CN109296939A - 一种危险废物管道输送压力监控方法及其监控预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种危险废物管道输送压力监控方法及其监控预警系统,在输送管的监测点安装压力检测装置,通过压力检测装置获取该监测点管道压力值;根据管道压力值,将每个监测点管道压力值进行汇总,建立监测点位置与管道压力值的压力曲线;根据压力曲线,监控管道输送状况,当发生异常情况,报警装置进行报警;所述管道输送状况包括管道阻力损失情况、固体泵容积效率、管道堵点判断、管道淤积预警以及卸料预警,帮助管理工作人员及时的发现异常,系统能够根据压力传感器检测管道压力变化异常变化,发出警报,预防堵管,而且即使发生堵管,也能够使得工作人员根据压力信号寻找堵点,避免整个拆卸整个管道,减少工作强度,提高系统工作运行效率。
Description
技术领域
本发明涉及管道监控技术领域,尤其涉及一种危险废物管道输送压力监控方法及其监控预警系统。
背景技术
危险废物是具有腐蚀性、急性毒性、反应性、传染性、放射性等一种或一种以上危害特性的废物,主要包含固体蒸馏残渣、废液、蒸馏残液等。危险废物的收集容器为铁桶、塑料桶、编织袋等,焚烧法需要将危险废物连同收集容器一起破碎、混合及泵送到回转窑中进行燃烧。由于固体泵到回转窑有200-500米左右距离,输送物料种类复杂,属于非牛顿流体,同时影响管道输送的参数非常复杂,主要有输送距离、输送流量、管路直径、管壁粗糙度、介质粘度、质量分数、颗粒粒径、环境温度等。因此一般的理论计算方法都不适用于此物料输送。如果无法及时的发现管道状况机问题,可能会造成管道堵塞,影响管道的运输,造成运输工作无法进行。另外,到发现管道堵塞后,由于无法知道堵塞位置,对管道的疏通造成影响,增加了疏通的工作强度。
发明内容
针对上述缺陷或不足,本发明的目的在于提供一种危险废物管道输送压力监控方法及其监控预警系统,能够对管道的压力进行监测,及时发现管道的异常状况。
本发明的技术方案为:
一种危险废物管道输送压力监控预警方法,包括:
1)、在输送管的监测点安装压力检测装置,通过压力检测装置实时获取该监测点的管道压力值;
2)、根据所获取的管道压力值,将每个监测点的管道压力值进行汇总,建立监测点位置与管道压力值的压力曲线图;所述压力曲线图的横坐标为传感装置距离泵出口的位置,纵坐标为管道压力值;
3)、根据压力曲线图,监控管道输送状况,当发生异常情况,报警装置进行报警;所述管道输送状况包括管道阻力损失情况、固体泵容积效率、管道堵点判断、管道淤积预警以及卸料预警。
所述管道阻力损失情况为固体泵在额定压力下,管道压力值随着离固体泵出口距离的增加成下降趋势,根据最小管道压力值,获取额定压力下固体泵的输送距离。
所述固体泵的容积效率为固体泵活塞位置与固体泵压力值之间的关系,所述容积效率为:
所述L1为压缩部分行程;所述L2为料缸总长度;其中,所述压缩部分行程为:固体泵压力值逐渐升高,物料在管道内未发生流动的行程;所述料缸总长度为:物料在管道内的起始位置以及活塞头推到极限位置的行程差值;
所述固体泵活塞位置与固体泵压力值之间的关系具体为:将固体泵活塞位置与对应的固体泵压力值进行汇总,获得活塞位置与固体泵压力值曲线图;由所述曲线图计算所述压缩部分行程;所述固体泵活塞位置通过活塞位置传感器获得,固体泵压力值通压力传感器获得。
根据所获取的固体泵容积效率、固体泵排量、物料密度,计算实时输送的物料质量;当获取的固体泵容积效率为0时,吸入物料造成吸空,报警装置报警,提示吸入容积效率过低。
当固体泵出口处压力值随时间衰减异常此时,报警装置发出警告,提示物料返流,闸板泄漏和/或固体泵容的积效率降低。
当固体泵送时出现堵管时,出现堵塞的管道压力值会高于正常运输时管道压力值,未堵的管道保持管道余压压力值,报警装置发出警告,根据管道压力值的变化,获取管道的堵点。
