CN109737376A - 电厂锅炉防磨防爆三维监测的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电厂锅炉防磨防爆三维监测的系统及方法，系统包括：⑴锅炉超温超压管理模块，⑵支吊架管理模块，⑶膨胀管理模块，⑷焊口管理模块，⑸四管在线监测模块，⑹磨损管理模和⑺数据库模块。检测方法为：⑴建立锅炉防磨防爆三维模型；⑵壁温测点和四管测点引入三维防磨防爆模型；⑶将锅炉防磨防爆数据导入数据库；⑷锅炉防磨防爆三维模型运行；⑸判断是否会发生设备故障；⑹对可能发生设备故障的部位进行检查检修；⑺累积数据，为锅炉防磨防爆检查及设备更换提供依据。本发明能有效加强锅炉防磨防爆的管理，对焊口及四管在线监测，减少了锅炉四管泄漏，提高了防磨防爆总体管理水平，有利于减少发电机组非计划停运，降低发电运营成本。

Description

电厂锅炉防磨防爆三维监测的系统及方法

技术领域

本发明属于电厂燃煤锅炉安全生产技术领域，涉及一种电厂锅炉防磨防爆三维监测的系统及方法。

背景技术

锅炉防磨防爆是发电企业一项重中之重的工作，涉及锅炉、金属、化学、热工、焊接等专业，关系到机组设计选型、制造、监造、安装、调试、运行、检修、监督等过程和环节，是一种非常庞杂、专业性非常强的系统性工作。如何规范锅炉防磨防爆工作，对每个发电企业都是一个挑战。导致锅炉爆管事故和锅炉四管泄漏的主要原因是过热、磨损、应力撕裂、焊接问题、材质、以及腐蚀等，且这种规律具有一定的普遍性。在管理方面，图纸不全、检修记录的完整性不够、以往检查记录缺失严重和检修持续性差等问题也是造成锅炉爆管事故频发的重要原因。

现有技术锅炉防磨防爆软件只是以锅炉三维模型的方式将锅炉展示出来，没有将防磨防爆专业管理与防磨防爆软件相结合或结合不够紧密。现有技术的防磨防爆软件研发过程中，防磨防爆专业技术人员参与研发较少，软件研发人员不知道防磨防爆专业管理是什么，因此最后研发的防磨防爆软件基本只是锅炉的三维模型，没有和防磨防爆专业管理结合起来。

发明内容

本发明的目的是提供一种电厂锅炉防磨防爆三维监测的系统，加强锅炉防磨防爆管理工作，减少锅炉四管泄漏，结合焊口及四管在线监测，提高防磨防爆总体管理水平，减少发电机组非计划停运，降低发电运营成本。本发明的另一目的是提供一种电厂锅炉防磨防爆三维监测的方法。

本发明的技术方案是：电厂锅炉防磨防爆三维监测的系统，包括如下模块：

⑴锅炉超温超压管理模块：在SIS系统中将锅炉管壁温度测点进行记录和统计，上传至数据库模块汇总，查看管壁超温部位、超温时间和超温频次，针对性的指导防磨防爆检查；

⑵支吊架管理模块：记录支吊架名称、类型、型号、安装载荷、标高、设计值、冷态值和热态值信息，通过支吊架信息分析管道受力状态；每次启停机组均要对支吊架冷态、热态数值进行记录对比，分析数据异常原因及时进行解决处理；

⑶膨胀管理模块：包括膨胀指示器名称、位置和理论膨胀量，对锅炉的膨胀做了极其详细的数值记录，包括上水前、上水后、0.5MPa、1MPa、1.5MPa、2.5MPa、5MPa、10MPa、16MPa和25MPa的膨胀记录；结合理论值和实际膨胀值进行数据分析，找出异常数值，及时对设备进行检查，提前发现设备隐患；

⑷焊口管理模块：将锅炉道管道焊口以三维形式展现在锅炉防磨防爆三维模型中，标明焊口的位置和焊口管道材质，不同材质管道焊接焊口均以不同颜色显示；

⑸四管在线监测模块：利用声学监测原理监测锅炉内管道是否有泄漏，在锅炉防磨防爆三维模型绘制四管测点和报警点位置，用于查看附近管道、焊口布置情况，分析可能的泄露部位；

⑹磨损管理模块：对锅炉防磨防爆管壁磨损情况做整体的记录、统计和分析，每次设备检修完，将受热面管壁磨损测厚情况汇总录入，磨损管理会针对管壁磨损趋势进行预警，指导下次防磨防爆检查；

