CN110778905B - 一种蒸汽疏水阀工作状态监测判断方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蒸汽疏水阀工作状态监测判断方法，若超声波噪音传感器检测的即时超声波频率值及噪音值均在疏水阀的蒸汽泄漏超声波频率范围及蒸汽泄漏噪音范围内，且温度传感器检测的疏水阀前即时温度在正常工作状态下，逻辑电路模块向监控系统反馈疏水阀前泄漏信号；若超声波噪音传感器检测的即时超声波频率值及噪音值均在疏水阀的正常工作状态范围内，温度传感器检测的疏水阀前即时温度在疏水阀堵塞温度范围内，逻辑电路模块向监控系统反馈疏水阀堵塞信号。本技术方案根据实际工作状态不同，以及各种状态的不同特点体现，通过简单的信号采集和数据分析对比，能够准确的判断，蒸汽疏水阀的工作状态。

Description

一种蒸汽疏水阀工作状态监测判断方法

技术领域

本发明属于生产自动化技术领域，指工厂蒸汽系统监测技术领域，特别是指一种蒸汽疏水阀工作状态监测判断方法。

背景技术

现代化工厂已经基本实现全自动生产，工厂蒸汽系统及工业设备上存在着分布广、数量众多的疏水阀系统，因为是纯机械部件，又处在闭式凝结水回收系统中，出现疏水问题很难第一时间发现并处理，目前通常采用人工巡检的方法进行判断，由此带来的工艺控制不稳及蒸汽泄漏常常无法及时发现，一定程度上制约了行业在工艺控制及节能降耗方面的发展。目前能够实现运行状态在线判断的设备多安装复杂，需要破管安装或结构复杂，工作不够稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种蒸汽疏水阀工作状态监测判断方法，以解决现有技术无法在线判断是否存在蒸汽泄漏或疏水阀堵塞的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种蒸汽疏水阀工作状态监测判断方法，包括以下步骤：

确定在设定工作压力下，疏水阀的蒸汽泄漏超声波频率范围及蒸汽泄漏噪音范围并存储于逻辑电路模块内；

确定疏水阀前端在设定工作压力下的正常工作状态的超声波频率范围及噪音范围并存储于逻辑电路模块内；

确定在设定工作压力下正常工作状态的疏水阀前温度范围及疏水阀堵塞的温度范围，并存储于逻辑电路模块内；

若超声波噪音传感器检测的即时超声波频率值及噪音值均在疏水阀的蒸汽泄漏超声波频率范围及蒸汽泄漏噪音范围内，且所述温度传感器检测的疏水阀前即时温度在正常工作状态下，所述逻辑电路模块向监控系统反馈疏水阀前泄漏信号；

若超声波噪音传感器检测的即时超声波频率值及噪音值均在疏水阀的正常工作状态范围内，所述温度传感器检测的疏水阀前即时温度在疏水阀堵塞温度范围内，所述逻辑电路模块向监控系统反馈疏水阀堵塞信号。

所述疏水阀泄漏的判断方法为：

超声波噪音接收探头接收疏水阀前端管壁所传递的即时超声波频率值及噪音值，并传递给逻辑电路模块；

所述逻辑电路模块将即时超声波频率值及即时噪音值与正常工作状态的超声波频率范围及噪音范围进行计算并判断：

若即时超声波频率值及所述即时噪音值均在正常工作状态的超声波频率范围及噪音范围，所述逻辑电路模块反馈正常信号给监控系统；

若即时超声波频率值及所述即时噪音值中任一个数值不在正常工作状态范围内，并持续第一设定时间，所述逻辑电路模块反馈非正常信号给监控系统，进行其它非正常条件判断；

若即时超声波频率值及所述即时噪音值均不在正常工作状态范围内，并持续第二设定时间，所述逻辑电路模块与蒸汽泄漏超声波频率范围及蒸汽泄漏噪音范围进行分别比对，并判断：

若即时超声波频率值不在蒸汽泄漏超声波频率范围，且即时噪音值也不在蒸汽泄漏噪音范围内，所述逻辑电路模块反馈非正常信号给监控系统，进行其它非正常条件判断；

若即时超声波频率值在蒸汽泄漏超声波频率范围，即时噪音值不在蒸汽泄漏噪音范围内，或即时超声波频率值不在蒸汽泄漏超声波频率范围，即时噪音值在蒸汽泄漏噪音范围内，所述逻辑电路模块反馈非正常信号给监控系统，进行其它非正常条件判断；