当管道方式淤积时,管道压力值增加,压力曲线出现高峰值,报警装置发出警告,提示管道淤积。
一种危险废物管道输送压力监控预警系统,包括压力检测装置、汇总装置、以及监测装置;
所述压力检测装置安装于输送管的监测点处,通过压力检测装置实时获取该监测点的管道压力值;
汇总装置,用于根据所获取的管道压力值,将每个监测点的管道压力值进行汇总,建立监测点位置与管道压力值的压力曲线图;所述压力曲线图的横坐标为传感装置距离泵出口的位置,纵坐标为管道压力值;
监测装置,用于根据压力曲线图,监控管道输送状况,当发生异常情况,报警装置进行报警;所述管道输送状况包括管道阻力损失情况、固体泵容积效率、管道堵点判断、管道淤积预警以及卸料预警。
所述输送管中部设置有卸料阀,当堵管或固体泵泵送压力过高,先将卸料阀切换到遇堵卸料状态,将一半管道内的物料排出;其中,
在堵管的状态下,排出一半管道内的物料,再切换到正常输送状态进行输送;在固体泵泵送压力过高的状态下,采用输送的物料替换出管道内一半难输送的物料,再切换到正常输送状态下进行输送。
所述卸料阀一侧设置有输运口和卸料口,另一侧设置有输入口,所述卸料阀内设置有能够上下移动的输运管道以及遇堵卸料管道;当堵管或固体泵泵送压力过高,则将遇堵卸料管道的两端分别与卸料口、输入口相连通;当正常工作时,则将输运管道的两端分别与输运口、输入口相连通。
与现有技术相比较,本发明的有益效果为:
本发明提供了一种危险废物管道输送压力监控方法及其监控预警系统,通过在运输管道上布置压力传感装置,能够在进行实时的压力监测,将并且将管道内的压力数值进行汇总,绘制成能够直观进行分析和观测的二维图,使得管道的状况直观的通过数值和图形进行反应,帮助管理工作人员及时的发现异常,系统能够根据压力传感器检测管道压力变化异常变化,发出警报,预防堵管,而且即使发生了堵管,也能够使得工作人员根据压力信号寻找堵点,避免整个拆卸整个管道,减少工作强度,提高系统的工作运行效率。
附图说明
图1是本发明的方法流程框图;
图2是本发明的监控点布置结构图;
图3是本发明的管道压力降曲线图;
图4是本发明的活塞位置与主油缸压力的理论关系图;
图5是本发明的活塞位置与压力值的实际曲线图;
图6是本发明的吸入容积效率曲线异常图
图7是本发明的泵出口传感器压力衰减曲线图
图8是本发明的堵点判断示意图;
图9是本发明的堵点判断压力曲线图;
图10是本发明的管道淤积示意图;
图11是本发明的管道淤积压力信号曲线图
图12是本发明的卸料阀装置图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细描述,显然,所描述的实施例仅仅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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。
如图1所示,本发明提供了一种危险废物管道输送压力监控预警方法,包括:
1)、在输送管的监测点安装压力检测装置,通过压力检测装置实时获取该监测点的管道压力值;
本发明中,所述压力检测为压力传感器,所述压力传感器的感应面与物料相接触;所述压力传感器通过连接线相连接。传感器采用圆柱型不锈钢结构,体积小、温度漂移小、零点和灵敏度可从外部直接调整,使用方便,克服固体物料对传感器的过度磨损,寿命大大提高。在机械结构上采用M24*1.5的螺纹,密封性比较好,在感应部位焊接不锈钢保护套,同时感应部分采用平面设计,能够与物料直接接触。泵出口压力传感器在量程上设计为10MPa。由于管路比较长,同时需要单独给每个传感器供电,因此采用Modbus-RTU协议,将传感器依次连接起来。
