CN107277446A - 空冷岛监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种空冷岛监控系统，包括机器人、机器人行走机构和数据处理设备，所述机器人行走机构安装于空冷岛的空冷单元上，所述机器人通过所述机器人行走机构在空冷单元的表面行走，所述机器人包括本体和设置在所述本体上的控制器和监控装置，所述控制器用于控制所述监控装置对空冷单元进行监测，并将监控数据发送给所述数据处理设备，所述数据处理设备用于对监测数据进行处理。本发明通过机器人在空冷单元的表面行走，实现对空冷岛的空冷单元近距离、全覆盖式的监测，智能化程度高，监测设备安装在机器人上，简化了布置测点的施工工序，测点可靠性高，更换成本低。
Description
技术领域
本发明涉及空冷岛监控技术领域，更具体地说，本发明涉及一种空冷岛监控系统。
背景技术
空冷是发电厂为了节约水资源而利用空气冷却电站汽轮机乏汽的一种冷却方式，空冷岛是电站空冷系统的简称，空气冷凝器是空冷岛利用空气冷却汽轮机乏汽的主要换热设备，空气冷凝器一般呈A型布置方式，A形结构的顶部是来自汽轮机排汽管道的蒸汽，称为蒸汽分配管，A型结构的下端两侧为凝结水收集管道，称为凝结水联箱。A型散热结构的两侧是倾斜布置的散热管束，呈等腰三角结构，散热管束由许多根翅片管平行排列组成，一列A型装置由许多片管束组成。直接空冷岛的空气冷凝器直接布置在环境大气中，其本身的性能和安全受环境因素的影响比较大，尤其在寒冷的冬季容易发生冻结，导致空气冷凝器发生损坏。
为了防止空气冷凝器冻结，需要预先对空冷岛进行防冻监测，常规防冻监测手段一般是在线监测凝结水联箱内的凝结水温度和抽真空温度，通过监测凝结水联箱内的凝结水温度和抽真空后测量所得的温度都属于管内介质温度，与防冻所需的管外冲击换热最低温度点的温度或者风机出口温度相比，温度偏差大，准确度不高，为了提高空冷岛防冻监测温度的准确性，技术人员采用在固定测点的监控方式采集空冷单元表面温度，但是测点太多，也不足以充分反映空冷岛表面温度；而且，空气冷凝器与蒸汽分配管之间、空气冷凝器与凝结水联箱之间的焊缝开裂，漏入空气后极易导致焊缝处管束冻结，现有技术空冷岛焊缝没有相应的监测手段，空冷岛焊缝的检测通过停运机组充注氦气进行检测，检测成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够实现主动、精确、测量数据丰富成本低的空冷岛监控系统。
本发明是通过以下技术方案实现的：包括机器人、机器人行走机构和数据处理设备；
所述机器人行走机构安装于空冷岛的空冷单元上，所述机器人通过所述机器人行走机构在空冷单元的表面行走，所述机器人包括本体和设置在所述本体上的控制器和监控装置，所述控制器用于控制所述监控装置对空冷单元进行监测，并将监测数据发送给所述数据处理设备；
所述数据处理设备用于对监测数据进行处理。
如上所述的空冷岛监控系统，所述机器人行走机构包括横梁和分别设置在所述空冷单元上下两侧的平行导轨，所述机器人位于所述横梁上，所述横梁的两端安装有滑轮，所述横梁由电机驱动，所述电机与所述机器人的所述控制器电连接，所述电机依据所述控制器发出的位移指令进行转动，控制所述横梁在所述平行导轨上滑动。
如上所述的空冷岛监控系统，所述机器人行走机构包括四个支撑架，所述支撑架位于所述空冷单元的四个角上，所述支撑架上设置有滑轮组件，所述牵引绳一端通过所述的滑轮组件与所述机器人连接，另一端与一缠绕机构连接，所述缠绕机构由电机驱动，所述电机与所述机器人的所述控制器电连接，所述电机依据所述控制器发出的位移指令进行转动，控制所述机器人运动。