若即时超声波频率值在蒸汽泄漏超声波频率范围，即时噪音值在蒸汽泄漏噪音范围内，所述逻辑电路模块反馈疏水阀泄漏信号给监控系统。

所述疏水阀堵塞的判断方法，包括以下步骤：

确定在设定压力，正常工作状态下，疏水阀前管壁的正常温度范围及疏水阀堵塞的温度范围；

温度传感器检测即时温度信号给逻辑电路模块并进行判断：

若管壁的即时温度在正常温度范围内，所述逻辑电路模块反馈正常信号给监控系统；

若管壁的即时温度不在正常温度范围，并持续第三设定时间，判断所述即时温度是否在疏水阀堵塞的温度范围，若是，则所述逻辑电路模块反馈疏水阀堵塞信号给监控系统，若否，则所述逻辑电路模块反馈非正常信号给监控系统，进行其它非正常条件判断。

进一步的，还包括蒸汽管网泄压停气时，管壁正常状态下温度范围内，所述逻辑电路模块不启动。

所述管壁正常状态下温度范围低于70度。

所述超声波噪音传感器与所述温度传感器通过管夹固定于疏水阀前端管路上。

所述管夹包括上管夹和下管夹，所述上管夹与所述下管夹通过螺丝固定连接；在所述上管夹上设置有两个安装孔，分别用于安装超声波噪音传感器与所述温度传感器，

所述超声波噪音传感器的端部与所述温度传感器的端部均与管壁接触。

所述上管夹的厚度大于所述下管夹的厚度。

本发明的有益效果是：

本技术方案根据蒸汽疏水阀的三种工作状态，正常工作状态，蒸汽泄露或者疏水阀堵塞，根据实际工作状态不同，以及各种状态的不同特点体现，通过简单的信号采集和数据分析对比，能够准确的判断，蒸汽疏水阀的工作状态。

附图说明

图1为本发明检测系统结构示意图；

图2为带超声波噪音传感器与所述温度传感器的管夹截面图。

附图标记说明

1管夹，11上管夹，12下管夹，2疏水阀，3管壁，4逻辑电路模块，5监控系统，6超声波噪音传感器，7温度传感器。

具体实施方式

以下通过实施例来说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。

声音和温度固体金属传导是最快最易检测到的，因此将超声波传感器和温度传感器，通过管夹式结构，固定在蒸汽疏水阀前端5厘米的管壁3外，根据采集到的超声波信号和温度信号，通过一套完善的算法，准确的判断出疏水阀的工作状态，并通过有线或无线，上传到监控系统，使疏水阀的工作状态，能够第一时间反馈在蒸汽系统的操作界面，出去不正常工作状态，第一时间作出报警，避免因疏水阀问题处理不及时，造成的工艺不稳定或蒸汽泄漏，如下图1所示。

简单的管夹式二合一超声波噪音和温度传感器探头结构，根据疏水阀前端蒸汽管的尺寸设计出不同规格的管夹1，如图2所示，上管夹11是厚度为10毫米，宽度20毫米的不锈钢铸造件结构，在管夹不同位置分别开两个安装孔，分别安装小型高速温度探头和微型超声波噪音接收探头，通过耐高温电缆传送到距离10米内的逻辑电路模块4，下管夹12为1.5毫米厚可变型不锈钢金属薄板管夹结构，仅为了固定上管夹，上下管夹两端对应位置开孔，穿不锈钢螺丝固定。

