CN109238589A - 一种加热器管道泄漏监测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种加热器管道泄漏监测方法及装置，该方法应用于加热器管道监测技术领域。所述方法包括：接收采集装置发送的加热器管道的进口和出口的真实压差值；根据目标工况参数查询历史数据库得到目标工况参数对应的理论压差值；比较所述真实压差值与理论压差值，确定管道泄漏状态。本发明提供的加热器管道泄漏监测方法及装置通过定量分析，能够直观准确地反映出管道泄漏的状态。

Description

一种加热器管道泄漏监测方法及装置

技术领域

本发明属于加热器管道监测技术领域，更具体地说，是涉及一种加热器管道泄漏监测方法及装置。

背景技术

管壳式加热器是火力发电厂热力系统中的重要辅机，其运行状况的好坏对机组的安全性和经济性均有较大的影响。运行过程中，其内部的管道工作条件恶劣，过大的热应力、管板变形、制造质量不良、振动、腐蚀和超压等情况均可能使管道发生泄漏。一旦出现泄漏，加热器投运率就会下降，机组的出力会受到影响，汽轮机本体也存在进水的风险；若不及时处理，其影响区域会增大，并出现继发性泄漏，严重威胁机组的安全经济运行。

当泄漏故障发生时，泄漏点处于加热器内部，难于发现。目前主要通过汽侧水位变化、疏水阀开度变化、给水泵转速或其驱动电机电流变化、机组补水量变化、给水泵出口流量与锅炉上水流量的对比、加热器的端差与温差变化、抽汽管与疏水管的振动等方面来在线检测管道泄漏，但以上几种方法均属于凭经验判断的范畴，不属于定量分析，检测结果也不够准确和直观。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加热器管道泄漏监测方法及装置，以解决现有技术中存在的无法定量监测加热器管道泄漏的技术问题。

本发明实施例的第一方面，提供了一种加热器管道泄漏监测方法，包括：

接收采集装置发送的加热器管道的进口和出口的真实压差值；

根据目标工况参数查询历史数据库得到目标工况参数对应的理论压差值；

比较所述真实压差值与理论压差值，确定管道泄漏状态。

本发明实施例的第二方面，提供了一种加热器管道泄漏监测装置，包括：

真实压差值获取模块，用于接收采集装置发送的加热器管道的进口和出口的真实压差值；

理论压差值获取模块，用于根据目标工况参数查询历史数据库得到目标工况参数对应的理论压差值；

泄漏状态确定模块，用于比较所述真实压差值与理论压差值，确定管道泄漏状态。

本发明实施例的第三方面，提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述方法的步骤。

本发明实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述方法的步骤。

本发明提供的加热器管道泄漏监测方法及装置的有益效果在于：本发明提供的加热器管道泄漏监测方法及装置采用进出水压差值的变化情况作为判断管道泄漏的依据，通过对该压差值进行定量分析，能够直观准确地反映出管道泄漏的状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明一实施例提供的加热器管道泄漏监测方法的流程示意图；

图2为本发明另一实施例提供的加热器管道泄漏监测方法的流程示意图；

图3为本发明再一实施例提供的加热器管道泄漏监测方法的流程示意图；

图4为本发明又一实施例提供的加热器管道泄漏监测方法的流程示意图；

图5为本发明一实施例提供的加热器管道泄漏监测装置的结构框图；

图6为本发明另一实施例提供的加热器管道泄漏监测装置的结构框图；

图7为本发明一实施例提供的终端设备的示意框图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图1，图1为本发明一实施例提供的一种加热器管道泄漏监测方法的流程示意图。该方法包括：

S101：接收采集装置发送的加热器管道的进口和出口的真实压差值。

在本实施例中，可选择在管壳式加热器本体附近安装一台高精度差压变送器，该差压变送器的高压侧取压口通过传压管连接该加热器进口水管道，低压侧取压口通过传压管连接该加热器出口水管道，加热器管道的进出口压差值被该变送器实时采集。差压变送器通过信号线将数据传送到DCS(Distributed Control System，分布式控制系统)中，DCS接收该进口和出口的真实压差值并采用系统内部的计算分析与储存模块进行处理。

其中，高压侧取压口与低压侧取压口的距离应尽可能长，以便减小测量误差。

S102：根据目标工况参数查询历史数据库得到目标工况参数对应的理论压差值。

在本实施例中，目标工况参数可以为当前状态下加热器管道的给水流量，在建立历史数据库时，可将给水流量作为数据库查询的索引项，查询给定给水流量下加热器管道对应的理论压差值。