具体的,如图2所示,所述监测点分布于位置为弯头、变径、闸板阀、喷枪、泵的出口、水平直管和垂直直管处。通常管道中容易发生堵塞的位置为弯头、变径、闸板阀和喷枪等处,为了能够监测出压力损失,在泵的出口、水平直管和垂直直管上也安装了压力传感器。示例性的,一个管道1个水平90°弯头,3个垂直90度弯头,2个45°弯头,40米垂直高度,沿程197米管道上一共安装了17个压力传感器。
2)、根据所获取的管道压力值,将每个监测点的管道压力值进行汇总,建立监测点位置与管道压力值的压力曲线图;所述压力曲线图的横坐标为传感装置距离泵出口的位置,纵坐标为管道压力值;
优选地,在进行软件设置时,将图中的管道按照项目中的实际管路绘制,压力传感器的位置也根据现场实际测量,并标序号,并且每个传感器都有实时显示的压力值。所有压力传感器的数值依次在曲线图上显示,在正常情况下,管道压力值是随着离泵口距离的增加而减少。
3)、根据压力曲线图,监控管道输送状况,当发生异常情况,报警装置进行报警;所述管道输送状况包括管道阻力损失情况、固体泵的容积效率、管道堵点判断、管道淤积预警以及卸料预警。
道阻力损失情况:
所述管道阻力损失情况为固体泵在额定压力下,管道压力值随着离固体泵出口距离的增加成下降趋势,根据最小管道压力值,获取额定压力下固体泵的输送距离。
示例性的,如图3所示,沿程管道压力随着离泵出口距离的增加成下降趋势,说明传感器都能够正常工作。
1)泵出口最大压力为1.4MPa,输送管道选型设计是10MPa,因此管道安全系数比较大;
2)此时物料油缸泵送压力6MPa左右,能够输送190米,油缸设计工作压力为20MPa,因此此物料在同样的输送流量下,固体泵能够输送更长的距离;
3)相邻4次泵送曲线完全相同,说明泵送的物料比较均匀。如果泵送曲线明显的上下移动,说明物料不均匀;
固体泵的容积效率:
物料在自重及无轴双螺旋输送机工作下填充进料口,由于填充时间不足、物料之间有间隙等会导致无法完全充满。如图4所示,利用活塞位置传感器与物料油缸压力传感器,建立位置与压力之间的关系,图4(a)、(b)、(c)为不同物料情况下活塞位置传感器的位置,所述固体泵的容积效率为固体泵活塞位置与固体泵压力值之间的关系,所述容积效率:
所述L1为压缩部分行程;所述L2为料缸总长度;其中,所述压缩部分行程为:固体泵压力值逐渐升高,物料在管道内未发生流动的行程;所述料缸总长度为:物料在管道内的起始位置以及活塞头推到极限位置的行程差值;所述固体泵活塞位置与固体泵压力值之间的关系具体为:将固体泵活塞位置与对应的固体泵压力值进行汇总,获得活塞位置与固体泵压力值的曲线图;由所述曲线图计算所述压缩部分行程;所述固体泵活塞位置通过活塞位置传感器获得,固体泵压力值通压力传感器获得。
示例性的,如图5所示,为活塞位置与物料油缸压力的实际曲线图;
1)起始点压力为3.7MPa是因为物料油缸工作时需要克服密封、惯性等阻力;
2)689mm是挤压阶段活塞停的位置,从689mm到869mm物料逐渐受到挤压,压力逐渐升高,但此时物料在管道内没有流动;
3)869mm位置是料缸内物料被完全压缩后,此时需要克服的非牛顿流体的最大屈服应力;
4)从869mm到950mm,物料在管道内开始流动,物料在管道内边界逐渐产生润滑层,因此压力开始逐渐下降;
5)从950mm到1349mm,物料在管道内完全形成边界润滑层后以恒速流动时,此时压力趋于平稳;
6)1349mm是活塞头推到极限位置。
根据以上数据,
L2行程:1349-689=660mm;
L1行程:869-689=180mm;
根据此容积效率、固体泵排量、物料密度,能够计算出实时输送的物料质量。
如图6所示,1泵送管道压力曲线正常,2、3、4泵送管道压力曲线异常,离泵出口近的11个管道压力都比1泵送管道压力曲线低,是因为预压螺旋内没有物料,导致给固体泵没有输送物料,造成吸入容积效率为0,这样闸板阀打开后管道内物料返回,泵只能把返回的物料继续打回管道内。2、3、4说明连续3次都是没有吸入物料造成吸空。因此系统会发出警告,提示吸入容积效率过低。