如上所述的空冷岛监控系统，所述监控装置包括云台摄像机和红外热像仪。如上所述的空冷岛监控系统，所述机器人本体上设置有伸缩臂，所述监控装置包括图像控制器和红外测温装置，所述监控装置设置在所述伸缩臂上。
如上所述的空冷岛监控系统，所述数据处理设备为笔记本电脑、监控个人计算机或手持式移动终端设备。
如上所述的空冷岛监控系统，所述数据处理设备包括手动控制模块、自动控制模块、信息采集模块和数据处理模块；
所述手动控制模块，用于采集用户输入的操作指令，把操作指令发送给所述控制器，以使所述控制器控制所述机器人运动；
所述自动控制模块，用于根据用户设定的运动参数，规划机器人的运动路径，按照设定的周期发送控制指令到所述控制器，以使所述控制器控制所述机器人按照所述运动路径运动；
所述信息采集模块，用于定时读取所述控制器中的实时状态数据和所述监控装置所采集的数据；
所述数据处理模块，用于采用数据融合和机理分析相结合的方法对所述信息采集模块采集的数据进行分析。
如上所述的空冷岛监控系统，所述伸缩臂上还设置有清扫毛刷、吸尘耙头和高压喷枪中的至少一个。
如上所述的空冷岛监控系统，所述机器人的外部设置有保护箱。
如上所述的空冷岛监控系统，所述机器人通过铠装电缆进行供电，以及通过铠装电缆与所述数据处理设备进行通信。
本发明实施例提供的空冷岛监控系统，包括机器人、机器人行走机构和数据处理设备，机器人包括本体和设置在所述本体上的控制器和监控装置，控制器用于控制所述监控装置对空冷单元进行监测，机器人通过所述机器人行走机构在空冷单元的表面行走，实现对空冷岛的空冷单元近距离、全覆盖式的实时监测，本发明提供的空冷岛监控系统通过机器人对空冷单元进行监测，智能化程度高，监测设备安装在机器人上，简化了布置测点的施工工序，测点可靠性高，更换成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的空冷岛监控系统A型空冷单元结构示意图；
图2为本发明空冷岛监控系统实施例一结构示意图；
图3为本发明空冷岛监控系统实施例一机器人行走机构结构示意图；
图4为本发明空冷岛监控系统实施例二结构示意图；
图5为本发明空冷岛监控系统实施例二机器人行走机构结构示意图。
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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的空冷岛监控系统A型空冷单元结构示意图，请参阅图1所示，空气冷凝器的空冷单元a一般呈A型布置方式，A形结构的顶部是来自汽轮机排汽管道的蒸汽，称为蒸汽分配管b，A型结构的下端两侧为凝结水收集管道，称为凝结水联箱c。A型散热结构的两侧是倾斜布置的散热管束，呈等腰三角结构，散热管束由许多根翅片管平行排列组成，每个空冷单元a由许多片管束组成。
图2为本发明空冷岛监控系统实施例一结构示意图，图3为本发明空冷岛监控系统实施例一机器人行走机构结构示意图；请参阅图2、图3所示，本发明实施例的空冷岛监控系统，包括机器人1、机器人行走机构2和数据处理设备3。所述机器人行走机构2安装于空冷岛的空冷单元a上，所述机器人1通过所述机器人行走机构2在空冷单元a的表面行走，所述机器人1包括本体11和设置在所述本体上的控制器12和监控装置13，所述控制器12用于控制所述监控装置13对空冷单元a进行监测，所述控制器12与所述数据处理设备3电连接，所述控制器12将监控装置13获得的监测数据发送给所述数据处理设备3，所述数据处理设备3用于对监测数据进行分析及后期处理。所述控制器12包括控制模块、定位模块、驱动模块、传输模块和供电模块，所述供电模块为其他所述模块提供电源，所述控制模块分别与定位模块、驱动模块和传输模块相连，所述监控装置13与所述控制器12的控制模块、传输模块和供电模块相连。所述控制器12采用模块化设计，各部分可快速拼接，简化现场布置安装的施工难度。
