线传输的功能。

无线通讯中心基站由：①无线接收天线、接收电路模块；②射频解调模块；③扩频解调模块；④信息采集编码模块；⑤信息储存模块，以及供电单元和(ups)不间断电源组成。

这些部分的组合，构成了多点信息向通讯中心无线传输，并对采集信息根据设计任务模型进行逐一编码，以及分级别、分层次处理（即单个吊点的信息组合、以管线为一个单元所有信息的组合）。并将数据安节点、安层次分别贮存的功能。

数据处理软件平台:由数据访问模块完成即时査询、调用数据库数据功能,根据任务要求建立各个相应的数学模型，并形成对应的软件设计，将数据分别输入各个数学模型进行分析运算,并将结果综合生成报告或图表传输给显示终端。

显示终端：由用户界面程序，即面向任务对象，根据各个模块需要编制的界面程序。最终通过显示设备展示给用户。并且可以根据用户的要求对各个任务模型生成的图型、表格、曲线、以及报告打印成文档传阅和保存。从而满足不同用户的需求。

结语：

本发明是在管道支承系统专业研究的基础上，改进和开发了智能化的支吊架硬件，采用了无线网络数据采集技术，应用采集的大数据，结合对管道应力的专业研究，开发了数据应用软件。完成了在传统生产中无法实现的任务，达到了良好的效果，在当今工业自动化快速发展的今天，该产品必将会有广泛的应用前景。

Claims (5)

1.一种管道支承件智能化在线测量系统，其特征是：包括智能管道支承系统、无线通讯中心基站、数据处理软件平台、终端显示装置；所述智能管道支承系统采集数据，并将采集到的数据经无线通讯中心基站传送至数据处理软件平台进行数据处理，经数据处理软件平台处理后的数据通过终端显示装置显示出来；

所述智能管道支承系统包括恒力支吊架、变力弹簧吊架、力值传感器、位移传感器、变送放大器、AD转换模块、扩频调制模块、射频调制模块、无线发射模块；所述力值传感器、位移传感器均安装于支吊架上，所述支吊架包括恒力支吊架、变力弹簧吊架，当恒力支吊架、变力弹簧吊架工作时，力值传感器、位移传感器获取数据，将力值传感器、位移传感器获得的数据依次经变送放大器、AD转换模块、扩频调制模块、射频调制模块传送至无线发射模块，并经无线发射模块向无线通讯中心基站发送；

所述无线通讯中心基站包括无线接收天线接收模块、射频解调模块、扩频解调模块、信息采集编码模块、信息存贮模块；所述无线接收天线接收模块接收接收到智能管道支承系统的无线发射模块发送的数据，并依次经射频解调模块、扩频解调模块、信息采集编码模块传输至信息存贮模块；

所述数据处理软件平台包括数据访问模块、吊点应力位移值比对模型、管线应力值比对模型、系统管线动态运行时最大应力位移源点位置生成模型、最大应力节点应力变化趋势自动计算模型、管线整体应力变化趋势模型、支承系统局部失效预警；所述数据访问模块访问获取无线通讯中心基站的信息存贮模块中的数据，在吊点应力位移值比对模型中，数据中的吊点应力位移实时值与吊点应力位移设计值进行比对，获得支吊架吊点实时荷载及与吊点应力位移设计值的偏差，在管线应力值比对模型中，数据中的管线应力实时值与管线应力设计值进行比对，获得系统管线最大应力及与管线应力设计值的偏差。

2.并经系统管线动态运行时最大应力位移源点位置生成模型、最大应力源点的应力变化趋势自动计算模型、管线整体应力变化的趋势模型、支承系统局部失效预警，得到系统管线应力变化趋势以及管道支承系统的在线检测报告。

3.所述终端显示装置包括浏览操作模块、支吊架吊点实时荷载模块、系统管线最大应力检测模块、系统管线应力变化趋势模块、终端显示器，浏览操作模块、支吊架吊点实时荷载模块、系统管线最大应力检测模块、系统管线应力变化趋势模块通过终端显示器显示出支吊架吊点实时荷载界面、系统管线最大应力监测界面、系统管线应力变化趋势界面以及浏览操作界面。

4. 根据权利要求1 所述的管道支承件智能化在线测量系统，其特征是：所述无线通讯中心基站还包括供电单元和ups不间断电源。

5. 根据权利要求1 所述的管道支承件智能化在线测量系统，其特征是：所述终端显示器还显示历史数据查询界面。