⑺数据库模块：用于记录和储存各个模块的数据和信息。

数据库模块记录和储存的数据和信息包括：锅炉受热面的构造、金属材质、焊口位置、运行数据、SIS、检修数据、锅炉膨胀记录、支吊架检查记录、金属监督和缺陷信息。

本发明电厂锅炉防磨防爆三维监测方法，包括如下步骤：

⑴根据锅炉设计图纸，建立锅炉防磨防爆三维模型；

⑵将监测的锅炉壁温测点和在线四管测点引入锅炉防磨防爆三维模型；

⑶将锅炉防磨防爆数据导入锅炉防磨防爆三维模型的数据库，所述数据包括检修数据、锅炉膨胀记录和支吊架检查记录；

⑷锅炉防磨防爆三维模型运行，监测锅炉壁温测点和四管测点；

⑸结合锅炉防磨防爆数据，判断是否会发生设备故障，判断项目包括：

④统计壁温测点是否超温，如果超温进行步骤⑹，不超温返回步骤⑷

②对每次锅炉启动时膨胀记录进行分析统计，判断锅炉膨胀是否会发生故障，如果发生故障进行步骤⑹，没有发生故障返回步骤⑷；

③对支吊架检查记录进行分析，判断锅炉炉外管道是否会发生故障，如果发生故障进行步骤⑹，没有发生故障返回步骤⑷；

④锅炉管道泄漏时，结合焊口管理模块快速查看可能泄漏的焊口位置，判断锅炉管道是否会发生泄漏，如果会发生泄漏进行步骤⑹，不会发生泄漏返回步骤⑷；

⑤结合四管在线监测模块历史数据分析可能泄露部位，预估设备损坏情况，判断四管是否会发生损坏，如果会发生损坏进行步骤⑹，不会发生损坏返回步骤⑷；

⑥每次设备检修完，磨损管理模块将受热面管壁磨损测厚情况汇总录入，判断锅炉受热面管壁磨损是否严重，如果磨损严重进行步骤⑹，如果磨损不严重返回步骤⑷；

⑹在机组停运检修期间，对步骤⑸中可能发生设备故障的部位进行检查检修；并将维修结果上传至三维防磨防爆模型的数据库模块，指导下次检修；

⑺累积三维防磨防爆模型的数据，通过磨损管理模块判断锅炉受热面管道健康情况，为锅炉防磨防爆检查及设备更换提供依据。

本发明通过锅炉防磨防爆三维模型与专业管理相结合，有效加强了锅炉防磨防爆管理工作，减少了锅炉四管泄漏率，提高了防磨防爆总体管理水平，有利于减少发电机组非计划停运，降低发电运营成本。通过焊口及四管在线监测，可查看炉内泄漏管道及焊口布置情况，结合历史数据分析可能泄露部位，预估设备损坏情况，提前准备好相关备件、材料，为设备抢修提前做好准备，为锅炉四管泄漏抢修赢得宝贵时间，也使机组可尽早开机并网发电。按每年每台机组四管泄漏抢修一次计算，每次抢修可节约4小时时间，则每年可多发电量为＝350×2×4＝2800MW。

附图说明

图1为本发明电厂锅炉防磨防爆三维监测系统的示意图；

图2为本发明电厂锅炉防磨防爆三维监测方法的流程示意图；

其中：1—锅炉超温超压管理模块、2—支吊架管理模块、3—膨胀管理模块、4—焊口管理模块、5—四管在线监测模块、6—磨损管理模、7—数据库模块。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。

本发明电厂锅炉防磨防爆三维监测的系统如图1所示，包括锅炉超温超压管理模块1、支吊架管理模块2、膨胀管理模块3、焊口管理模块4、四管在线监测模块5、磨损管理模6和数据库模块7。锅炉超温超压管理模块、支吊架管理模块、膨胀管理模块、焊口管理模块、四管在线监测模块、磨损管理模和数据库模块相互之间通信连通。

⑴锅炉超温超压管理模块1：在SIS系统中将锅炉管壁温度测点进行记录和统计，上传至数据库模块汇总，查看管壁超温部位、超温时间和超温频次，针对性的指导防磨防爆检查，摸清锅炉管道在长期运行中超温超压情况，掌握锅炉整体设备健康状态。

⑵支吊架管理模块2：记录支吊架名称、类型、型号、安装载荷、标高、设计值、冷态值和热态值信息，通过支吊架信息分析管道受力状态；每次启停机组均要对支吊架冷态、热态数值进行记录对比，分析数据异常原因及时进行解决处理，确保管道系统安全运行，并延长其使用寿命。管道支吊架除支撑管道重量外，还可平衡管系作用力，限制管道位移和吸收震动，能够改善管道的应力分布和对管架的作用力。