疏水阀泄露判断方法超声波频率检测法；如果阀门出现漏点，气体就会从漏孔冲出，当漏孔尺寸较小且雷诺数较高时，冲出的气体就会形成湍流。湍流在漏孔附近会产生一定频率的声波，漏孔很小且声波频率高于20kHz时就产生了超声波，超声波是高频短波信号，它能在空气中传播，其强度随着离开漏孔距离的增加而迅速衰减。通过阀门泄漏超声频谱分析，发现一般泄漏产生的声波频率在10kHz～100kHz之问，而能量主要分布于10kHz-50kHz之间，并且超声信号在40kHz点的漏气超声波能量都是比较大的。因此，可以40kHz作为阀门泄漏所产生超声信号的中心频率，通过检测中心频率附近超声信号的强度，确定阀门是否发生泄漏。在逻辑电路模块内对40Khz周围超声波频率进行滤波放大作为疏水阀是否泄露的一个判断条件。

疏水阀泄露判断方法疏水阀噪音大小检测法，常规设备震动也能产生噪音，在不同的频段，噪声强度也不同，而蒸汽泄漏，会造成强度很强的超声波和噪音，经实验检测在疏水阀前端有蒸汽泄漏时，能检测到的噪声强度，会超过75分贝，甚至达到110分贝，因此我们把75分贝的超声噪音，作为判断疏水阀是否泄漏的另一个判断条件，通过超声波频率参数和振动噪音参数，只有两个判断条件都符合，逻辑电路模块4才输出疏水阀泄露状态到蒸汽管控系统。

疏水阀堵塞判断条件之一，当疏水阀堵塞时，疏水阀内部会出现积水的现象，由于冷凝水温度低于饱和蒸汽温度，疏水阀即进入了“冷阀”状态。我们通过实验检测，饱和蒸汽压力为0.8兆帕时温度为170摄氏度管壁温度为161摄氏度，在饱和蒸汽压力为0.3兆帕时，蒸汽温度为130摄氏度，管壁温度为120摄氏度，关闭疏水阀前端的阀门，疏水阀前端积水时管壁温度在115摄氏度以下，因此我们把管壁温度为115摄氏度，作为疏水阀是否“冷阀”的一个判断条件。

疏水阀是否堵塞判断条件之二，在蒸汽管网泄压停气时，管道为室内温度，管道壁最高温度不会超过40摄氏度，经实验确定在管壁温度70摄氏度以下时均为蒸汽管网泄压停气，将管壁温度70摄氏度，以上作为判断蒸汽管道是否有蒸汽的一个条件，只有管壁温度高于70摄氏度而且低于115摄氏度，逻辑电路模块通过运算，输出疏水阀堵塞“冷阀”到蒸汽管控系统。

本申请提供一种蒸汽疏水阀工作状态监测判断方法，包括以下步骤：

确定在设定工作压力下，疏水阀的蒸汽泄漏超声波频率范围及蒸汽泄漏噪音范围并存储于逻辑电路模块内；因为在不同的工作环境下，需要不同的工作压力，即蒸汽的压力不同，因此，当出现泄漏时，超声波频率不同，同样泄漏噪音也不相同。

确定疏水阀前端在设定工作压力下的正常工作状态的超声波频率范围及噪音范围并存储于逻辑电路模块内，此处的正常工作状态即生产所需要的蒸汽压力，此压力值根据不同的需要而进行变化，并不影响本申请技术方案的实现。

确定在设定工作压力下正常工作状态的疏水阀前温度范围及疏水阀堵塞的温度范围，并存储于逻辑电路模块内。

若超声波噪音传感器6检测的即时超声波频率值及噪音值均在疏水阀的蒸汽泄漏超声波频率范围及蒸汽泄漏噪音范围内，且所述温度传感器检测的疏水阀前即时温度在正常工作状态下，所述逻辑电路模块向监控系统5反馈疏水阀前泄漏信号。

若超声波噪音传感器检测的即时超声波频率值及噪音值均在疏水阀的正常工作状态范围内，所述温度传感器检测的疏水阀前即时温度在疏水阀堵塞温度范围内，所述逻辑电路模块向监控系统反馈疏水阀堵塞信号。