S103：比较真实压差值与理论压差值，确定管道泄漏状态。

在本实施例中，压力相较于其他热力参数最为敏感、变化速度最快，轻微的泄漏即可使进出水压差产生明显变化，因此可通过比较基准状态下的理论压差值与当前状态下的真实压差值来确定管道的泄漏状态。

其中，结合上述实施例，在进行真实压差值和理论压差值的比较之前，可采用给水流量测量装置，如长径喷嘴测量当前的给水流量，并根据当前的给水流量在历史数据库中查找当前给水流量下的理论压差值，再将真实压差值与查找到的理论压差值进行比较确定管道的泄漏状态。

从上述描述可知，本发明实施例提供的加热器管道泄漏监测方法及装置采用进出水压差值的变化情况作为判断管道泄漏的依据，通过对该压差值进行定量分析，能够直观准确地反映出管道泄漏的状态。

参考图2，图2为本申请另一实施例提供的加热器管道泄漏监测方法的流程示意图。在上述实施例的基础上，还包括建立历史数据库的过程：

S201：设置多个工况参数，计算每个工况参数对应的水头损失数据。

S202：根据水头损失数据和黏性流体沿管道流动的伯努利方程，确定每个工况参数对应的理论压差值。；

S203：根据每个工况参数对与理论压差值对应关系，建立历史数据库。

在本实施例中，当管道发生泄漏后，水会流入压力较低的蒸汽侧，这使得水侧流量减少。沿程水头损失和局部水头损失均主要取决于水侧流量，当管道发生泄漏后，水头损失也会变化。因此可计算每个工况参数下的水头损失数据，根据水头损失数据计算出给定工况参数下的理论压差值，并根据理论压差值和工况参数的对应关系建立历史数据库。

其中，工况参数可为给水流量。实际应用中，不同工况下的给水流量不同，进出口压差值也不同，因此可在对应加热器管道泄漏监测装置中设置存储模块，在加热器正常投运期间记录不同工况下进出水压差值，并以之为该工况下的基准值。加热器经过解体大修后，其内部管道、水室等部件可能发生变化，相应的水头损失也会发生变化，不同工况下的压差基准值也会发生变化。在加热器大修结束正常投运后，差压变送器会重新测量不同工况下进出水压差值，同时数据库会进行更新，重新记录不同工况下的基准值。本发明实施例可保证在不同工况下进行泄漏监测，同时不受管路改造、管道堵管处理等情况的干扰。

在本实施例中，水头损失数据的计算方法为：

加热器的管道的水头损失为沿程水头损失和局部水头损失之和，即

h_w＝∑h_f+∑h_j (1)

式(1)中，h_w为管路系统的总水头损失，∑h_f为管路系统的沿程水头损失，∑h_j为管路系统的局部水头损失；

其中

式(2)中，l为管道长度，D为管道直径，v为平均流速，λ为沿程阻力系数，g为重力常数；

根据海曾-威廉公式，沿程阻力系数的计算方法为

式(3)中，C为海曾-威廉粗糙系数，Q为给水流量；

根据式(2)和式(3)可以得到，沿程水头损失为

其中

式(5)中，ζ为局部水头损失系数。

在本实施例中，理论压差值的计算方法为：

根据黏性流体沿管道流动的伯努利方程，管道流动满足下式

式(6)中，z₁为进口水的高程，z₂为出口水的高程，ρ为给水密度，p₁为进水口压强，p₂为出水口压强，g为重力加速度；

根据式(4)和式(5)得到进出水差压为

在本发明的一个实施例中，加热器管道泄漏监测方法还包括：

根据真实压差值与理论压差值计算得到泄漏量。

在本实施例中，可通过联立真实压差值的计算公式和理论压差值的计算公式来计算得到加热器管道的泄漏量。

在本发明的一个实施例中，根据真实压差值与理论压差值计算得到泄漏量包括：

获取真实压差值的计算公式为：

式(7)中，p₁为进水口压强，p₂为出水口压强，z₁为进口水的高程，z₂为出口水的高程，Q为给水流量，l为管道长度，C为海曾-威廉粗糙系数，D为管道直径，ζ为局部水头损失系数，ρ为给水密度；