⑶膨胀管理模块3：包括膨胀指示器名称、位置和理论膨胀量，对锅炉的膨胀做了极其详细的数值记录，包括上水前、上水后、0.5MPa、1MPa、1.5MPa、2.5MPa、5MPa、10MPa、16MPa和25MPa的膨胀记录。结合理论值和实际膨胀值进行数据分析，找出异常数值，及时对设备进行检查，提前发现设备隐患，避免设备损坏，并为以后锅炉启停提供详实基础数据。

在锅炉启动过程中，锅炉管道及联箱会受热膨胀，需要在启动不同工况做记录，发现膨胀受阻的地方。锅炉膨胀管理模块可更好的观察膨胀受阻部位，掌握炉内及炉外管道受阻情况。

⑷焊口管理模块4：将锅炉道管道焊口以三维形式展现在锅炉防磨防爆三维模型中，标明焊口的位置和焊口管道材质，不同材质管道焊接焊口均以不同颜色显示，便于锅炉防磨防爆检修管理。锅炉管道泄漏时，结合焊口管理模块快速查看可能泄漏的焊口位置、管道材质，可提前准备材料、备件，为锅炉四管泄漏抢修赢得宝贵时间，也使机组可尽早开机并网发电。

⑸四管在线监测模块5：利用声学监测原理监测锅炉内管道是否有泄漏，在锅炉防磨防爆三维模型绘制四管测点和报警点位置，用于查看附近管道、焊口布置情况，分析可能的泄露部位。预估设备损坏情况，提前准备好相关备件、材料，为设备抢修提前做好准备，待停炉后可有针对性的进行检查，节约机组抢修时间

⑹磨损管理模块6：对锅炉防磨防爆管壁磨损情况做整体的记录、统计和分析，每次设备检修完，将受热面管壁磨损测厚情况汇总录入，磨损管理会针对管壁磨损趋势进行预警，指导下次防磨防爆检查。

锅炉内管道因长期受飞灰磨损，在不同受热面区域烟速也有一定差别，因此不同区域受热面磨损也不同，而且在运行中由于吹灰器经常运行，会对受热面管壁造成一定的损伤。

⑺数据库模块7：用于记录和储存各个模块的数据和信息。数据库模块7记录和储存的数据和信息包括：锅炉受热面的构造、金属材质、焊口位置、运行数据、SIS、检修数据、锅炉膨胀记录、支吊架检查记录、金属监督和缺陷信息。

本发明电厂锅炉防磨防爆三维监测方法如图2所示，包括如下步骤：

⑴根据锅炉设计图纸，建立锅炉防磨防爆三维模型；

⑵将监测的锅炉壁温测点和在线四管测点引入锅炉防磨防爆三维模型；

⑶将锅炉防磨防爆数据导入锅炉防磨防爆三维模型的数据库，所述数据包括检修数据、锅炉膨胀记录和支吊架检查记录；

⑷锅炉防磨防爆三维模型运行，监测锅炉壁温测点和四管测点；

⑸结合锅炉防磨防爆数据，判断是否会发生设备故障，判断项目包括：

⑤统计壁温测点是否超温，如果超温进行步骤⑹，不超温返回步骤⑷

②对每次锅炉启动时膨胀记录进行分析统计，判断锅炉膨胀是否会发生故障，如果发生故障进行步骤⑹，没有发生故障返回步骤⑷；

③对支吊架检查记录进行分析，判断锅炉炉外管道是否会发生故障，如果发生故障进行步骤⑹，没有发生故障返回步骤⑷；

④锅炉管道泄漏时，结合焊口管理模块4快速查看可能泄漏的焊口位置，判断锅炉管道是否会发生泄漏，如果会发生泄漏进行步骤⑹，不会发生泄漏返回步骤⑷；

⑤结合四管在线监测模块5历史数据分析可能泄露部位，预估设备损坏情况，判断四管是否会发生损坏，如果会发生损坏进行步骤⑹，不会发生损坏返回步骤⑷；

⑥每次设备检修完，磨损管理模块6将受热面管壁磨损测厚情况汇总录入，判断锅炉受热面管壁磨损是否严重，如果磨损严重进行步骤⑹，如果磨损不严重返回步骤⑷；

⑹在机组停运检修期间，对步骤⑸中可能发生设备故障的部位进行检查检修；并将维修结果上传至三维防磨防爆模型的数据库模块7，指导下次检修；

⑺累积三维防磨防爆模型的数据，通过磨损管理模块6判断锅炉受热面管道健康情况，为锅炉防磨防爆检查及设备更换提供依据。

Claims (3)