具体的，所述疏水阀泄漏的判断方法为：

超声波噪音接收探头接收疏水阀前端管壁所传递的即时超声波频率值及噪音值，并传递给逻辑电路模块。

所述逻辑电路模块将即时超声波频率值及即时噪音值与正常工作状态的超声波频率范围及噪音范围进行计算并判断：

若即时超声波频率值及所述即时噪音值均在正常工作状态的超声波频率范围及噪音范围，所述逻辑电路模块反馈正常信号给监控系统。

若即时超声波频率值及所述即时噪音值中任一个数值不在正常工作状态范围内，并持续第一设定时间，所述逻辑电路模块反馈非正常信号给监控系统，进行其它非正常条件判断，此处及以下的非正常条件的判断是指因为其它的原因或故障导致的超声波频率或噪音的变化，而不是由于蒸汽泄漏所导致的变化，因此，进行其它方面的判断，但此部分的判断并不属于本申请要求保护的范围，因此，具体的相应判断，在本申请中不进行说明。本申请的第一设定时间可以根据不同的压力等进行设定，若持续时间小于这一时间，可能是由于前端蒸汽输送等的变化所导致，而只有持续时间大于等于第一设定时间，才判断是因为其它方面的故障导致的变化，需要向监控系统或其它系统进行发送报警信号。

若即时超声波频率值及所述即时噪音值均不在正常工作状态范围内，并持续第二设定时间，所述逻辑电路模块与蒸汽泄漏超声波频率范围及蒸汽泄漏噪音范围进行分别比对，并判断：本申请的第二设定时间同第一设定时间的目的相同，可以与第一设定时间的长度相同也可以不相同。

若即时超声波频率值不在蒸汽泄漏超声波频率范围，且即时噪音值也不在蒸汽泄漏噪音范围内，所述逻辑电路模块反馈非正常信号给监控系统，进行其它非正常条件判断。

若即时超声波频率值在蒸汽泄漏超声波频率范围，即时噪音值不在蒸汽泄漏噪音范围内，或即时超声波频率值不在蒸汽泄漏超声波频率范围，即时噪音值在蒸汽泄漏噪音范围内，所述逻辑电路模块反馈非正常信号给监控系统，进行其它非正常条件判断。

若即时超声波频率值在蒸汽泄漏超声波频率范围，即时噪音值在蒸汽泄漏噪音范围内，所述逻辑电路模块反馈疏水阀泄漏信号给监控系统。

所述疏水阀堵塞的判断方法，包括以下步骤：

确定在设定压力，正常工作状态下，疏水阀前管壁的正常温度范围及疏水阀堵塞的温度范围；

温度传感器7检测即时温度信号给逻辑电路模块并进行判断：

若管壁的即时温度在正常温度范围内，所述逻辑电路模块反馈正常信号给监控系统；

若管壁的即时温度不在正常温度范围，并持续第三设定时间，判断所述即时温度是否在疏水阀堵塞的温度范围，若是，则所述逻辑电路模块反馈疏水阀堵塞信号给监控系统，若否，则所述逻辑电路模块反馈非正常信号给监控系统，进行其它非正常条件判断。第三设定时间的原理及目的与第一设定时间或第二设定时间均相同。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (6)

1.一种蒸汽疏水阀工作状态监测判断方法，其特征在于，包括以下步骤：

确定在设定工作压力下，疏水阀的蒸汽泄漏超声波频率范围及蒸汽泄漏噪音范围并存储于逻辑电路模块内；

确定疏水阀前端在设定工作压力下的正常工作状态的超声波频率范围及噪音范围并存储于逻辑电路模块内；

确定在设定工作压力下正常工作状态的疏水阀前温度范围及疏水阀堵塞的温度范围，并存储于逻辑电路模块内；

若超声波噪音传感器检测的即时超声波频率值及噪音值均在疏水阀的蒸汽泄漏超声波频率范围及蒸汽泄漏噪音范围内，且温度传感器检测的疏水阀前即时温度在正常工作状态下，所述逻辑电路模块向监控系统反馈疏水阀前泄漏信号；