由于固体泵闸板与料缸直接依靠金属结合面密封,管道内有余压的物料会从料缸圆形缝隙进入料缸,造成泵的泄漏,固体泵的容积效率降低。这是固体泵本身结构所决定的,无法避免。示例性的,如图7所示,从活塞后退吸料、活塞在末端等待预压螺旋给料,该段时间最长为120s,此时物料都会通过闸板返回料缸内。传感器1压力值正常的衰减曲线,开始衰减大约2kPa/s,40s以后衰减不明显。但如果闸板关不到位或者闸板损坏,开始之初衰减10kPa/s,前60s内衰减非常明显,此时系统会发出警告,提示物料返流、闸板泄漏和/或固体泵的容积效率降低。
准确判断堵点:
如图8所示,如果泵送时出现堵管,从泵出口都变成了实心的物料,该段物料没有流动,而没有堵的位置如右侧所示。当固体泵送时出现堵管时,出现堵塞的管道压力值会高于正常运输时管道压力值,未堵的管道保持管道余压压力值,报警装置发出警告,根据管道的压力值的变化,获取管道的堵点。
如图9所示,因此提供物料油缸压力继续泵送时左侧压力会比较高,而未堵的管路压力值会没有变化(保持管道内的余压)。因此可以根据11号压力传感器判断堵点的位置大约在120米处,拆卸管道维修只需要从泵出口位置一直到11号传感器。
预警管道淤积:
如图10所示,,泵送时管道出现淤积,造成此处管道截面减少,流速增加,管道内壁压力增加。如图11所示,当管道方式淤积时,管道压力值增加,压力曲线出现高峰值,报警装置发出警告,提示此处管道淤积。
本发明还提供了一种危险废物管道输送压力监控预警系统,包括压力检测装置、汇总装置、以及监测装置;
所述压力检测装置安装于输送管的监测点处,通过压力检测装置实时获取该监测点的管道压力值;
汇总装置,用于根据所获取的管道压力值,将每个监测点的管道压力值进行汇总,建立监测点位置与管道压力值的压力曲线图;所述压力曲线图的横坐标为传感装置距离泵出口的位置,纵坐标为管道压力值;
监测装置,用于根据压力曲线图,监控管道输送状况,当发生异常情况,报警装置进行报警;所述管道输送状况包括管道阻力损失情况、固体泵容积效率、管道堵点判断、管道淤积预警以及卸料预警。
如图12所示,所述输送管中部设置有卸料阀,所述卸料阀一侧设置有输运口和卸料口,另一侧设置有输入口,所述卸料阀内设置有能够上下移动的输运管道以及遇堵卸料管道;当堵管或固体泵泵送压力过高,则将遇堵卸料管道的两端分别与卸料口、输入口相连通;当正常工作时,则将输运管道的两端分别与输运口、输入口相连通。
当堵管或固体泵泵送压力过高,先将卸料阀切换到遇堵卸料状态,将一半管道内的物料排出;其中,
在堵管的状态下能够排出一半管道内的物料,再切换到正常输送状态进行输送;如果在固体泵泵送压力过高的状态下,采用输送的物料替换出管道内一半难输送的物料,再切换到正常输送状态下进行输送。
卸料阀4通过电装执行结构进行切换管路,其中正常输送和遇堵卸料如图12(a)所示。在197米管道中部位置安装卸料阀,如果遇到堵管或者泵送压力过高,在不拆卸管道的情况下,先将卸料阀切换到遇堵卸料状态,将一半管道内物料排出。如果在堵管状态下能够排出,再切换到正常输送状态进行输送,如图12(b)所示。如果在泵送压力过高情况下,利用好输送的物料替换出管道内一半难输送的物料,再切换到正常输送状态下进行输送,避免了越输送越困难甚至堵管的风险。
对于本领域技术人员而言,显然能了解到上述具体事实例只是本发明的优选方案,因此本领域的技术人员对本发明中的某些部分所可能作出的改进、变动,体现的仍是本发明的原理,实现的仍是本发明的目的,均属于本发明所保护的范围。
Claims (10)
1.一种危险废物管道输送压力监控预警方法,其特征在于,包括:
1)、在输送管的监测点安装压力检测装置,通过压力检测装置实时获取该监测点的管道压力值;
2)、根据所获取的管道压力值,将每个监测点的管道压力值进行汇总,建立监测点位置与管道压力值的压力曲线图;所述压力曲线图的横坐标为传感装置距离泵出口的位置,纵坐标为管道压力值;