1.一种电厂锅炉防磨防爆三维监测的系统，其特征是：所述系统包括：

⑴锅炉超温超压管理模块(1)：在SIS系统中将锅炉管壁温度测点进行记录和统计，上传至数据库模块(7)汇总，查看管壁超温部位、超温时间和超温频次，针对性的指导防磨防爆检查；

⑵支吊架管理模块(2)：记录支吊架名称、类型、型号、安装载荷、标高、设计值、冷态值和热态值信息，通过支吊架信息分析管道受力状态；每次启停机组均要对支吊架冷态、热态数值进行记录对比，分析数据异常原因及时进行解决处理；

⑶膨胀管理模块(3)：包括膨胀指示器名称、位置和理论膨胀量，对锅炉的膨胀做了极其详细的数值记录，包括上水前、上水后、0.5MPa、1MPa、1.5MPa、2.5MPa、5MPa、10MPa、16MPa和25MPa的膨胀记录；结合理论值和实际膨胀值进行数据分析，找出异常数值，及时对设备进行检查，提前发现设备隐患；

⑷焊口管理模块(4)：将锅炉道管道焊口以三维形式展现在锅炉防磨防爆三维模型中，标明焊口的位置和焊口管道材质，不同材质管道焊接焊口均以不同颜色显示；

⑸四管在线监测模块(5)：利用声学监测原理监测锅炉内管道是否有泄漏，在锅炉防磨防爆三维模型绘制四管测点和报警点位置，用于查看附近管道、焊口布置情况，分析可能的泄露部位；

⑹磨损管理模块(6)：对锅炉防磨防爆管壁磨损情况做整体的记录、统计和分析，每次设备检修完，将受热面管壁磨损测厚情况汇总录入，磨损管理会针对管壁磨损趋势进行预警，指导下次防磨防爆检查；

⑺数据库模块(7)：用于记录和储存各个模块的数据和信息。

2.根据权利要求1所述的电厂锅炉防磨防爆三维监测的系统，其特征是：所述数据库模块(7)记录和储存的数据和信息包括：锅炉受热面的构造、金属材质、焊口位置、运行数据、SIS、检修数据、锅炉膨胀记录、支吊架检查记录、金属监督和缺陷信息。

3.一种电厂锅炉防磨防爆三维监测方法，其特征是：所述检测方法包括如下步骤：

⑴根据锅炉设计图纸，建立锅炉防磨防爆三维模型；

⑵将监测的锅炉壁温测点和在线四管测点引入锅炉防磨防爆三维模型；

⑶将锅炉防磨防爆数据导入锅炉防磨防爆三维模型的数据库，所述数据包括检修数据、锅炉膨胀记录和支吊架检查记录；

⑷锅炉防磨防爆三维模型运行，监测锅炉壁温测点和四管测点；

⑸结合锅炉防磨防爆数据，判断是否会发生设备故障，判断项目包括：

①统计壁温测点是否超温，如果超温进行步骤⑹，不超温返回步骤⑷

②对每次锅炉启动时膨胀记录进行分析统计，判断锅炉膨胀是否会发生故障，如果发生故障进行步骤⑹，没有发生故障返回步骤⑷；

③对支吊架检查记录进行分析，判断锅炉炉外管道是否会发生故障，如果发生故障进行步骤⑹，没有发生故障返回步骤⑷；

④锅炉管道泄漏时，结合焊口管理模块(4)快速查看可能泄漏的焊口位置，判断锅炉管道是否会发生泄漏，如果会发生泄漏进行步骤⑹，不会发生泄漏返回步骤⑷；

⑤结合四管在线监测模块(5)历史数据分析可能泄露部位，预估设备损坏情况，判断四管是否会发生损坏，如果会发生损坏进行步骤⑹，不会发生损坏返回步骤⑷；

⑥每次设备检修完，磨损管理模块(6)将受热面管壁磨损测厚情况汇总录入，判断锅炉受热面管壁磨损是否严重，如果磨损严重进行步骤⑹，如果磨损不严重返回步骤⑷；

⑹在机组停运检修期间，对步骤⑸中可能发生设备故障的部位进行检查检修；并将维修结果上传至三维防磨防爆模型的数据库模块(7)，指导下次检修；

⑺累积三维防磨防爆模型的数据，通过磨损管理模块(6)判断锅炉受热面管道健康情况，为锅炉防磨防爆检查及设备更换提供依据。