可选地，如图1所示，所述机器人行走机构2包括横梁21和分别设置在所述空冷单元a上下两侧的平行导轨22，所述机器人位于所述横梁21上，所述横梁21的两端安装有滑轮23，所述横梁21由电机24驱动，所述电机与所述机器人1的所述控制器12电连接，所述电机24依据所述控制器12发出的位移指令进行转动，控制所述横梁21在所述平行导轨22上滑动，从而控制所述机器人1在空冷单元a表面X方向上的位移，所述控制器12控制所述本体11底部的行走机构实现所述机器人1在空冷单元a表面Y方向上的移动。
可选地，所述机器人本体上11设置有伸缩臂14，所述监控装置13包括图像控制器和红外测温装置，所述监控装置13设置在所述伸缩臂14上。所述监控装置13包括图像控制器和红外测温装置，本发明中所述图像控制器为电荷耦合图像传感器(Charge-coupledDevice，CCD)，CCD可直接将光学信号转换为模拟电流信号，电流信号经过放大和模数转换，实现图像的获取、存储、传输、处理和复现，而且CCD功耗小，抗冲击与震动，性能稳定，寿命长，灵敏度高，响应速度快，像素集成度高，尺寸精确，CCD用于拍摄空冷单元a的换热器表面，通过拍摄的图像观测空冷单元管束破裂、变形现象和污染程度，所述红外测温装置为红外测温仪，红外测温仪用于测量空冷单元a表面的温度。通过设置在伸缩臂14上的图像控制器和红外测温仪，所述机器人1在所述横梁21上运行到空冷单元a的上部时，能够监测蒸汽分配管b与空冷单元a焊接处的焊缝的情况，机器人沿着所述横梁21下移过程中监测空冷单元a表面管束破裂、变形现象，管束污染程度和空冷单元表面温度，在所述机器人1运行到空冷单元的下部时，能够监测空冷单元a与凝结水联箱c连接处的焊缝情况，为空冷岛防冻提供数据支持。
本实施例中所述监控装置13还可采用超声波金属探伤仪对空冷单元a与蒸汽分配管b之间、空冷单元a与凝结水联箱c之间的焊缝进行监测，超声波金属探伤仪灵敏度高，分辨力强，可以高精度的对焊缝进行定位。
可选地，所述数据处理设备3为笔记本电脑、监控个人计算机或手持式移动终端设备。
进一步地，所述数据处理设备3包括手动控制模块、自动控制模块、信息采集模块和数据处理模块；所述手动控制模块，用于采集用户在终端设备输入的操作指令，把操作指令发送给所述控制器，控制器12根据用户输入的操作指令控制所述机器人1运动；所述自动控制模块，用于根据用户设定的运动参数，规划机器人1的运动路径，按照设定的周期发送控制指令到机器人1所述控制器12，实现所述机器人1的自动运行；所述信息采集模块，用于定时读取所述控制器12中的实时状态数据和所述监控装置13所采集的数据；所述数据处理模块，用于采用数据融合和机理分析相结合的方法对所采集数据进行分析。通过所述数据处理设备3上的操控软件，可以对机器人的运行速度、巡检路径、检测范围、定时巡检模式、定点精细巡检等进行设定和控制，实现获取巡检图像、测点温度、机器人当前状态等信息。
进一步地，所述机器人伸缩机械臂上设置有清扫毛刷、吸尘耙头和高压喷枪。所述扫毛刷、吸尘耙头或高压喷枪分别与所述机器人1的所述控制器12连接，监控装置13上CCD拍摄空冷单元a表面照片，通过所述控制器12的传输模块传输到所述数据处理设备3的信息采集模块，技术人员根据现场照片情况判断是否启动扫毛刷、吸尘耙头和高压喷枪对空冷单元表面进行清理。