3)、根据压力曲线图,监控管道输送状况,当发生异常情况,报警装置进行报警;所述管道输送状况包括管道阻力损失情况、固体泵的容积效率、管道堵点判断、管道淤积预警以及卸料预警。
2.根据权利要求1所述的危险废物管道输送压力监控预警方法,其特征在于,所述管道阻力损失情况为固体泵在额定压力下,管道压力值随着离固体泵出口距离的增加成下降趋势,根据最小管道压力值,获取额定压力下固体泵的输送距离。
3.根据权利要求1所述的危险废物管道输送压力监控预警方法,其特征在于,所述固体泵的容积效率为固体泵活塞位置与固体泵压力值之间的关系,所述容积效率为:
所述L1为压缩部分行程;所述L2为料缸总长度;其中,所述压缩部分行程为:固体泵压力值逐渐升高,物料在管道内未发生流动的行程;所述料缸总长度为:物料在管道内的起始位置以及活塞头推到极限位置的行程差值;
所述固体泵活塞位置与固体泵压力值之间的关系具体为:将固体泵活塞位置与对应的固体泵压力值进行汇总,获得活塞位置与固体泵压力值的曲线图;由所述曲线图计算所述压缩部分行程;所述固体泵活塞位置通过活塞位置传感器获得,固体泵压力值通压力传感器获得。
4.根据权利要求3所述的危险废物管道输送压力监控预警方法,其特征在于,根据所获取的固体泵容积效率、固体泵排量、物料密度,计算实时输送的物料质量;当获取的固体泵容积效率为0时,吸入物料造成吸空,报警装置报警,提示吸入容积效率过低。
5.根据权利要求3所述的危险废物管道输送压力监控预警方法,其特征在于,当固体泵出口处压力值随时间衰减异常时,报警装置发出警告,提示物料返流、闸板泄漏和/或固体泵的容积效率降低。
6.根据权利要求1所述的危险废物管道输送压力监控预警方法,其特征在于,当固体泵送时出现堵管时,出现堵塞的管道压力值会高于正常运输时管道压力值,未堵的管道保持管道余压压力值,报警装置发出警告,根据管道的压力值的变化,获取管道的堵点。
7.根据权利要求1所述的危险废物管道输送压力监控预警方法,其特征在于,当管道方式淤积时,管道压力值增加,压力曲线出现高峰值,报警装置发出警告,提示管道淤积。
8.一种危险废物管道输送压力监控预警系统,其特征在于,包括压力检测装置、汇总装置、以及监测装置;
所述压力检测装置安装于输送管的监测点处,通过压力检测装置实时获取该监测点的管道压力值;
汇总装置,用于根据所获取的管道压力值,将每个监测点的管道压力值进行汇总,建立监测点位置与管道压力值的压力曲线图;所述压力曲线图的横坐标为传感装置距离泵出口的位置,纵坐标为管道压力值;
监测装置,用于根据压力曲线图,监控管道输送状况,当发生异常情况,报警装置进行报警;所述管道输送状况包括管道阻力损失情况、固体泵容积效率、管道堵点判断、管道淤积预警以及卸料预警。
9.根据权利要求8所述的危险废物管道输送压力监控预警系统,其特征在于,所述输送管中部设置有卸料阀,当堵管或固体泵泵送压力过高,先将卸料阀切换到遇堵卸料状态,将一半管道内的物料排出;其中,
在堵管的状态下,排出一半管道内的物料,再切换到正常输送状态进行输送;在固体泵泵送压力过高的状态下,采用输送的物料替换出管道内一半难输送的物料,再切换到正常输送状态下进行输送。
10.根据权利要求9所述的危险废物管道输送压力监控预警系统,其特征在于,所述卸料阀一侧设置有输运口和卸料口,另一侧设置有输入口,所述卸料阀内设置有能够上下移动的输运管道以及遇堵卸料管道;当堵管或固体泵泵送压力过高,则将遇堵卸料管道的两端分别与卸料口、输入口相连通;当正常工作时,则将输运管道的两端分别与输运口、输入口相连通。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190201 |
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