若超声波噪音传感器检测的即时超声波频率值及噪音值均在疏水阀的正常工作状态范围内，所述温度传感器检测的疏水阀前即时温度在疏水阀堵塞温度范围内，所述逻辑电路模块向监控系统反馈疏水阀堵塞信号；

所述疏水阀泄漏的判断方法为：

超声波噪音接收探头接收疏水阀前端管壁所传递的即时超声波频率值及噪音值，并传递给逻辑电路模块；

所述逻辑电路模块将即时超声波频率值及即时噪音值与正常工作状态的超声波频率范围及噪音范围进行计算并判断：

若即时超声波频率值及所述即时噪音值均在正常工作状态的超声波频率范围及噪音范围，所述逻辑电路模块反馈正常信号给监控系统；

若即时超声波频率值及所述即时噪音值中任一个数值不在正常工作状态范围内，并持续第一设定时间，所述逻辑电路模块反馈非正常信号给监控系统，进行其它非正常条件判断；

若即时超声波频率值及所述即时噪音值均不在正常工作状态范围内，并持续第二设定时间，所述逻辑电路模块与蒸汽泄漏超声波频率范围及蒸汽泄漏噪音范围进行分别比对，并判断：

若即时超声波频率值不在蒸汽泄漏超声波频率范围，且即时噪音值也不在蒸汽泄漏噪音范围内，所述逻辑电路模块反馈非正常信号给监控系统，进行其它非正常条件判断；

若即时超声波频率值在蒸汽泄漏超声波频率范围，即时噪音值不在蒸汽泄漏噪音范围内，或即时超声波频率值不在蒸汽泄漏超声波频率范围，即时噪音值在蒸汽泄漏噪音范围内，所述逻辑电路模块反馈非正常信号给监控系统，进行其它非正常条件判断；

若即时超声波频率值在蒸汽泄漏超声波频率范围，即时噪音值在蒸汽泄漏噪音范围内，所述逻辑电路模块反馈疏水阀泄漏信号给监控系统；

所述疏水阀堵塞的判断方法，包括以下步骤：

确定在设定压力，正常工作状态下，疏水阀前管壁的正常温度范围及疏水阀堵塞的温度范围；

温度传感器检测即时温度信号给逻辑电路模块并进行判断：

若管壁的即时温度在正常温度范围内，所述逻辑电路模块反馈正常信号给监控系统；

若管壁的即时温度不在正常温度范围，并持续第三设定时间，判断所述即时温度是否在疏水阀堵塞的温度范围，若是，则所述逻辑电路模块反馈疏水阀堵塞信号给监控系统，若否，则所述逻辑电路模块反馈非正常信号给监控系统，进行其它非正常条件判断。

2.根据权利要求1所述的蒸汽疏水阀工作状态监测判断方法，其特征在于，还包括蒸汽管网泄压停气时，管壁正常状态下温度范围内，所述逻辑电路模块不启动。

3.根据权利要求2所述的蒸汽疏水阀工作状态监测判断方法，其特征在于，所述管壁正常状态下温度范围低于70度。

4.根据权利要求1所述的蒸汽疏水阀工作状态监测判断方法，其特征在于，所述超声波噪音传感器与所述温度传感器通过管夹固定于疏水阀前端管路上。

5.根据权利要求4所述的蒸汽疏水阀工作状态监测判断方法，其特征在于，所述管夹包括上管夹和下管夹，所述上管夹与所述下管夹通过螺丝固定连接；在所述上管夹上设置有两个安装孔，分别用于安装超声波噪音传感器与所述温度传感器，

所述超声波噪音传感器的端部与所述温度传感器的端部均与管壁接触。

6.根据权利要求5所述的蒸汽疏水阀工作状态监测判断方法，其特征在于，所述上管夹的厚度大于所述下管夹的厚度。

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