进一步地，为了应对室外空冷机组所处的雨雪、灰尘、烟雾等恶劣环境条件，所述机器人1通过铠装电缆进行供电，所述机器人1通过铠装电缆与所述数据处理设备3进行通信。进一步地，同时为了提高所述机器人的使用寿命，所述机器人的外部设置有保护箱。
本实施例提供的空冷岛监控系统，机器人通过铺设在空冷单元a上的机器人行走机构2实现在空冷单元a表面的二维行走运动，从而实现对空冷岛的空冷单元近距离、全覆盖式的实时监测，本发明通过在机器人1上安装的CCD对空冷单元表面管束破裂、变形现象，空冷单元表面管束污染程度进行实时监测，通过红外测温仪进行低温区域的监控，通过空冷单元与蒸汽分配管、空冷单元与凝结水联箱c处CCD监测图像和红外测温仪采集的温度场采用数据融合和机理分析相结合的方法对所采集数据进行专家分析进行空冷岛焊缝的在线检测，智能化程度高，监测设备只需安装在机器人上，简化了布置测点的施工工序，本发明的监控装置安装在活动的机器人上，监控装置故障后可及时更换成本低，测点可靠性高，测点的数据可直接用于防冻控制逻辑的实现。
图4为本发明空冷岛监控系统实施例二结构示意图，图5为本发明空冷岛监控系统实施例二机器人行走机构结构示意图。请参阅图4、图5所示，本发明实施例的空冷岛监控系统，包括机器人1、机器人行走机构2和数据处理设备3；所述机器人行走机构2安装于空冷岛的空冷单元a上，所述机器人1通过所述机器人行走机构2在空冷单元a的表面行走，所述机器人1包括本体11和设置在所述本体11上的控制器12和监控装置13，所述控制器12用于控制所述监控装置对空冷单元a进行监测，并将监控数据发送给所述数据处理设备3；所述数据处理设备3用于对监测数据进行后期分析及处理。
与实施例一不同的是，本实施例中所述机器人行走机构2包括四个支撑架25和牵引绳26，所述四个支撑架25位于所述空冷单元的四个角上，所述支撑架25上设置有滑轮组件27，所述牵引绳26一端通过所述的滑轮组件27与所述机器人1连接，另一端与一缠绕机构28连接，所述缠绕机构28通过固定在所述四个支撑架25上的电机29驱动，所述电机29与所述机器人1的所述控制器12电连接，所述控制器12控制在四个支撑架25上固定的电机29的转动方向和转动量，所述机器人1按照控制器控制12控制的轨迹和速度，由牵引绳26的长度变化实现所述机器人1移动。
可选地，本实施例中所述监控装置13包括云台摄像机和红外热像仪，本是发明实施例采用电动云台对空冷单元a进行监控，电动云台既能左右旋转又能上下旋转，电动云台与机器人1的所述控制器12连接，电动机接受来自控制器12的信号精确地运行定位，在控制信号的作用下，云台上的摄像机既可自动扫描监视区域，也可在监控中心值班人员的操纵下监视空冷单元。红外热像仪监测空冷单元表面、空冷单元与蒸汽分配管b、空冷单元与凝结水联箱c连接处的温度。根据红外热像仪监测到的实时数据可以很快定位到温度接近冻结风险的空间位置，即一个空冷单元a表面的温度最低区域，提前预测哪组空冷单元a存在冻结的可能，采取相应的防冻控制调节措施，如空冷风机停运、逆流风机倒转等。根据云台摄像机拍摄空冷单元a与蒸汽分配管b、空冷单元a与凝结水联箱c连接处的实时图像，红外热像仪监测的空冷单元a与蒸汽分配管b、空冷单元a与凝结水联箱c连接处的温度，通过数据融合和机理分析相结合的方法对所采集数据进行专家分析进行空冷岛焊缝的在线检测。