获取理论压差值的计算公式为：

式(10)中，p₂'为实际出水口压强，ζ'为实际局部水头损失系数，l'为泄漏位置与管道进水口之间的距离，为泄漏量；

联立真实压差值的计算公式和理论压差值的计算公式，计算得到泄漏量

在本实施例中，真实压差值的计算方法为：

当管道发生泄漏，质量的给水漏入蒸汽侧，则该部分给水满足下式：

剩余的质量的给水满足下式：

结合上述实施例的理论压差值的计算方法，联立式(8)和式(9)可以得到真实压差值的计算公式(10),根据式(7)和式(10)可得到泄漏量n为未知数。其中l'作为确定泄漏位置的项，其可采用估值，取值范围为差压变送器高压侧取压口至加热器管道入口长度与差压变送器高压侧取压口至加热器管道出口长度之间的值。对应的，管道泄漏量也为某一范围内的值，但这一范围上下限的差值较小，并不影响对泄漏状态的定性和评估。

参考图3，图3为本申请再一实施例提供的加热器管道泄漏监测方法的流程示意图。在上述实施例的基础上，上述步骤S103详述如下：

S301：计算真实压差值与理论压差值的差值；

S302：比较差值与预设阈值，若差值大于预设阈值，则确定管道泄漏状态为可能泄漏，若差值小于或者等于预设阈值，则确定管道泄漏状态为未泄漏。

在本实施例中，预设阈值为差压变送器测量的误差范围，若真实压差值与理论压差值的差值超过误差范围则确定管道泄漏状态为可能泄漏，若两者之间的差值不超过此误差范围则确定管道泄漏状态为未泄漏。

参考图4，图4为本申请又一实施例提供的加热器管道泄漏监测方法的流程示意图。在上述实施例的基础上，在确定管道泄漏状态为可能泄漏之后，还包括：

S401：对管道泄漏状态为可能泄漏的状态信息进行次数统计得到统计次数。

S402：比较统计次数与预设次数阈值，若统计次数大于预设次数阈值，则确定管道泄漏状态为确认泄漏。

在本实施例中，考虑到测点的精度问题，为了减少误报，提高监测的可信度，规定进出水差压实时值与历史值偏差达到一定程度时，DCS中计算分析与储存模块中的计数器记录一次，累计偏差次数达到一定数量时，则确定管道泄漏状态为确认泄漏，触发报警，向DCS报告管壳式加热器存在泄漏情况。

对应于上文实施例的加热器管道泄漏监测方法，图5为本发明一实施例提供的加热器管道泄漏监测装置的结构框图。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。参考图5，该装置包括：真实压差值获取模块501、理论压差值获取模块502和泄漏状态确定模块503。

其中，真实压差值获取模块501，用于接收采集装置发送的加热器管道的进口和出口的真实压差值。

理论压差值获取模块502，用于根据目标工况参数查询历史数据库得到目标工况参数对应的理论压差值。

泄漏状态确定模块503，用于比较真实压差值与理论压差值，确定管道泄漏状态。

从上述描述可知，本发明实施例提供的加热器管道泄漏监测方法及装置采用进出水压差值的变化情况作为判断管道泄漏的依据，通过对该压差值进行定量分析，能够直观准确地反映出管道泄漏的状态。

参考图5，在本发明的另一个实施例中，加热器管道泄漏监测装置还包括：

水头损失数据获取模块504，用于设置多个工况参数，计算每个工况参数对应的水头损失数据。

理论压差值确定模块505，用于根据水头损失数据和黏性流体沿管道流动的伯努利方程，确定每个工况参数对应的理论压差值。

历史数据库建立模块506，用于根据每个工况参数对与理论压差值对应关系，建立历史数据库。

参考图6，图6为本发明再一实施例提供的加热器管道泄漏监测装置的结构示意图，泄漏状态确定模块503包括：

差值计算单元5031，用于计算真实压差值与理论压差值的差值。

差值比较单元5032，用于比较差值与预设阈值，若差值大于预设阈值，则确定管道泄漏状态为可能泄漏，若差值小于或者等于预设阈值，则确定管道泄漏状态为未泄漏。

参考图6，在本发明的又一实施例中，泄漏状态确定模块503还包括：

统计单元5033，用于对管道泄漏状态为可能泄漏的状态信息进行次数统计得到统计次数。

统计次数比较单元5034，用于比较统计次数与预设次数阈值，若统计次数大于预设次数阈值，则确定管道泄漏状态为确认泄漏。

参见图7，图7为本发明一实施例提供的一种终端设备的示意框图。如图7所示的本实施例中的终端600可以包括：一个或多个处理器601、一个或多个输入设备602、一个或多个则输出设备603及一个或多个存储器604。上述处理器601、输入设备602、则输出设备603及存储器604通过通信总线605完成相互间的通信。存储器604用于存储计算机程序，计算机程序包括程序指令。处理器601用于执行存储器604存储的程序指令。其中，处理器601被配置用于调用程序指令执行以下操作上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图5所示模块100至600的功能。