本实施例的空冷岛监控系统，机器人通过铺设在空冷单元a上的机器人行走机构2实现在空冷单元a表面的二维行走运动，从而实现对空冷岛的空冷单元a近距离、全覆盖式的实时监测。本实施例通过在机器人1上安装的云台摄像机对空冷单元a表面管束破裂、变形现象，空冷单元a表面管束污染程度进行实时监测，通过红外热像仪对空冷单元a表面进行低温区域的监控，从而为空冷岛防冻提供数据支持。通过空冷单元a与蒸汽分配管b、空冷单元a与凝结水联箱c处云台摄像机监测图像和红外热像仪采集的温度场采用数据融合和机理分析相结合的方法对所采集数据进行专家分析进行实现空冷岛焊缝的在线检测，用于空冷岛焊缝是否开焊、是否存在冻结风险进行直接监控。本发明提高了空冷岛温度监测的准确性，为空冷岛防运行优化提供了很好的数据依据。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种空冷岛监控系统，其特征在于：包括机器人、机器人行走机构和数据处理设备；
所述机器人行走机构安装于空冷岛的空冷单元上，所述机器人通过所述机器人行走机构在空冷单元的表面行走，所述机器人包括本体和设置在所述本体上的控制器和监控装置，所述控制器用于控制所述监控装置对空冷单元进行监测，并将监测数据发送给所述数据处理设备；
所述数据处理设备用于对监测数据进行处理。
2.根据权利要求1所述的空冷岛监控系统，其特征在于：所述机器人行走机构包括横梁和分别设置在所述空冷单元上下两侧的平行导轨，所述机器人位于所述横梁上，所述横梁的两端安装有滑轮，所述横梁由电机驱动，所述电机与所述机器人的所述控制器电连接，所述电机依据所述控制器发出的位移指令进行转动，控制所述横梁在所述平行导轨上滑动。
3.根据权利要求1所述的空冷岛监控系统，其特征在于：所述机器人行走机构包括四个支撑架，所述支撑架位于所述空冷单元的四个角上，所述支撑架上设置有滑轮组件，所述牵引绳一端通过所述的滑轮组件与所述机器人连接，另一端与一缠绕机构连接，所述缠绕机构由电机驱动，所述电机与所述机器人的所述控制器电连接，所述电机依据所述控制器发出的位移指令进行转动，控制所述机器人运动。
4.根据权利要求1所述的空冷岛监控系统，其特征在于：所述监控装置包括云台摄像机和红外热像仪。
5.根据权利要求1所述的空冷岛监控系统，其特征在于：所述机器人本体上设置有伸缩臂，所述监控装置包括图像控制器和红外测温装置，所述监控装置设置在所述伸缩臂上。
6.根据权利要求1-5任一项所述的空冷岛监控系统，其特征在于：所述数据处理设备为笔记本电脑、监控个人计算机或手持式移动终端设备。
7.根据权利要求1-5任一项所述的空冷岛监控系统，其特征在于：所述数据处理设备包括手动控制模块、自动控制模块、信息采集模块和数据处理模块；
所述手动控制模块，用于采集用户输入的操作指令，把操作指令发送给所述控制器，以使所述控制器控制所述机器人运动；
所述自动控制模块，用于根据用户设定的运动参数，规划机器人的运动路径，按照设定的周期发送控制指令到所述控制器，以使所述控制器控制所述机器人按照所述运动路径运动；
所述信息采集模块，用于定时读取所述控制器中的实时状态数据和所述监控装置所采集的数据；
所述数据处理模块，用于采用数据融合和机理分析相结合的方法对所述信息采集模块采集的数据进行分析。
8.根据权利要求5所述的空冷岛监控系统，其特征在于：所述伸缩臂上还设置有清扫毛刷、吸尘耙头和高压喷枪中的至少一个。
9.根据权利要求1-5任一项所述的空冷岛监控系统，其特征在于：所述机器人的外部设置有保护箱。
10.根据权利要求1-5任一项所述的空冷岛监控系统，其特征在于：所述机器人通过铠装电缆进行供电，以及通过铠装电缆与所述数据处理设备进行通信。
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