应当理解，在本发明实施例中，所称处理器601可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

输入设备602可以包括触控板、指纹采传感器(用于采集用户的指纹信息和指纹的方向信息)、麦克风等，输出设备603可以包括显示器(LCD等)、扬声器等。

该存储器604可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器601提供指令和数据。存储器604的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器604还可以存储设备类型的信息。

具体实现中，本发明实施例中所描述的处理器601、输入设备602、输出设备603可执行本发明实施例提供的加热器管道泄漏监测方法的第一实施例和第二实施例中所描述的实现方式，也可执行本发明实施例所描述的终端的实现方式，在此不再赘述。

在本发明的另一实施例中提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序包括程序指令，程序指令被处理器执行时实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

计算机可读存储介质可以是前述任一实施例的终端的内部存储单元，例如终端的硬盘或内存。计算机可读存储介质也可以是终端的外部存储设备，例如终端上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，计算机可读存储介质还可以既包括终端的内部存储单元也包括外部存储设备。计算机可读存储介质用于存储计算机程序及终端所需的其他程序和数据。计算机可读存储介质还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的终端和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种加热器管道泄漏监测方法，其特征在于，包括：

接收采集装置发送的加热器管道的进口和出口的真实压差值；

根据目标工况参数查询历史数据库得到目标工况参数对应的理论压差值；

比较所述真实压差值与理论压差值，确定管道泄漏状态。

2.如权利要求1所述的加热器管道泄漏监测方法，其特征在于，还包括建立所述历史数据库的过程：

设置多个工况参数，计算每个工况参数对应的水头损失数据；

根据所述水头损失数据和所述黏性流体沿管道流动的伯努利方程，确定每个工况参数对应的理论压差值；

根据每个工况参数对与理论压差值对应关系，建立所述历史数据库。

3.如权利要求1所述的加热器管道泄漏监测方法，其特征在于，还包括：

根据真实压差值与理论压差值计算得到泄漏量。

4.如权利要求3所述的加热器管道泄漏监测方法，其特征在于，所述根据真实压差值与理论压差值计算得到泄漏量，包括：

获取所述真实压差值的计算公式为：

式中，p₁为进水口压强，p₂为出水口压强，z₁为进口水的高程，z₂为出口水的高程，Q为给水流量，l为管道长度，C为海曾-威廉粗糙系数，D为管道直径，ζ为局部水头损失系数，ρ为给水密度；

获取所述理论压差值的计算公式为：

式中，p₂'为实际出水口压强，ζ'为实际局部水头损失系数，l'为泄漏位置与管道进水口之间的距离，为泄漏量；

联立真实压差值的计算公式和理论压差值的计算公式，计算得到所述泄漏量

5.如权利要求1所述的加热器管道泄漏监测方法，其特征在于，所述比较所述真实压差值与理论压差值，确定管道泄漏状态，包括：

计算所述真实压差值与理论压差值的差值；

比较所述差值与预设阈值，若所述差值大于所述预设阈值，则确定管道泄漏状态为可能泄漏，若所述差值小于或者等于所述预设阈值，则确定管道泄漏状态为未泄漏。

6.如权利要求5所述的加热器管道泄漏监测方法，其特征在于，在确定管道泄漏状态为可能泄漏之后，还包括：

对所述管道泄漏状态为可能泄漏的状态信息进行次数统计得到统计次数；

比较所述统计次数与预设次数阈值，若所述统计次数大于所述预设次数阈值，则确定所述管道泄漏状态为确认泄漏。

7.一种加热器管道泄漏监测装置，其特征在于，包括：

真实压差值获取模块，用于接收采集装置发送的加热器管道的进口和出口的真实压差值；

理论压差值获取模块，用于根据目标工况参数查询历史数据库得到目标工况参数对应的理论压差值；

泄漏状态确定模块，用于比较所述真实压差值与理论压差值，确定管道泄漏状态。

8.如权利要求7所述的加热器管道泄漏监测装置，其特征在于，还包括：

水头损失数据获取模块，用于设置多个工况参数，计算每个工况参数对应的水头损失数据；

理论压差值确定模块，用于根据所述水头损失数据和所述黏性流体沿管道流动的伯努利方程，确定每个工况参数对应的理论压差值；

历史数据库建立模块，用于根据每个工况参数对与理论压差值对应关系，建立所述历史数据库。

9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述方法的步骤。